Đánh giá sóng hài từ các nguồn năng lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền nam

Trang 1

LÊ QUỐC KHÁNH

ĐÁNH GIÁ SÓNG HÀI TỪ CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO PHÁT LÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM

ASSESSMENT OF HARMONIC

FROM RENEWABLE ENERGY RESOURCES

IN THE POWER SYSTEM OF SOUTHERN VIET NAM

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

Trang 2

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Võ Ngọc Điều

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Phúc Khải

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS TS Trương Việt Anh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 15 tháng 7 năm 2023

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ tịch: TS Lê Kỷ

2 Thư ký: TS Huỳnh Quang Minh 3 Phản biện 1: TS Nguyễn Phúc Khải 4 Phản biện 2: PGS TS Trương Việt Anh 5 Ủy viên: TS Nguyễn Hữu Vinh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÊ QUỐC KHÁNH MSHV: 2070345 Ngày, tháng, năm sinh: 11/04/1997 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 I TÊN ĐỀ TÀI:

Đánh giá sóng hài từ các nguồn năng lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền Nam (Assessment of Harmonic from Renewable Energy Resources in the Power System of Southern Viet Nam)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

− Tìm hiểu cơ sở lý thuyết sóng hài, các tiêu chuẩn quốc tế và quy định của Việt Nam;

− Tìm hiểu tổng quan về hệ thống điện của miền Nam và hệ thống điện Việt Nam;

− Thu thập và xây dựng dữ liệu dùng để mơ phỏng, phân tích sóng hài do các nguồn

năng lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền Nam;

− Phân tích, đánh giá kết quả mô phỏng và đưa ra giải pháp hạn chế sóng hài

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2023

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/06/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Võ Ngọc Điều

Tp HCM, ngày tháng 8 năm 2023

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

Trang 4

lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền Nam” đến nay đã được hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy PGS TS Võ Ngọc Điều đã định hướng, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn tất cả Quý Thầy, Cô trong Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích trong thời gian em theo học tại trường

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, hỗ trợ và tạo điều kiện trong suốt q trình học tập, cơng tác cũng như trong thời gian thực

hiện luận văn

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023

Trang 7

học của Thầy PGS TS Võ Ngọc Điều Các kết quả nêu trong luận văn chưa được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác Các số liệu, ví dụ và trích dẫn trong luận văn đảm bảo tính chính xác, tin cậy và trung thực

Tôi xin chân thành cảm ơn./

Học viên

Trang 8

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

ABSTRACT v

LỜI CAM ĐOAN v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi

Chương 1MỞ ĐẦU 1

1.1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI - 1

1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3.ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

1.4.PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

1.5.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

1.6.Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN - 3

Chương 2TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 4

2.1.SÓNG HÀI 4

2.2.NGUYÊN NHÂN GÂY RA SÓNG HÀI - 5

2.3.ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI 8

2.4.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 8

2.5.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 16

2.6.CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY - 22

2.7.CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 24

Chương 3MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 26

3.1.MƠ HÌNH VÀ CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA SĨNG HÀI - 26

3.2.CÁC TIÊU CHUẨN, QUY ĐỊNH HIỆN HÀNH 28

Chương 4ĐÁNH GIÁ SÓNG HÀI TỪ CÁC NGUỒN NLTT PHÁT LÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 36

4.1.DỮ LIỆU ĐẦU VÀO - 36

4.2.CƠNG CỤ MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH 41

4.3.MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH SĨNG HÀI HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 52

4.4.CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ SÓNG HÀI 72

Chương 5KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 105

5.1.KẾT LUẬN - 105

5.2.HƯỚNG PHÁT TRIỂN 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

Trang 9

Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện của bộ biến đổi cơng suất trong một tuabin gió 3.3MW của

hãng Goldwind 6

Hình 2.3: Sơ đồ nối điện của một bộ Inverter 2.55MW của hãng Toshiba 7

Hình 2.4: Điện thương phẩm, tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ tổn thất điện năng giai đoạn 2010-2020 9

Hình 2.5: Tốc độ tăng trưởng cơng suất cực đại (Pmax) theo từng miền Bắc, Trung, Nam giai đoạn 2011-2020 9

Hình 2.6: Cơ cấu tiêu thụ điện theo miền 10

Hình 2.7: Cơ cấu tiêu thụ điện tồn quốc năm 2010 và 2020 11

Hình 2.8: Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc năm 2010 và 2020 13

Hình 2.9: Tăng trưởng cơng suất đặt nguồn điện giai đoạn 2010-2020 14

Hình 2.10: Hiện trạng cơng suất đặt của các loại hình nguồn điện theo từng miền 14

Hình 2.11: Bản đồ lưới điện truyền tải miền Nam giai đoạn 2022-2026, có xét đến năm 2028 21

