Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng lên độ chính xác của máy biến điện áp cao thế kiểu dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN HỒI VŨ NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG LÊN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP CAO THẾ KIỂU DUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60 52 02 02 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Hồ Văn Nhật Chương TP HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP HCM ngày … tháng … năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HỒI VŨ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/12/1978 Nơi sinh: Đồng Nai Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 1181031094 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG LÊN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP CAO THẾ KIỂU DUNG II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xác định khoản thông số điện dung ký sinh với vùng sai số cho phép - Điện dung ký sinh gì, phương pháp tính tốn nào? - Khảo sát, nghiên cứu ảnh hưởng tải, điện dung ký sinh từ máy biến áp lên sai số thiết bị đo III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/06/2012 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/03/2013 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) Hồ Văn Nhật Chương KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM TP Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 06 năm 2013 BẢN CAM ĐOAN Họ tên học viên: Nguyễn Hoài Vũ Ngày sinh: 20 – 12 – 1978 Nơi sinh: Đồng Nai Trúng tuyển đầu vào năm: 2012 Là tác giả luận văn: Nghiên cứu thông số ảnh hưởng lên độ xác máy biến điện áp cao kiểu dung Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 60 52 02 02 Bảo vệ ngày: 10 Tháng 05 năm 2013 Điểm bảo vệ luận văn: 6,25 Tôi cam đoan chỉnh sửa nội dung luận văn thạc sĩ với đề tài theo góp ý Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ Các nội dung chỉnh sửa: 1/ Một số lỗi tả 2/ Trích dẫn tài liệu tham khảo Người cam đoan (Ký, ghi rõ họ tên) Cán Hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Nguyễn Hoài Vũ ii LỜI CÁM ƠN Trong trình thực luận văn, gặp nhiều khó khăn, nhờ hướng dẫn tận tình TS Hồ Văn Nhật Chương, tơi hoàn thành luận văn thời gian quy định Để hồn thành luận văn này, tơi xin bày tỏa lòng biết ơn sâu sắc TS Hồ Văn Nhật Chương, thầy người tận tâm hết lòng học viên, hướng dẫn nhiệt tình cung cấp cho tài liệu vô quý giá thời gian thực luận văn Xin chân thành cám ơn tập thể thầy cô giáo trường đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh, giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tôi, giúp học tập nghiện cứu trình học cao học trường Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng quản lý khoa học - Đào tạo sau đại học trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP Hồ Chí Minh, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập làm luận văn cao học trường Xin chân thành cảm ơn anh, chị đồng nghiệp hỗ trợ, giúp đỡ cho tơi q trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn anh, chị học viên cao học ngành “Kỹ thuật điện” đóng góp ý kiến cho tơi q trình thực luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2013 Người Thực Nguyễn Hồi Vũ iii TĨM TẮT LUẬN VĂN - Với tình hình kinh tế - xã hội đà phát triển nay, ngành điện ngày đóng vai trị lớn Nó ảnh hưởng định tới tồn tại, mở rộng loại hình cơng nghiệp, kinh tế, dịch vụ Do vậy, hệ thống điện Việt Nam phải ngày phát triển để đảm nhận tốt cho vai trị - Trong q trình vận hành hệ thống điện xuất tình trạng cố chế độ làm việc khơng bình thường thiết bị Tình trạng cố xảy dẫn đến hư hỏng thiết bị điện, điện gây tổn thất cho kinh tế nói chung ngành điện nói riêng Do đó, hệ thống cần có thiết bị đo lường bảo vệ nhằm phát nhanh cố, cách ly cố, tránh điện Những thiết bị đo lường biến dịng điện biến điện áp Các thiết bị biến đổi điện áp dòng điện từ trị số lớn xuống trị số