Trong thời đại ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trên tất cả các lĩnh vực. Riêng lĩnh vực truyền tải điện thì sự phát triển mạnh của các loại phụ tải và yêu cầu ngày càng khắc khe đối với tiêu chuẩn cung cấp nên vấn đề đảm bảo chất lượng điện năng càng trở nên quan trọng. Qua đó khi phân tích tính toán về mặt kinh tế, đồng thời để phù hợp với lưới điện được sử dụng mà vẫn đảm bảo chỉ tiêu về kỹ thuật. Từ đó đề tài tiểu luận được đặt ra yêu cầu “ Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc 3 của cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng”, khi hiệu quả sử dụng điện năng càng được quan tâm cao, những hệ thống truyền động điện sử dụng bộ điều tốc điện tử công suất, các hệ thống chỉnh lưu và nghịch lưu, các thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng và điều chỉnh điện áp trong hệ thống cung cấp điện đó là nguyên nhân của các vấn đề về chất lượng điện năng, sự xuất hiện của sóng hài điện áp và dòng điện trong lưới phân phối không tránh khỏi và Máy biến áp cũng là một trong những phần tử gây ra sóng hài. Hiện nay các Máy biến áp điện lực thường hay đấu dạng .Trong đó cuộn có tác dụng loại bỏ sóng hài bậc 3.
“Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” PHẦN A: GIỚI THIỆU LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày với phát triển khoa học kỹ thuật tất lĩnh vực Riêng lĩnh vực truyền tải điện phát triển mạnh loại phụ tải yêu cầu ngày khắc khe tiêu chuẩn cung cấp nên vấn đề đảm bảo chất lượng điện trở nên quan trọng Qua phân tích tính tốn mặt kinh tế, đồng thời để phù hợp với lưới điện sử dụng mà đảm bảo tiêu kỹ thuật Từ đề tài tiểu luận đặt yêu cầu “ Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng”, hiệu sử dụng điện quan tâm cao, hệ thống truyền động điện sử dụng điều tốc điện tử công suất, hệ thống chỉnh lưu nghịch lưu, thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng điều chỉnh điện áp hệ thống cung cấp điện nguyên nhân vấn đề chất lượng điện năng, xuất sóng hài điện áp dịng điện lưới phân phối không tránh khỏi Máy biến áp phần tử gây sóng hài Hiện Máy biến áp điện lực thường hay đấu dạng Y / ∆ Trong cuộn ∆ có tác dụng loại bỏ sóng hài bậc Với đề tài tiểu luận giúp nhóm làm quen với công việc nghiên cứu sử dụng phần mềm Etap hệ thống điện phát triển luận văn trường, hạn chế thời gian nên chắn khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận đóng góp ý kiến Thầy Huỳnh Quốc Việt, đồng nghiệp bạn bè Trân trọng cảm ơn! “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” PHẦN B: NỘI DUNG “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” I.SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN: 1.Khái niệm sóng hài: Sóng hài dạng sóng nhiễu khơng mong muốn, gồm tập hợp sóng tuần hồn hình sin có tần số bội tần số (50hz 60hz) Các sóng hài bậc cao ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện cần ý tới tổng dòng điện hài cao mức độ giới hạn cho phép 2.Tác hại sóng hài: Sóng hài làm cho cáp bị nhiệt, phá hỏng cách điện Động bị nhiệt gây tiếng ồn dao động momen xoắn rotor dẫn tới cộng hưởng khí gây rung Tụ điện nhiệt phần lớn trường hợp dẫn tới phá huỷ chất điện mơi Các thiết bị hiển thị sử dụng điện đèn chiếu sáng bị chập chờn, thiết bị bảo vệ ngắt điện, máy tính lỗi (data network) thiết bị đo cho kết sai *Những tác động sóng hài: - Tăng tổn thất cơng suất tác dụng - Làm giảm chất lượng điện năng, giảm hiệu suất, tuổi thọ thiết bị - Gây tượng cộng hưởng, làm hư hỏng thiết bị hệ thống điện - Gây tượng tải thiết bị lân cận, đường dây, máy biến áp, thiết bị truyền tải phân phối - Làm cho thiết bị bảo vệ tác động sai, thiết bị đo lường hoạt động chưa xác - Làm nhiễu thiết bị radio, chiếu sáng 3.Nguyên nhân tạo sóng hài: Có nguyên