Hình 3.1: Hình minh họa về phổ của sóng hài 26

Hình 3.2: Hình minh họa về hình dạng của sóng hài 27

Hình 4.1: Hệ thống điện miền Nam đến năm 2025 37

Hình 4.2: Giao diện người dùng của phần mềm DIgSILENT PowerFactory 41

Hình 4.3: Giao diện phân tích chất lượng điện năng và sóng hài của DIgSILENT PowerFactory 43

Hình 4.4: Bộ lọc điều chỉnh đơn (Single – Tuned Filter) 45

Hình 4.5: Bộ lọc thơng cao bậc 2 (High – Pass Second Order Filter) 46

Hình 4.6: Bộ lọc thông cao bậc 3 (High – Pass Third Order Filter) 47

Hình 4.7: Bộ lọc thơng cao loại C (High - Pass C-Type Filter) 48

Hình 4.8: Bộ lọc điều chỉnh kép loại 1 (Double-Tuned Type 1 Filter) 49

Hình 4.12: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Cà Mau 53

Hình 4.13: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Trà Vinh 53

Hình 4.14: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Sóc Trăng 54

Hình 4.15: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bến Tre 54

Hình 4.16: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bạc Liêu 55

Hình 4.17: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Kiên Giang 55

Hình 4.18: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh An Giang 56

Trang 10

HTĐ tỉnh Vĩnh Long 57 Hình 4.22: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Hậu Giang 58 Hình 4.23: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Tiền Giang 58 Hình 4.24: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Long An 59 Hình 4.25: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 59 Hình 4.26: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bình Dương 60 Hình 4.27: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Đồng Nai 60 Hình 4.28: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Tây Ninh 61 Hình 4.29: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bình Phước 61 Hình 4.30: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bình Thuận 62 Hình 4.31: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Ninh Thuận 62 Hình 4.32: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Lâm Đồng 63

Hình 4.33: Các giá trị HDu tại các TC 110kV của HTĐ miền Nam theo tiêu chuẩn IEEE

và TCVN 65

Hình 4.34: Các giá trị HDi trên các ĐZ 110kV của HTĐ miền Nam theo tiêu chuẩn IEEE

66

Hình 4.35: Các giá trị HDi trên các ĐZ 110kV của HTĐ miền Nam theo TCVN 66

Hình 4.36: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dịng điện trên các TC, ĐZ và MBA 220kV của HTĐ miền Nam 67 Hình 4.37: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC, ĐZ và MBA 500kV của HTĐ miền Nam 68

70

Hình 4.40: Các giá trị HDi tại các ĐZ và MBA 220kV của HTĐ miền Nam theo tiêu

chuẩn IEEE 71

Hình 4.41: Các giá trị HDi tại các ĐZ và MBA 500kV của HTĐ miền Nam theo tiêu

Trang 11

Hình 4.49: Đặc tính của bộ lọc loại C (C-Type Filter) 78

Hình 4.50: Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc tích cực 79

Hình 4.51: Bộ lọc tích cực song song 80

Hình 4.52: Nguyên lý hoạt động của bộ lọc tích cực song song 81

Hình 4.53: Nguyên lý hoạt động của bộ lọc tích cực nối tiếp 82

Hình 4.54: Cấu trúc của bộ lọc tích cực lai 83

Hình 4.55: Kết quả phân tích sóng hài điện áp tại TC 220kV ĐMT Hồng Phong 1A,1B 84 Hình 4.56: Kết quả phân tích sóng hài điện áp tại TC 220kV ĐMT Thái Hịa 85

Hình 4.57: Kết quả phân tích sóng hài điện áp tại TC 220kV trạm cắt Thái Hịa 85

Hình 4.58: Bộ lọc sóng hài thụ động bậc 6 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 86

Hình 4.61: Sóng hài điện áp tại ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc thụ động 88

Hình 4.62: Sóng hài điện áp tại ĐMT Thái Hòa sau khi lọc thụ động 88

Hình 4.63: Sóng hài điện áp tại trạm cắt Thái Hòa sau khi lọc thụ động 89

Hình 4.64: Sóng hài dịng điện qua MBA ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc thụ động 89

Hình 4.65: Các giá trị THDu trên các TC 220kV sau khi lọc thụ động 90

Hình 4.66: Bộ lọc sóng hài tích cực bậc 6, 13 và 17 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 91

Hình 4.67: Sóng hài điện áp tại ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực 92

Hình 4.68: Sóng hài điện áp tại ĐMT Thái Hịa sau khi lọc tích cực 92

Hình 4.69: Sóng hài điện áp tại Trạm cắt Thái Hòa sau khi lọc tích cực 93

Hình 4.70: Sóng hài dịng điện qua MBA ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực 93 Hình 4.71: Các giá trị THDu trên các TC 220kV sau khi lọc tích cực 94

Hình 4.73: Bộ lọc sóng hài tích cực bậc 13 và 17 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 96