thích hợp để cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ tự động hóa Biến điện áp thường có loại kiểu điện từ điện dung - Máy biến áp đo lường kiểu điện dung sử dụng phổ biến mạng truyền tải hệ thống điện nói chung lưới điện Việt Nam nói riêng Nguyên lý CVT xác điện áp đầu theo điện áp đầu vào điều kiện hoạt động thiết bị Trong điều kiện ổn định, yêu cầu đạt dựa thiết kế điều chỉnh CVT Tuy nhiên, độ xác CVT giảm điều kiện độ cảm ứng, tụ bù hay thành phần khơng tuyến tính Do đó, tác động độ CVT cần biết đến - Hiện nay, nhu cầu lượng điện tăng, việc đầu tư cho hệ thống điện yêu cầu nhiều kinh phí,dẫn tới tình trạng thiếu hụt điện chất lượng điện suy giảm Điều ảnh hưởng trực tiếp tới thiết bị dùng điện, đặc biệt ảnh hưởng tới thiết bị điện tử nhạy cảm như: hệ thống thông tin, điều khiển công nghiệp Do đó, việc nghiên cứu để làm giảm sai số thiết bị đo lường phần làm giảm cố hệ thống điện iv - Ngày nay, giới có nhiều thiết bị đo lường cao áp, sử dụng kỹ thuật cao Do đó, độ xác phép đo phải nâng cao cho phù hợp Với tiến vượt bậc khoa học kỹ thuật công nghệ ngày phát triển, thiết bị ghi nhận tín hiệu trực tiếp (như dao động ký, đồng hồ đo kỹ thuật số, ) có độ xác cao Chính vậy, việc nâng cao độ xác thiết bị đo lường điện áp cao công việc thiết yếu thời lĩnh vực đo lường đặc biệt đo lường vùng tần số công nghiệp - Luận án giải phần quan trọng hàng loạt vấn đề làm để nâng cao độ xác thiết bị đo lường điện áp cao thế, nghiên cứu thơng số đặc trưng thiết bị, từ xây dựng mơ hình thực tế thiết bị - Luận án ứng dụng thành tựu nhà sản xuất thiết bị bù điện cảm phía sơ cấp để nâng cao độ xác thiết bị đo điện áp Từ đó, đưa phương pháp để tăng độ xác cách bù phía thứ cấp hay bù phía sơ thứ cấp Trong đó, thơng số đặc trưng cấu trúc biến điện áp để điều chỉnh, áp dụng vùng tần số để đạt sai số mong muốn Điều có ý nghĩa quan trọng cho nhà chế tạo, xác định thông số có ảnh hưởng đến sai số thiết bị mà chế tạo để đạt độ xác yêu cầu - Luận văn thực bao gồm chương, tóm tắt sau: Chương : Tổng quan biến điện áp đo lường hệ thống điện - Nêu chức năng, vai trò biến điện áp đo lường hệ thống điện Phân loại biến điện áp đo lường Chương 2: Nghiên cứu mơ hình biến áp đo lường CVT - Chương luận văn sâu vào tìm hiểu mơ hình biến điện áp đo lường CVT Đưa vài phân áp có thực tế ưu, khuyết điểm Ở đặc biệt làm rõ mơ hình phân áp sử dụng nhiều cho thiết bị CVT phân áp điện dung Chương 3: Xây dựng biểu thức toán học khảo sát vài loại CVT hệ thống điện cao v - Từ sơ đồ mạch tương đương CVT, thực việc xây dụng mơ hình tốn học sai số thiết bị qua thơng số CVT, từ khảo sát loại CVT: 123kV, 220kV, 400kV, 500kV phần mềm Matlab, kết luận phương pháp tối ưu nhằm giảm sai số, nâng cao độ xác chúng Chương 4: Khảo sát thay đổi sai số mơ hình CVT theo phụ tải điện dụng ký sinh - Khi thay đổi giá trị điện trở dung kháng phụ tải hay thay đổi điện dung ký sinh nhận thay đổi sai số biên độ sai số pha Chương làm rõ mối quan hệ đưa kết luận cần thiết Chương 5: Kết luận vi ABSTRACT As the socio-economic situation is on the rise nowadays, EVN will play an increasingly important role It affects the existence, expansion of all types of industry, economic, and services etc Therefore, the Vietnamese power system must develop to fulfill its role During the operation of the power system, the incident and the unusual working mechanism of devices may occur This can lead to damage the electrical equipments, and power failure causes the loss in the economy in general and the EVN in particular Therefore, the power system requires the measurement and protection devices to quickly detect the problem, isolate the problem, and prevent the blackouts The measuring equipment is current and voltage transformers These devices transform the voltage and current from large values to the appropriate values to provide for measurement, automation and protection Voltage transformers generally