nhân: - Các thiết bị có tượng bảo hịa mạch từ - Các thiết bị có tượng phóng điện - Các thiết bị điện tử cơng suất Dịng điện điện áp hài sinh tải phi tuyến nối với hệ thống phân phối điện Toàn biến đổi lượng điện sử dụng dạng khác “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” hệ thống điện làm tăng nhiễu sóng hài cách bơm trực tiếp dịng điện hài vào lưới Các tải phi tuyến thông thường bao gồm khởi động động cơ, hệ truyền động điện, máy tính thiết bị điện tử khác, đèn điện tử, nguồn hàn…Các phụ tải gây méo dạng dịng điện phụ tải khiến cho dịng điện khơng cịn hình sin, ngồi việc gây méo dạng dịng điện hệ thống truyền tải phân phối, ảnh hưởng tới điện áp nút hệ thống điện thông qua điện áp giáng đường dây, qua làm méo dạng điện áp 4.Cần sớm có quy định kiểm sốt sóng hài: Dịng điện xoay chiều lưới điện công ty điện lực cung cấp cho hộ tiêu thụ phải hình sin Tuy nhiên, tồn phần tử phi tuyến lưới điện nhà cung cấp phía phụ tải làm xuất sóng hài, ảnh hưởng đến tính vận hành lưới điện thiết bị Các phần tử phi tuyến điển hình lõi thép máy biến áp, động (đặc tính bão hồ vật liệu sắt từ), dụng cụ bán dẫn công suất diode, thyristor biến đổi Thường sóng hài bậc triệt tiêu nhờ cuộn dây đấu tam giác máy biến áp (cùng với tổn thất điện năng), song sóng hài bậc lẻ khác (giá trị lớn bậc bậc 7) lan truyền theo đường dây, gây tổn thất điện năng, tác động xấu đến vận hành thiết bị, động ba pha… chưa kể sóng hài bậc cao gây sóng điện từ lan truyền không gian, ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng radio Chính vậy, đầu tư xây dựng cơng trình cần chọn loại thiết bị gây sóng hài sử dụng phương tiện bổ sung để giảm thiểu sóng hài Đồng thời, phía quan quản lý nhà nước, nên xem xét sớm có quy định cụ thể để kiểm sốt sóng hài Khả triệt tiêu sóng hài bậc cuộn tam giác MBA lưới truyền tải: Máy biến áp pha đấu Y / ∆ : Trong máy biến áp, lõi thép có lúc bị bảo hịa nên từ thơng φo (t ) khơng hình sin mà có dạng đầu lõi thép tồn từ thông tần số bậc - φo (t ) Từ thông φo (t ) cảm ứng cuộn thứ sức điện động E032 (t ) chậm sau từ thơng φo (t ) góc 900 - Hình I – -11b “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Vì cuộn thứ đấu ∆ nên sức điện động E032 (t ) sinh tồn dòng điện cảm ứng I032 chậm sau sức điện động E032 góc gần 900 (vì cuộn thứ xem cuộn điện cảm) - Hình I – -11b Dịng điện I032 lại sinh lõi thép từ thông φ 'o (t ) , đồng pha với I032 ' Kết φ o (t ) gần ngược pha khử từ thơng tần số bậc - φo (t ) , lõi thép cịn từ thơng tần số bậc hình sin Nhờ khử từ thông tần số bậc lõi thép φo (t ) mà máy biến áp đấu Y / ∆ loại trừ tác hại từ thông φo (t ) sinh ra, phân tích Máy biến áp pha đấu ∆ / Y : Cũng tương tự máy biến áp Y / ∆ , khác cuộn sơ cấp đấu hình tam giác, nên từ thơng tần số bậc 3- φo (t ) cảm ứng cuộn sơ sức điện động E032 (t ) chậm sau từ thơng φo (t ) góc 900 - Hình I – -12c Sức điện động E031(t) sinh tồn dòng điện cảm ứng tần số bậc –I031(t) chậm sau sức điện động E032 (t ) góc 900 Dịng điện I031 lại sinh lõi thép từ thông φ 'o (t ) , đồng pha với I031 ' Kết φ o (t ) gần ngược pha khử từ thơng tần số bậc - φo (t ) lõi thép, loại trừ tác hại φo (t ) sinh Như là, máy biến áp pha có hai cuộn dây (cuộn sơ cuộn thứ) đấu hình tam giác, vận hành máy biến áp loại trừ tác hại từ thơng tần số bậc “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” - φo (t ) gây nêu: + Hoặc khép mạch qua vỏ máy, bu – lông ép lõi thép, làm tăng tổn hao công suất, làm giảm nhỏ hiệu suất máy biến áp +Hoặc làm cho sức điện động cảm ứng có dạng nhọn đầu biên độ lớn, nguy hiểm cho cách điện cách điện vòng dây máy biến áp “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” II.MƠ PHỎNG SĨNG HÀI BẰNG PHẦN MỀM ETAP: Giới thiệu sơ đồ mô phỏng: Sơ đồ tổng