(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu bù công suất phản kháng trên đường dây phân phối 22kv có phụ tải phân phối đều

LỜI CAM ĐOAN Tên Lê Văn Hƣng, học viên cao học lớp 2012b , ngành Kỹ thuật điện Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘‘Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố đều’’ cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 10 năm 2014 NGƢỜI CAM ĐOAN Lê Văn Hƣng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI & CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu kết qủa nghiên cứu nƣớc công bố 1.2 Các biện pháp nâng cao hiệu kinh tế vận hành 1.3 Công suất phản kháng 1.4 Các nguồn phát công suất phản kháng lƣới điện 1.5 Các tiêu chí bù công suất phản kháng lƣới điện phân phối 11 CHƢƠNG BÙ CÔNG SUÂT KHÁNG DÙNG MA TRẬN ZBUS 2.1 Tính tốn bù kinh tế phƣơng pháp ma trận 14 2.2 Áp dụng phần mềm Matlab để giải toán bù 22 CHƢƠNG BÙ CƠNG SUẤT KHÁNG TRÊN ĐƢỜNG DÂY CĨ PHỤ TẢI PHÂN BỐ ĐỀU 3.1 Tổn thất công suất đoạn phát tuyến phân phối 45 3.2 Tổn thất cơng suất đƣờng dây có đặt tụ bù 46 3.3 Giảm tổn thất điện đặt tụ bù 47 3.4 Giảm tổn thất điện có xét chi phí đặt tụ bù 50 3.5 Bù cơng suất kháng n vị trí đƣờng dây có phụ tải phân bố 54 CHƢƠNG ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC BÀI TỐN BÙ 4.1 Bù cơng suất phản kháng đƣờng dây có phụ tải phân bố 58 4.2 Phƣơng pháp chọn điểm dừng 74 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 101 5.2 Kiến nghị 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với phát triển nhanh chóng kinh tế đất nước khoa học kỹ thuật, ngành điện có ảnh hưởng lớn đến kinh tế, an ninh trị xã hội Quốc gia, Nguồn điện phải đáp ứng địi hỏi cơng suất chất lượng điện Vấn đề công suất phát phải đưa đến nơi sử dụng tận dụng cách hiệu nhất, khơng để lãng phí q nhiều ảnh hưởng đến kinh tế tốn nhiều đề tài nghiên cứu, tổn hao công suất truyền tải điện vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng điện kinh tế; nhu cầu tiêu thụ điện ngày cao, đòi hỏi đáp ứng đủ kịp thời không số lượng mà chất lượng, người ta đưa phương pháp bù công suất phản kháng, điều chỉnh điện áp tái cấu trúc lại lưới… Trong thực tế phụ tải hệ thống điện cao điểm thấp điểm lệch lớn, nhà máy hạn chế phát cơng suất phản kháng, có hệ thống bù cơng suất phản kháng bù tĩnh, thiết bị bù khơng có cấu tự điều chỉnh mang lại hệ số công suất cosφ lớn lên cỡ 0,9 điều dẫn đến ảnh hưởng lớn vào thấp điểm có tượng dịng công suất phản kháng chạy ngược, làm tăng tổn thất gây áp điều gây hậu nghiêm trọng đến thiết bị điện, vị trí lắp đặt tụ thường lắp đặt nơi dễ vận hành, khơng tính đến hiệu kinh tế thiết bị, chưa tận dụng hiệu làm việc thiết bị gây lãng phí q trình đầu tư Trước tình hình thực tế để khắc phục nhược điểm đề tài “Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 KV có phụ tải phân bố đều” góp phần vào nâng cao hiệu vận hành kinh tế lưới điện Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: Nội dung luận văn nghiên cứu tính tốn xác định vị trí bù, dung lượng bù lưới điện có phụ tải phân