Hình 4.74: Sóng hài điện áp tại ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực lai 96

Hình 4.75: Sóng hài điện áp tại ĐMT Thái Hịa sau khi lọc tích cực lai 97

Hình 4.76: Sóng hài điện áp tại Trạm cắt Thái Hịa sau khi lọc tích cực lai 97

Hình 4.77: Sóng hài dịng điện qua MBA ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực lai 98

Hình 4.78: Các giá trị THDu trên các TC 220kV sau khi lọc tích cực lai 98

Hình 4.79: Cấu hình điển hình của bộ SVC 102

Hình 4.80: Các cấu hình khác của bộ SVC 102

Trang 12

Bảng 2.2: Thống kê ĐZ và TBA của lưới điện 500kV 15

Bảng 2.3: Thống kê ĐZ và TBA lưới điện 220-110kV của HTĐ miền Nam 16

Bảng 2.4: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC theo quy hoạch 17

Bảng 2.5: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC hiện hữu 18

Bảng 2.6: Kết quả đo đạt sóng hài tại miền Nam 22

Bảng 3.1: Giới hạn sóng hài điện áp riêng lẻ cho lưới điện hạ áp và trung áp <35kV (phần trăm so với thành phần cơ bản) theo tiêu chuẩn IEC 61000-3-6 29

Bảng 3.2: Giới hạn sóng hài điện áp riêng lẻ cho hệ thống điện trung áp, cao áp và siêu cao áp ≥ 35kV (phần trăm so với thành phần cơ bản) theo tiêu chuẩn IEC 61000-3-6 29

Bảng 3.3: Giới hạn sóng hài điện áp theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 31

Bảng 3.4: Giới hạn sóng hài dịng điện cho hệ thống điện từ cấp điện áp 120V đến 69kV theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 31

Bảng 3.5: Giới hạn sóng hài dịng điện cho hệ thống điện từ cấp điện áp từ 69kV đến 161kV theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 31

Bảng 3.6: Giới hạn sóng hài dịng điện cho hệ thống điện từ cấp điện áp lớn hơn 161kV theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 32

Bảng 3.7: Độ méo dạng sóng hài điện áp tối đa cho phép 33

Bảng 3.8: Độ méo dạng sóng hài dòng điện tối đa cho phép với nhà máy điện 34

Bảng 3.9: Độ méo dạng sóng hài dòng điện tối đa cho phép với phụ tải 34

Bảng 3.10: Độ méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện tối đa cho phép cấp điện áp 220kV và 500kV 34

Bảng 4.1: Nguồn sóng hài điển hình của nhà máy ĐG và ĐMT 38

Bảng 4.2: Nguồn sóng hài tuabin gió hãng Goldwind và Inverter ĐMT hãng GE 39

Bảng 4.3: Các giá trị THDu, THDi, lớn nhất trên các TC 110kV của HTĐ các tỉnh/thành khu vực miền Nam 64

Bảng 4.4: Các giá trị THDu, THDi lớn nhất ở cấp điện áp 220kV và 500kV của HTĐ miền Nam 69

Bảng 4.5: Bảng thống kê các TC có giá trị THDu vượt quá giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn IEEE 83

Bảng 4.6: Bảng thống kê các giá trị sóng hài dịng điện bậc 6, 13 và 17 tại NMĐMT Hồng Phong 1A,1B và ĐMT Thái Hòa trước khi lọc 86

Bảng 4.7: Bảng so sánh các giá trị sóng hài trước và sau khi lọc thụ động 90

Bảng 4.8: Bảng so sánh các giá trị sóng hài trước và sau khi lọc tích cực 94

Bảng 4.9: Bảng so sánh các giá trị sóng hài trước và sau khi lọc tích cực lai 99

Trang 13

A2 Trung tâm điều độ hệ thống điện miền Nam

ĐG Điện gió

ĐMT Điện mặt trời

ĐZ Đường dây

EVNNPT Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia

EVNSPC Tổng công ty Điện lực miền Nam

FC Fixed filter circuit

HTĐ Hệ thống điện

IGBT Insulated-Gate Bipolar Transistor

MBA Máy biến áp

NLTT Năng lượng tái tạo

NMĐG Nhà máy điện gió

NMĐMT Nhà máy điện mặt trời

PCC Point of common coupling

STATCOM/SVG Static Synchronous Compensator/Static Var

Generator

SVC Static Var Compensator

TC Thanh cái

TCR Thyristor controlled reactor

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

Trang 14

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, năng lượng tái tạo (NLTT) ở nước ta phát triển mạnh mẽ Trong đó, các nguồn điện gió (ĐG) và điện mặt trời (ĐMT) phát triển nhanh với quy mơ lớn Các nguồn NLTT này có ưu điểm lớn so với các dạng năng lượng truyền thống như: nhiệt điện, thủy điện,… là không phát thải khí CO2 trong q trình vận hành, thân thiện với môi trường, không ảnh hưởng đến hệ sinh thái, dễ dàng lắp đặt, cung cấp nguồn điện tại chỗ cho phụ tải khu vực