include electromagnetic and capacity Capacitive measurement transformers are quite popular in the transmission grid power system network in general and in Vietnam in particular Basic principle of current and voltage transformers is the accuracy of the output voltage as the input voltage in all operating conditions of the equipment In stable conditions, this requirement can be achieved based on the design and adjustment of the current and voltage transformers However, the accuracy of the current and voltage transformers reduced under transient conditions by induction, capacitor banks or non-linear components Therefore, the transitional impact of current and voltage transformers should be known Nowadays, the increasing demand for electrical energy and the investment in the power system requiring a lot of funds lead to power shortages and power quality deterioration This directly affects the electrical appliances, particularly affects sensitive electronic equipment such as: information systems, industrial control Therefore, this research is to reduce the errors in the measurement device and also somewhat reduces the power incident on the system Today, the world has many high-voltage measuring devices with high technology Therefore, the accuracy of the measurement is enhanced accordingly With the progress of science and technology growth, the direct recorded signal devices such as oscilloscope, digital gauges, etc has higher accuracy Therefore, improving the 70 80 90 100 -0.034220 -0.035229 -0.031343 -0.023724 0.033726 0.033691 0.033826 0.034092 170 180 190 200 0.111888 0.144200 0.180750 0.222130 0.038828 0.039956 0.041233 0.042678 Bảng 4.25 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.3nF) Hình 4.25 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.3nF) * Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω ,LPH=0.0052H , CVT=0.4nF) Tần số (Hz) Sai số biên độ Sai số pha Tần số (Hz) 10 0.342746 0.046890 110 Sai số biên độ 0.009231 Sai số pha 0.035243 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.437674 0.134118 0.033911 -0.007763 -0.025356 -0.030481 -0.027910 -0.019834 -0.007298 0.050205 0.039604 0.036105 0.034650 0.034035 0.033856 0.033946 0.034228 0.034666 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.029619 0.053952 0.082490 0.115648 0.154004 0.198324 0.249604 0.309143 0.378633 0.035955 0.036805 0.037801 0.038959 0.040299 0.041846 0.043637 0.045716 0.048143 Bảng 4.26 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.4nF) Hình 4.26 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.4nF) * Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.5nF) Tần số (Hz) Sai số biên độ Sai số pha Tần số (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.347883 0.423383 0.126307 0.029251 -0.009828 -0.024700 -0.026713 -0.020480 -0.008048 0.009689 0.047069 0.049706 0.039332 0.035942 0.034578 0.034058 0.033988 0.034206 0.034640 0.035259 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Sai số biên độ 0.032445 0.060314 0.093672 0.133154 0.179676 0.234485 0.299264 0.376287 0.468669 0.580759 Sai số pha 0.036054 0.037027 0.038192 0.039571 0.041195 0.043109 0.045371 0.048061 0.051287 0.055201 Bảng 4.27 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.5nF) Hình 4.27 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.5nF) * Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.6nF) Tần số (Hz) Sai số biên độ Sai số pha Tần số (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.352912 0.409354 0.118601 0.024633 -0.011885 -0.024043 -0.022917 -0.012936 0.004023 0.027264 0.047245 0.049216 0.039062 0.035781 0.034506 0.034081 0.03412 0.034469 0.035061 0.035873 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Sai số biên độ 0.056749 0.092889 0.136491 0.188775 0.251468 0.326977 0.418672 0.531365 0.672108 0.851616 Sai số pha 0.036902 0.038165 0.039687 0.041513 0.043702 0.046339 0.049541 0.053476 