bố Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết vấn đề kinh tế, kỹ thuật liên quan đến bù tối ưu công suất phản kháng cho lưới điện phân phối 22 KV Trang: 1/102 Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố Nhiệm vụ nghiên cứu Đưa giả thuyết để phân tích tình hình tổn thất sử dung phần mềm Matlab để tính tốn chọn vị trí bù, dung lượng bù tối ưu cơng suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện HV: Lê Văn Hưng Trang: 2/102 Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC ĐÃ CƠNG BỐ 1.1.1 Tổng quan chung lƣới điện phân phối [1], [2], [3], [4], [7] Trong trình hình thành phát triển Việt Năm trải qua nhiều giai đoạn có nhiều cấp điện áp khác cấp 6KV, 10 KV, 15 KV 22 KV, nhu cầu phát triển hệ thống điện đòi hỏi chất lượng điện ngày nâng cao trước tình hình trên, tập Đồn Điện lúc Việt Năm tiến hành nâng cấp thống 01 cấp điện áp 22 KV để tạo thuận lợi trình vận hành 1.1.2 Đặc điểm chung lƣới điện phân phối [1], [2], [7] Lưới điện phân phối có 02 phần lưới trung lưới hạ thế, lưới phân phối thường phân phối diện rộng đồng thời vận hành bất đối xứng tổn thất cao Thường lưới điện có cấu trúc vịng kín vận hành hở, hình tia xương cá, có cố phần lưới sau máy cắt cô lặp sau cô lặp phần bị cố đóng điện lại để đảm bảo cung cấp điện liên tục, đòi hỏi việc nghiên cứu, thiết kế vận hành lưới điện quan trọng thiết kế xây dựng lưới phân phối phải đảm bảo tiêu sau:  An toàn cho lưới điện cho người  Chi phí xây dựng lưới điện hiệu  Vận hành dễ dàng, linh hoạt có khả phát triển mở rộng tương lai  Đảm bảo độ tin cậy q trình vận hành, có đường dây dự phòng, cấu trúc mạch vòng vận hành hở…  Đảm bảo chất lượng điện năng, ổn định điện áp, ổn định tần số…  Giảm chi phí vận hành, bảo dưỡng nhỏ 1.2 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ TRONG VẬN HÀNH [1], [2], [7] Lưới điện phân phối có ảnh hưởng đến tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống điện, việc nghiên cứu đưa giải pháp đế nâng cao hiệu HV: Lê Văn Hưng Trang: 3/102 Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố trình vận hành, đồng thời mang lại lợi ích lớn, biện pháp mục đích giảm tổn thất điện Để đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật trước tiên ta phải quan tâm đến số toán sau:  Bài toán điều khiển vận hành nhằm giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện  Bài toán đặt thiết bị bù tối ưu nhằm nâng cao hiệu kinh tế cung cấp điện Bài toán đặt thiết bị bù tối ưu biện pháp kỹ thuật giải hiệu tổng hợp nhất, nhiên tốn bù cơng suất phản kháng lưới phân phối phức tạp như:  Cấu trúc lưới phức tạp, trạm trung gian có nhiều phát tuyến phát tuyến có nhiều trạm phân phối Cấu trúc lưới điện ngày phát triển liên tục khơng ngừng, biểu đồ phụ tải khơng xác Trước khó khăn để giải tốn bù thành toán nhỏ dựa sở lý thuyết bù công suất phản kháng để giải Luận văn nghiên cứu “Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố đều” 1.3 CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG [1], [2], [7] 1.3.1 Khái niệm công suất phản kháng Xét tiêu thụ lượng mạch điện