Bên cạnh những ưu điểm đó, NLTT cũng có một số khuyết điểm là các nhà máy NLTT này có sử dụng các thiết bị điện tử công suất, các bộ biến đổi cơng suất gây ra sóng hài, những nguồn hài này phát lên HTĐ làm giảm chất lượng điện năng, tác động nguy hiểm đến các thiết bị trên HTĐ Những nhược điểm đó ảnh hưởng đến ổn định HTĐ, chất lượng điện năng, ảnh hưởng trong các công tác vận hành HTĐ Hiện này, tiềm năng NLTT ở nước ta vẫn còn rất lớn, trong tương lai sẽ còn phát triển mạnh mẽ Chính phủ đã định hướng chuyển đổi nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện than, khí nhằm đáp ứng cam kết giảm phát thải CO2 về Net Zero của Việt Nam tại hội nghị COP26, ưu tiên phát triển các nguồn NLTT

ĐG trên bờ và gần bờ: Về mặt tiềm năng, tổng quy mô tiềm năng ĐG trên bờ khá lớn 221000 MW Tổng tiềm năng của khu vực gió cao khoảng 30000 MW và gió trung bình là 30000 MW Tiềm năng này chủ yếu tập trung tại Tây Nam Bộ, Tây Nguyên và Nam Trung Bộ Đặc biệt ở khu vực Tây Nam Bộ, quy mơ đăng ký các dự án ĐG ngồi khơi rất lớn, tổng công suất lên tới khoảng 20000 MW

ĐG ngồi khơi: Tổng quy mơ tiềm năng kỹ thuật của ĐG ngoài khơi khoảng 165000 MW, khu vực gió cao và có tiềm năng kinh tế tốt chỉ nằm ở Nam Trung Bộ (Bình Thuận, Ninh Thuận, Khánh Hịa, Phú n, Bình Định) với tổng tiềm năng khoảng 80000 MW (tốc độ gió trên 7-9 m/s)

Trang 15

tiềm năng có thể phát triển của ĐMT quy mơ lớn tồn quốc khoảng 386000 MW, tập trung chủ yếu tại miền Nam, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên

ĐMT mái nhà: đến hết năm 2020 tổng công suất lắp đặt đến 7780 MW Suất vốn đầu tư điện mặt trời mái nhà ở Việt Nam thấp hơn khoảng 10% so với ĐMT quy mô lớn Tổng tiềm năng ĐMT mái nhà toàn quốc lên tới 48000 MW, trong đó chủ yếu nằm ở khu vực miền Nam là khoảng 22000 MW

Các nguồn NLTT này vẫn cịn tiếp tục phát triển trong tương lai Do đó, đồng nghĩa với việc các nguồn sóng hài phát ra từ các nhà máy NLTT ngày càng tăng, gây ảnh hưởng đến HTĐ khu vực, làm giảm chất lượng điện năng, Đồng thời, các nguồn NLTT chủ yếu tập trung khu vực phía Nam và Nam Trung Bộ Vì vậy, đề tài quyết định chọn HTĐ miền Nam để đánh giá sóng hài từ các nguồn NLTT phát lên khu vực này Từ đó sẽ đưa ra giải pháp hạn chế sóng hài lên HTĐ khu vực, góp phần nâng cao chất lượng điện năng cho HTĐ khu vực nói riêng và cả nước nói chung

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

− Đánh giá giá trị sóng hài điện áp và dòng điện trên các ĐZ, MBA và TC

110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy NLTT phát lên HTĐ miền Nam;

− Đề xuất giải pháp làm giảm giá trị sóng hài, góp phần nâng cao chất lượng

điện năng của HTĐ miền Nam

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Sử dụng phần mềm DIgSILENT PowerFactory để mơ phỏng, phân tích và đánh giá các giá trị sóng hài điện áp và dịng điện trên các ĐZ, MBA và TC 110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy ĐG và ĐMT phát lên HTĐ miền Nam

1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Trang 16

Đề tài tập trung đánh giá các giá trị sóng hài điện áp và dịng điện trên các ĐZ, MBA và TC 110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy NLTT phát lên HTĐ miền Nam Đề xuất giải pháp hạn chế các giá trị sóng hài điện áp và dòng điện trên các ĐZ, MBA và TC 110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy NLTT phát lên HTĐ miền Nam

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu định lượng và định tính, thu thập dữ liệu, mơ phỏng và đánh giá nhằm đáp ứng các mục tiêu trên;