0.058391 0.06466 Bảng 4.28 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.6nF) Hình 4.28 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.6nF) * Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H , CVT=0.7nF) Tần số (Hz) Sai số biên độ Sai số pha Tần số (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.357829 0.395581 0.110999 0.020055 -0.013933 -0.023385 -0.019091 -0.005276 0.016390 0.045460 0.047416 0.048735 0.038797 0.035621 0.034434 0.034104 0.034254 0.034737 0.035493 0.036508 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Sai số biên độ 0.082220 0.127523 0.182788 0.250115 0.332522 0.434369 0.562091 0.725501 0.940254 1.232787 Sai số pha 0.037792 0.039374 0.041304 0.043655 0.046533 0.050089 0.054549 0.060256 0.067755 0.077971 Bảng 4.29 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.7nF) Hình H.29 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.7nF) * Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.8nF) Tần số (Hz) Sai số biên độ Sai số pha Tần số (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.362630 0.382058 0.103498 0.015518 -0.015973 -0.022727 -0.015236 0.002503 0.029064 0.064310 0.047584 0.048263 0.038535 0.035463 0.034363 0.034127 0.034389 0.035008 0.035936 0.037167 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Sai số biên độ 0.108944 0.164414 0.233001 0.318099 0.424743 0.560553 0.737503 0.975387 1.309228 1.806798 Sai số pha 0.038725 0.040662 0.043057 0.046029 0.049753 0.054496 0.060675 0.068982 0.08064 0.098016 Bảng 4.30 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.8nF) Hình 4.30 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.8nF) * Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.9nF) Tần số (Hz) Sai số biên độ Sai số pha Tần số (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.367310 0.368778 0.096097 0.011020 -0.018005 -0.022069 -0.011351 0.010404 0.042057 0.083849 0.047748 0.047799 0.038277 0.035306 0.034292 0.03415 0.034524 0.035284 0.036389 0.037849 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Sai số biên độ 0.137017 0.203791 0.287646 0.393863 0.530593 0.710890 0.956830 1.308633 1.847347 2.76059 Sai số pha 0.039706 0.042037 0.044966 0.048675 0.053449 0.059746 0.068334 0.080619 0.099432 0.131323 Bảng 4.31 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.9nF) * Hình 4.31 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=0.9nF) Khi K=1,δ=20 (RPB=15000Ω,LPB=631.2675H,RPH=0.125Ω,LPH=0.0052H, CVT=1nF) Tần số (Hz) Sai số biên độ Sai số pha Tần số (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.371864 0.355735 0.088794 0.006562 -0.020028 -0.021409 -0.007436 0.018429 0.055380 0.104115 0.047907 0.047343 0.038022 0.035150 0.034221 0.034173 0.034661 0.035564 0.036855 0.038557 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Sai số biên độ 0.166542 0.245913 0.347335 0.478815 0.653313 0.892976 1.238660 1.774174 2.699086 4.597163 Sai số pha 0.040737 0.043508 0.047050 0.051641 0.057735 0.066104 0.078176 0.096876 0.129175 0.195457 Bảng 4.32 Sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=1nF) Hình 4.32 Đồ thị biểu thị sai số pha sai số biên độ Khi K=1, δ=20 (RPB=15000Ω, LPB=631.2675H, RPH=0.125Ω, LPH=0.0052H, CVT=1nF) MÃ NGUỒN MATLAB SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Chương trình khảo sát sai số CVT 123kV theo tần số f clc; fprintf(' .\n'); fprintf('Chuong trinh khao sat sai so cua CVT 123kV chua bu\n'); fprintf(' .\n'); clear figure K=input('Nhap vao ti so BU la K='); teta=input('Nhap vao goc lech giua U2 va U1 la teta='); rPB=input('Nhap vao thong so tro bu phia so cap la rPB='); LPB=input('Nhap vao thong so khang bu phia so cap la LPB='); rPH=input('Nhap vao thong so tro bu phia thu cap la rPH='); LPH=input('Nhap vao thong so khang bu phia thu cap la LPH='); n=20; fBU=zeros(1,n); eBU=zeros(1,n); f=zeros(1,n); j=sqrt(-1); i=1; r=22/0.11; C1=4.723*10^-9; C2=21.68*10^-9; while i