quát: “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Hình 01: Sơ đồ tổng qt Trong Aux-A biểu diễn hình: Hình 02: Khối Aux-A nằm sơ đồ tổng quát Khối Aux-B biểu diễn hình: Hình 03: Khối Aux-B nằm sơ đồ tổng quát “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Khối MCC 24AB biểu diễn hình: Hình 04: Khối MCC 24AB nằm sơ đồ tổng quát Tổ đấu dây MBA XT-2 Y/Y/Y hình 05: “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Hình 05: Tổ đấu dây MBA XT-2 2.Mơ phân tích sóng hài: Trình tự bước thự mơ sau: Bước 01: Xây dựng mơ hình tổng qt hình 01 chạy mơ phần mềm ETAP Bước 02: Gán sóng hài vào hệ thống - Tại Utility nhấp đúp vào chọn mục Harmonic hình 06 - Chọn mục Harmonic hình 07 - Sau chọn OK để gán sóng hài hình 08 Bước 03: Chạy mơ - Chọn biểu tượng công cụ - Chọn biểu tượng để chạy mơ phân tích sóng hài Hình 06: Mục Harmonic Utility “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Hình 07: Thư viện sóng hài Utility Hình 08: Gán sóng hài cho hệ thống 10 “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Mô MAIN C khơng có tải: Hình 15: Sóng hài MAIN C khơng tải Hình 16: Sóng hài MAIN C khơng tải Kết dạng sóng: 14 “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 15 Hình 17: Sóng hài MAIN C không tải Độ méo dạng THD: Để xem tổng độ méo dạng THD MAIN C ta nhấp đúp vào mục sau chọn hình đây: Hình 18: Tổng độ méo dạng THD MAIN C “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 16 Hình 19: Tổng độ méo dạng THD tổng Utility Sub Nhận xét: Khi MBA XT-2 đấu Y/Y/Y đấu vào MAIN C lúc khơng tải thì: - Sóng hài bậc xuất MAIN C cao với phần tram phổ khoảng 20% - Tổng độ méo dạng THD MAIN C 23.11% vượt 924.53% so với định mức cho phép (hình 18) - Tổng độ méo dạng THD tổng Utility Sub 23.06% vượt 922.44% so với định mức cho phép (hình 19) Bảng liệt kê sóng hài bậc tổng độ méo dạng THD MBA XT-2 (đấu dây kiểu Y/Y/Y) có tải không tải: MBA XT-2 đấu Y/Y/Y Phổ hài bậc (%) THD MAIN C (%) THD tổng Utility Sub (%) THD cho phép (%) MBA XT-2 có tải 5.5 7.63 22.73 2.5 MBA XT-2 không tải 20 23.11 23.06 2.5 Mô triệt tiêu sóng hài bậc 3: Từ bảng liệt kê kết mơ bên ta nhận thấy sóng hài xuất MBA đấu dây kiểu Y/Y/Y lúc có tải khơng tải chủ yếu sóng hài bậc có biên độ cao Mục tiêu đề tài khảo sát khả triệt tiêu sóng hài bậc cuộn tam giác MBA, MBA XT-2 nối với MAIN C cuộn tam cấp nên ta khảo sát thay đổi kiểu đấu dây từ đấu Y/Y/Y sang Y/Y/Δ hình bên dưới: “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Hình 20: Thay đổi đấu dây MBA XT-2 từ Y/Y/Y sang Y/Y/Δ Kết mô khơng có tải: Hình 21: Sóng hài bậc bị triệt tiêu MAIN C 17 “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 18 Hình 22: Sóng hài bậc bị triệt tiêu MAIN C Utility Sub (màu xanh cây) cịn Kết dạng sóng: Hình 23: Kết dạng sóng “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 19 Độ méo dạng THD: Để xem tổng độ méo dạng THD MAIN C ta nhấp đúp vào mục sau chọn hình đây: Hình 24: Tổng độ méo dạng THD MAIN C Hình 25: Tổng độ méo dạng THD tổng Utility Sub Nhận xét: -Khi MBA XT-2 đấu Y/Y/Δ đấu vào MAIN C lúc khơng tải thì: -Sóng hài bậc bị triệt tiêu MAIN C -Tổng độ méo dạng THD MAIN C 11.07% vượt 403% so với định mức cho phép (hình 24) -Tổng độ méo dạng THD tổng Utility Sub 22.03% vượt 881.11% so với định mức cho phép (hình 25) Kết mơ có tải: “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” Hình 26: Sóng hài MAIN C có tải Hình 27: Sóng hài MAIN C Utility Sub có tải 20 “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 21 Hình 28: Dạng sóng MAIN C Utility Sub có tải Độ méo dạng THD: Để xem tổng độ méo dạng THD MAIN C ta nhấp đúp vào mục sau chọn hình đây: Hình 29: Tổng độ méo dạng THD MAIN C “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 22 Hình 30: Tổng độ méo