Để có dữ liệu đầy đủ nằm mơ phỏng chính xác nhất, đề tài thu thập và xây dựng mô phỏng HTĐ theo dữ liệu của các đơn vị tư vấn thiết kế, đơn vị vận hành, các văn bản pháp lý về quy mô, tiến độ của các nhà máy NLTT đã vận hành và theo quy hoạch; Tham khảo các thơng tư, tiêu chuẩn trong nước và nước ngồi (TCVN, IEC, IEEE,…) quy định về sóng hài trong HTĐ

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

1.6.1 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy khi các nguồn NLTT đưa vào vận hành sẽ phát ra nguồn sóng hài gây ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của HTĐ trong khu vực Từ việc đánh giá mức độ gây sóng hài từ các nguồn NLTT, đề tài đưa ra giải pháp hạn chế các nguồn sóng hài phát lên HTĐ (lắp các bộ lọc sóng hài phù hợp) từ đó đưa các giá trị sóng hài về giới hạn cho phép, đáp ứng các tiêu chuẩn, quy định hiện hành, góp phần nâng cao chất lượng điện năng và ổn định HTĐ trong khu vực

1.6.2 Ý nghĩa khoa học

Trang 17

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1 SĨNG HÀI

Khi một tín hiệu điện được hiển thị trên máy hiện sóng, dạng sóng này được quan sát trong miền thời gian Các đại lượng đặc trưng cho tín hiệu điện này là biên độ tại từng thời điểm theo thời gian và chu kỳ của tín hiệu đó Đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sẽ cho giá trị của tần số của tín hiệu đó Tín hiệu điện này cịn có thể được biểu diễn trong miền tần số để phục vụ cho việc phân tích đánh giá Cơng cụ phổ biến được sử dụng trong kỹ thuật phân tích trong miền tần số là phép phân tích chuỗi Fourier Trong trạng thái cơ sở, tín hiệu điện trên hệ thống truyền tải và cung cấp điện sẽ có giá trị tần số là 50 Hz hoặc 60 Hz Trong thực tế, bên cạnh tần số cơ bản này, trong tín hiệu điện cịn có thể chứa các giá trị tần số khác

Dạng sóng điện áp do nguồn phát sẽ có dạng thuần sin biến thiên tuần hoàn theo thời gian Nhưng khi dạng sóng điện áp thuần sin này được đặt lên một phụ tải khơng tuyến tính, dịng điện mà phụ tải khơng tuyến tính này tiêu thụ lại khơng có dạng thuần sin

Trong trường hợp tổng trở nguồn không phải là giá trị vô cùng bé mà đạt một giá trị xác định nào đó, dịng điện khơng thuần sin sẽ gây một điện áp giáng trên tổng trở nguồn này Điều này sẽ dẫn đến hiện tượng méo dạng sóng tín hiệu điện áp tại cực của phụ tải nói trên Hiện tượng nói trên chính là ngun nhân phát sinh méo dạng sóng điện áp tại cực phụ tải, hay nói cách khác là phát sinh sóng hài

Méo dạng sóng điện áp này nếu được đặt lên các phụ tải tuyến tính khác lại sinh ra méo dạng dòng điện tương ứng trên các phụ tải đó

Trang 18

Hình 2.1: Ngun tắc phát sinh méo điện áp và sóng hài xuất phát từ tải phi tuyến

2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY RA SÓNG HÀI

Cùng với sự xuất hiện của ngành điện tử bán dẫn, các ứng dụng dùng các bộ biến đổi cơng suất lớn như hệ thống lị hồ quang, các bộ biến tần trong công nghiệp, bộ biến đổi công suất của các nhà máy NLTT,… là nguyên nhân chính gây ra các méo dạng sóng hài Các hệ thống dân dụng khác có cơng suất nhỏ hơn như đèn phóng điện cũng là nguyên nhân gây ra các ảnh hưởng méo dạng sóng đến các thiết bị điện truyền thống như động cơ và MBA

Trang 21

Ngồi ra cịn một số ngun nhân khác cũng gây méo dạng sóng hài như:

− Dịng từ hóa của MBA;

− MBA bị q kích thích;

− Đóng xung MBA không tải;

− Máy điện quay;

− Thiết bị hồ quang;

− Các loại đèn phóng điện,…

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA SĨNG HÀI

Các ảnh hưởng của sóng hài điện áp và dịng điện lên hệ thống có thể là:

− Gây ra hoặc tăng nguy cơ cộng hưởng cục bộ do việc sóng hài tăng cao;

− Giảm hiệu suất hệ thống nguồn phát, truyền tải và sử dụng điện năng;

− Gây già hóa tăng cường đối với các thiết bị điện, gây giảm tuổi thọ thiết bị;

− Gây tác động nhầm cho các hệ thống bảo vệ và các phần tử khác;

− Gây cộng hưởng;

− Tăng tổn thất trên động cơ;

− Tăng mômen bậc cao gây rung trên máy điện quay;