đơn giản có tải điện trở điện kháng theo (hình 1.1) R X  I U Hình 1.1 Mạch điện RL Mạch điện cung cấp điện áp u= Umsinωt Dòng điện I lệch pha với điện áp u góc φ: HV: Lê Văn Hưng Trang: 4/102 Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố i=Im.sin(ωt-φ) hay i=Im(sinωtcosφ – sinφcosωt) Có thể coi i = i’ + I” i’ = Im cosφ sinωt Với i” = Im sinφcosωt = Im sinφ.sin(ωt-π/2) Như dòng điện i tổng thành phần: I’ có biên độ Im cosφ pha với điện áp u I” có biên độ Im sinφ chậm pha với điện áp góc π/2 Cơng suất tương ứng với thành phần i’ i” là: P = U.I.cosφ gọi công suất tác dụng Q = U.I.sinφ gọi công suất phản kháng Từ công thức ta viết sau: R P  U.I.cos  Z.I(I.cos )  Z.I  R.I Z (1.1) X Q  U.I.sin  Z.I(I.sin )  Z.I  X.I Z (1.2) S2 = P2 + Q2 S Q φ P=S.cosφ Q = S.sinφ P Hình 1.2 quan hệ cơng suất P & Q Công suất phản kháng thành phần tiêu thụ điện cảm hay phát tụ điện dung mạch điện 1.3.2 Sự tiêu thụ CSPK Trên lưới điện CSPK tiêu thụ động không đồng bộ, máy biến áp, kháng điện đường dây tải điện phần tử, thiết bị liên quan đến từ trường HV: Lê Văn Hưng Trang: 5/102 Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố Yêu cầu vế cơng suất phản kháng giảm đến mức tối thiểu triệt tiêu hồn tồn cần thiết cho việc sử dụng từ trường quay, yếu tố trung gian cần thiết cho q trình chuyển hóa điện 1.3.2.1 Động không đồng Động không đồng tiêu thụ công suất phản kháng chiếm đến 60 – 65% CSPK động không đồng bao gồm 02 thành phần Một phần nhỏ CSPK sử dụng để sinh từ trường tản mạch điện sơ cấp Phần lớn CSPK lại dùng để sinh từ trường quay 1.3.2.2 Máy biến áp Máy biến áp tiêu thụ khoảng 22 đến 25 % nhu cầu CSPK tổng lưới điện, nhỏ nhu cầu động khơng đồng CSPK dùng để từ hóa lõi thép MBA không lớn so với động không đồng bộ, khơng có khe hở khơng khí, số lượng lớn nên nhu cầu tổng công suất phản kháng MBA lớn CSPK tiêu thụ MBA gồm thành phần sau: - CSPK dùng để từ hóa lõi thép - CSPK tản từ MBA 1.3.2.3 Đèn huỳnh quang Thông thường đèn huỳnh quang vận hành có chấn lưu để hạn chế dòng điện Tuy nhiên theo điện cảm chấn lưu cosφ chưa hiệu chỉnh cosφ chấn lưu nằm khoảng 0,3 đến 0,5 1.4 CÁC NGUỒN PHÁT CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƢỚI ĐIỆN [1], [2],[3], [7] Khả phát CSPK nhà máy điện hạn chế cosφ nhà máy 0,8 đến 0,9 cao nữa, hầu hết chế tao máy phát không phát nhiều CSPK cho phụ tải máy phát đảm đương phần cơng suất phản kháng phụ tải phần cịn lại thiết bị bù máy bù đồng tụ bù 1.4.1 Máy bù đồng HV: Lê Văn Hưng Trang: 6/102 Nghiên cứu bù công suất phản kháng đường dây phân phối 22 kV có phụ tải phân bố Máy bù đồng loại máy điện đồng chạy không tải dùng để phát tiêu thụ công suất phản kháng Các máy bù đồng phương pháp cổ truyền để điều chỉnh liên tục CSPK Các máy bù thường sử dụng hệ thống truyền tải, chẳng hạn đầu vào đường dây tải điện, trạm biến áp quan trọng trạm biến đổi dòng điện chiều cao áp Nếu ta tăng dịng kích từ Ikt lên (q kích thích dịng điện máy bù đồng vượt trước điện áp cực góc 900) máy phát CSPK Qb phát lên lưới điện Ngược lại ta giảm dòng Ikt (kích thích non, E