dạng THD tổng Utility Sub Nhận xét: Khi MBA XT-2 đấu Y/Y/Δ đấu vào MAIN C lúc có tải thì: - Sóng hài bậc bị triệt tiêu MAIN C - Tổng độ méo dạng THD MAIN C 5.21% vượt 208.31% so với định mức cho phép (hình 29) - Tổng độ méo dạng THD tổng Utility Sub 21.68% vượt 867.17% so với định mức cho phép (hình 30) Nhận xét: - Khi thay đổi kiểu đấu dây MBA XT-2 từ Y/Y/Y sang Y/Y/Δ cuộn dây phía tam cấp đấu vào MAIN C trường hợp có tải khơng tải khơng có xuất sóng hài bậc Bảng tổng hợp kết thay đổi tổ đấu dây MBA XT-2: MBA XT-2 đấu Y/Y/Y Lúc có tải Phổ hài bậc (%) THD MAIN C (%) THD Utility Sub (%) THD cho phép (%) MBA XT-2 đấu Y/Y/Δ Lúc không tải Lúc có tải Lúc khơng tải 5.5 20 0 7.63 23.11 5.21 11.07 22.73 23.06 21.68 22.03 2.5 “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 23 Mô ảnh hưởng cuộn tam giác phía tam cấp lên phía sơ cấp thứ cấp MBA XT-2: - Khi MBA XT-2 đấu Y/Y/Y: Nhận xét: “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 24 + Sóng hài bậc xuất phía MBA XT-2: sơ cấp – Utility Sub (cột màu nâu), thứ cấp – Main B (cột màu xanh dương), tam cấp – Main C (cột màu xanh cây) - Khi MBA XT-2 đấu Y/Y/Δ: Nhận xét: - Sóng hài bậc xuất phía MBA XT-2 sau: “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 25 + Phí sơ cấp – Utility Sub (cột màu nâu): Có thay đổi + Phía thứ cấp – Main B (cột màu xanh dương): Không thay đổi + Phía tam cấp – Main C (cột màu xanh cây): Bị triệt tiêu - Đối với MBA thực tế lưới điện truyền tải đấu Y/Y/Δ có cấp điện áp 220/110/22kv, cuộn tam cấp dùng để cung cấp điện tự dùng cho trạm biến áp, cuộn thứ cấp phía 110kV cấp cho phụ tải đường dây phía 110kV, phía 220kV nối vào lưới điện 220kV lưới điện truyền tải Với kết mô sóng hài bậc triệt tiêu vị trí đặt cuộn tam giác, cịn phía 110kV cấp cho phụ tải sóng hài bậc khơng bị triệt tiêu PHẦN C: KẾT LUẬN “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” 26 Nhóm thực mô thành công khả triệt tiêu sóng hài bậc cuộn tam giác MBA Qua vận dụng kiến thức học thực tế vận hành trạm biến áp vào tiểu luận Hiện hầu hết MBA điện lực hệ thống điện truyền tải có cơng suất lớn (cấp điện áp từ 110kV trở lên) sử dụng loại MBA tự ngẫu đấu dây kiểu YnOd/11, cuộn tam cấp đấu để triệt tiêu sóng hài bậc Hạn chế nhóm chưa xây dựng mơ hình mơ phần mềm ETAP trạm biến áp thực tế mà nhóm vận hành Chỉ dựa vào mơ hình có sẵn thư viện ETAP để thực hiện, mơ hình xây dựng cấp điện áp 34.5 kV công suất nhỏ so với trạm biến áp thực tế vận hành Vì chưa phân tích tầm quan trọng tác dụng triệt tiêu sóng hài bậc cuộn tam giác MBA trạm có cấp điện áp cơng suất lớn MỤC LỤC PHẦN A: GIỚI THIỆU Lời nói đầu PHẦN B: NỘI DUNG “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” I.Sóng hài hệ thống điện 27 II.Mơ sóng hài phần mềm Etap PHẦN C: KẾT LUẬN 26 Mục Lục 27 Tài liệu tham khảo 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình ETAP ứng dụng phân tích hệ thống điện, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh – 2017 [2].Hỏi đáp Máy Biến Áp Cách Vận Hành, NXB Thanh niên Hà Nội – 2003 “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” [3].Sách tra cứu Chất lượng điện năng, NXB Bách Khoa, Hà Nội 28 ... hình sin có tần số bội tần số (50hz 60hz) Các sóng hài bậc cao ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện cần ý tới tổng dòng điện hài cao mức độ giới hạn cho phép 2.Tác hại sóng hài: Sóng hài... loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng điện năng” PHẦN B: NỘI DUNG “Khảo sát tác dụng loại bỏ sóng hài bậc cuộn tam giác máy biến áp nhằm cải thiện chất lượng... làm tăng nhiễu sóng hài cách bơm trực tiếp dịng điện hài vào lưới Các tải phi tuyến thông thường bao gồm khởi động động cơ, hệ truyền động điện, máy tính thiết bị điện tử khác, đèn điện tử, nguồn