− Tăng tổn thất và giảm tuổi thọ máy biến áp;

− Tăng tổn thất trên tụ bù;

− Gây suy giảm hệ số công suất;

− Gây sai lệch hệ thống đo đếm điện năng;

− Gây nhiễu hệ thống bảo vệ, thông tin truyền thông;

− Tăng tổn thất trên lưới điện truyền tải

2.4 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

2.4.1 Hiện trạng tiêu thụ điện

Năm 2020, sản lượng điện thương phẩm đạt 216,8 tỷ kWh Trong cả giai đoạn 2011-2020, tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 9,7%/năm

Trang 22

Hình 2.4: Điện thương phẩm, tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ tổn thất điện năng giai đoạn 2010-2020

Năm 2020, công suất cực đại (Pmax) đạt 38.617 MW, trong khi công suất lắp đặt của nguồn là 69.340 MW (bao gồm ĐMT mái nhà), tỷ lệ dự phòng của hệ thống là 37,9% Trong cả giai đoạn 2010-2020, tăng trưởng Pmax là 9,6%/năm

Trang 23

Miền Bắc có tốc độ tăng trưởng phụ tải cao nhất cả nước với tốc độ tăng trưởng Pmax và điện thương phẩm bình qn trong tồn giai đoạn 2011-2020 lần lượt là 11,6% và 11,2% Miền Nam có tốc độ tăng trưởng Pmax và điện thương phẩm bình quân cùng kỳ đạt 8,9% và 9,7% Miền Trung chiếm tỷ trọng phụ tải khoảng 10%, tốc độ tăng trưởng Pmax và điện thương phẩm đạt 6,9% và 8,7%

Hình 2.6: Cơ cấu tiêu thụ điện theo miền

Về tiêu thụ điện trong ngành cơng nghiệp, tốc độ tăng trưởng bình qn trong cả giai đoạn 2011-2020 là 10,1%/năm Tỷ trọng điện thương phẩm ngành cơng nghiệp duy trì ở mức tăng cao từ 52,7% năm 2010 lên 54,1% năm 2020

Tiêu thụ điện nơng nghiệp có mức tăng trưởng cao, bình quân 22,9%/năm trong cả giai đoạn 2011-2020, trong khi ở giai đoạn trước tốc độ chỉ ở mức khoảng 8,0%/năm Nhu cầu điện tăng cao dẫn đến tỷ trọng của ngành tăng từ 1,1% lên 3,4% vào năm 2020

Về tiêu thụ điện trong khu vực hộ gia đình, duy trì ở mức tăng trưởng khoảng 8,6%/năm

Trang 24

Hình 2.7: Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc năm 2010 và 2020

2.4.2 Hiện trạng về nguồn điện

Đến hết năm 2020 HTĐ Việt Nam có tổng cơng suất lắp đặt nguồn điện là 69340 MW Trong đó, cơng suất nhiệt điện than khoảng 21380 MW, chiếm 31%; thủy điện khoảng 20990 MW, chiếm 30%; ĐMT (bao gồm ĐMT mái nhà) khoảng 16510 MW, chiếm 24%; tuabin khí khoảng 7420 MW, chiếm 11%; ĐG khoảng 538 MW chiếm gần 1%; các nguồn khác bao gồm nhiệt điện dầu, điện sinh khối và nhập khẩu có tổng cơng suất khoảng 2500 MW, chiếm 3%

Xét trong giai đoạn 2011-2020, tổng công suất nguồn tăng thêm vào khoảng 48930 MW, tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm 13,0%/năm

Trang 25

Các loại hình nguồn điện phân bổ khơng đều theo các miền Nguồn nhiệt điện than tập trung tại miền Bắc và miền Nam Các nhà máy điện sử dụng than nội tập trung tại miền Bắc (khoảng 12670 MW), các nhà máy điện sử dụng than nhập chủ yếu nằm ở miền Nam (khoảng 8680 MW) Các nhà máy tuabin khí chu trình hỗn hợp sử dụng nhiên liệu khí, dầu nằm ở miền Nam với tổng cơng suất khoảng 7420 MW Các nhà máy thủy điện (bao gồm thủy điện nhỏ) phân bố ở cả ba miền: miền Bắc có tổng cơng suất khoảng 11640 MW, miền Trung khoảng 5450 MW và miền Nam khoảng 3910 MW Nguồn ĐG và ĐMT tập trung tại miền Trung và miền Nam

Bảng 2.1: Cơng suất đặt HTĐ tồn quốc và từng miền năm 2020

STT Miền Miền Bắc Miền Trung Miền Nam Toàn quốc I A tiêu thụ (GWh) 110.851 14.426 121.032 245.897 II Pmax (MW) 19.271 2.835 18.459 38.617

III Công suất đặt (MW) 25.205 9.555 34.582 69.342

(Pđặt - Pmax)/Pmax (%) 31% 237% 87% 80%

(Pđặt nguồn truyền thống -

Pmax)/Pmax (%) 27% 123% 16% 35%

1 Thủy điện (bao gồm cả TĐN)

(MW) 11.639 5.449 3.906 20.993

2 Nhiệt điện than (MW) 12.670 30 8683 21.383

3 Tuabin khí (MW) 0 0 7.422 7.422

4 ĐG (MW) 0 89 449 538

5 ĐMT tập trung (MW) 145 1.227 7.379 8.751

6 ĐMT mái nhà (MW) 528 1.920 5.307 7.755

Trang 26

Hình 2.8: Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc năm 2010 và 2020

Trang 27

Hình 2.9: Tăng trưởng công suất đặt nguồn điện giai đoạn 2010-2020

Trang 28

Nhận xét về hiện trạng các nguồn NLTT ở Việt Nam:

Tỷ trọng các nguồn ĐG, ĐMT trong HTĐ ngày càng tăng cao Trên phạm vi tồn quốc, tỷ trọng nguồn ĐG, ĐMT trên tổng cơng suất đặt năm 2020 đạt 24% (16941 MW/69342 MW), so sánh với Pmax hệ thống thì tỷ trọng ĐG, ĐMT đạt 44% (16941 MW/38617 MW) Tại miền Bắc nơi có ít nguồn ĐG, ĐMT tỷ trọng nguồn NLTT biến đổi ở mức thấp, chỉ chiếm 2,5% công suất đặt và 3,5% Pmax Tại miền Trung và miền Nam tập trung nhiều nguồn ĐG, ĐMT chiếm tỷ trọng trên tổng công suất đặt là 37% (16269 MW/43706 MW) và tỷ trọng trên Pmax lên tới 78% (16269 MW/20727 MW) Tỷ trọng cao của các nguồn ĐG, ĐMT trong hệ thống, đặc biệt tại miền Trung và miền Nam đã gây ra nhiều khó khăn trong cơng tác vận hành, điều độ HTĐ và ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện năng trong HTĐ Cần có giải pháp kịp thời để hỗ trợ công tác vận hành cũng như nâng cao chất lượng điện năng và độ ổn định trong HTĐ

2.4.3 Hiện trạng lưới điện

2.4.3.1 Hiện trạng lưới điện truyền tải 500kV

Lưới điện 500kV là xương sống của HTĐ Việt Nam với chiều dài khoảng 1500km chạy dọc từ Bắc vào Nam Hệ thống này đóng vai trị rất quan trọng trong việc cân bằng năng lượng toàn quốc và ảnh hưởng tới độ tin cậy cung cấp điện của từng miền Thống kê toàn bộ chiều dài ĐZ và tổng công suất MBA của lưới điện truyền tải 500kV đến hết năm 2020 như sau:

Bảng 2.2: Thống kê ĐZ và TBA của lưới điện 500kV

Miền Khối lượng ĐZ (km)

Trạm biến áp Số

trạm Tổng dung lượng (MVA)

Bắc 2991 25 16500

Trung 2831 15 7200

Nam 2705 25 19200

Trang 29

2.4.3.2 Hiện trạng lưới điện truyền tải 220-110kV

Lưới truyền tải 220 – 110kV là xương sống cho HTĐ của từng miền, có nhiệm vụ đảm bảo việc cung cấp điện an toàn và liên tục tới lưới điện của miền và khu vực Khối lượng ĐZ và trạm biến áp 220-110kV đến cuối năm 2020 được tổng hợp như sau:

Bảng 2.3: Thống kê ĐZ và TBA lưới điện 220-110kV của HTĐ miền Nam

Điện áp Miền Khối lượng

ĐZ (km) Trạm biến áp Số máy Tổng dung lượng (MVA) 220kV Bắc 7462 151 30629 Trung 4626 47 7693 Nam 6489 131 29502 Tổng cộng 18477 329 67824 110kV Bắc 12106 939 36857 Trung 4832 232 8304 Nam 7380 715 39736 Tổng cộng 24318 1886 84897

2.5 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM

2.5.1 Hiện trạng tiêu thụ điện

Trang 30

Bảng 2.4: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC theo quy hoạch

Trang 31

Bảng 2.5: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC hiện hữu 2016 2017 2018 2019 2020 So sánh với QH Pmax 8.698 9.529 10.430 11.406 11.909 90% A (GWh) 54.961 60.332 66.669 72.693 75.438 87% Tăng trưởng (%) 11,00 9,77 10,51 9,10 3,81 85,6%

Dựa vào kết quả thống kê từ Bảng 1.4 và Bảng 1.5 cho thấy tình hình phát triển phụ tải khu vực thấp hơn so với quy hoạch Nguyên nhân chủ yếu là do dịch COVID-19 gây ảnh hưởng đến phát triển kinh tế dẫn đến nhu cầu sử dụng điện trong công nghiệp giảm mạnh

2.5.2 Hiện trạng nguồn điện

HTĐ phía Nam được cung cấp từ các nhà máy điện (12 nhà máy thủy điện, 11 nhà máy tuabin khí, 9 nhà máy nhiệt điện, các nhà máy điện gió và một số ít nhà máy thủy điện nhỏ khu vực miền Đông Nam bộ với tổng công suất khả dụng là 12.099 MW) và từ hệ thống lưới truyền tải 500kV khả dụng 4.300 MW trong điều kiện lưới ổn định

Tuy nhiên, trên thực tế công suất phát của các nhà máy phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu đầu vào như: lượng nước, than, khí, dầu và cơng suất phát từ hai nguồn ĐMT và ĐG phụ thuộc thời tiết và thời điểm trong ngày (sáng - tối) nên có thể tồn tại các thời điểm cơng suất nguồn xấp xỉ bằng 0 nên HTĐ miền Nam sẽ thiếu nguồn cung cấp và phải nhận điện từ lưới 500kV và 220kV liên kết vùng từ miền Trung, dự phịng cơng suất của Miền Nam giảm cịn từ -20% tới 10% Cụ thể:

− Các nhà máy thủy điện tập trung ở Bình Phước, Đồng Nai, Lâm Đồng, Ninh

Thuận, Bình Thuận Cơng suất phát tối đa trong khoảng từ tháng 7 đến tháng 10 gồm: Trị An, Đồng Nai 2, Đại Ninh, Đa Nhim, Đam Bri, Đa Mi, Hàm Thuận, Thác Mơ,…

− Cụm nhà máy nhiệt điện, gas tuabin ở khu vực Phú Mỹ, Bà Rịa; Cụm tuabin

Trang 32

− Nguồn cấp điện dưới 30MW lên lưới 110kV của EVNSPC: các nhà máy thủy điện như Bảo Lộc (2x12,25MW); Yan Tan Sien (2x9,25MW); Bauxit Lâm Đồng (2x15MW); Thủy điện hạ Sông Pha (2x2,7MW); Bourbon (2x12MW); Dak Glun (2x9MW);

Về các nguồn điện NLTT:

− Các dự án ĐG và ĐMT đến nay đã hoàn thành và đưa vào vận hành 128 dự án

ở 16 tỉnh với tổng công suất 6.650,6 MW;

− ĐMT mái nhà: Tính đến cuối tháng 12/2020 (thời điểm Quyết định số

13/2020/QĐ-CP đã hết hiệu lực thi hành), trên địa bàn EVNSPC quản lý có 54.259 khách hàng tại 21 tỉnh/thành lắp đặt ĐMT mái nhà, với tổng công suất tấm pin là 5.611MWp Sản lượng điện phát lên lưới điện quốc gia tính đến ngày 31/12/2020 là 627 triệu kWh;

− Nguồn điện cấp cho đảo Phú Quý và Côn Đảo: Hiện tổng công suất nguồn đã

được đầu tư là 17 MW (Diesel: 10MW, ĐMT: 6MW, ĐMT: 1MW) và NMĐMT trên đảo Cơn Sơn có cơng suất 3MW

− Với tổng công suất đặt của các nhà máy NLTT khoảng 11.327 GW (bao gồm

cả ĐMT mái nhà) so với nhu cầu công suất lớn nhất của phụ tải năm 2020 là 11.909 GW nhận thấy riêng tổng quy mô của các nhà máy NLTT này đã tương đương với nhu cầu phụ tải của HTĐ miền Nam Việc huy động tối đa công suất của các nhà máy NLTT sẽ ảnh hướng lớn về chất lượng điện năng của HTĐ vì các nguồn NLTT này có phát sinh sóng hài trong q trình vận hành Do đó, cần có một đánh giá chi tiết về vấn đề này, để có giải pháp phù hợp

Danh sách các nhà máy NLTT hiện hữu khu vực thuộc HTĐ miền Nam (EVNSPC)

được đính kèm trong Phụ lục 1 – Các nhà máy NLTT hiện hữu thuộc khu vực HTĐ miền Nam (EVNSPC)

2.5.3 Hiện trạng lưới điện

2.5.3.1 Hiện trạng lưới điện 220kV trên địa bàn EVNSPC

Trang 33

MBA với tổng dung lượng 25.627 MVA Theo thống kê, hiện tại tất cả các tỉnh đều có trạm 220kV cấp nguồn và kết lưới 110kV với các trạm lân cận HTĐ phân phối tại miền Nam hiện nhận một lượng công suất rất lớn truyền tải theo hướng từ miền Bắc và miền Trung vào trong Nam (chiếm khoảng 25% phụ tải miền Nam) và có thể chia thành 3 khu vực:

− Khu vực miền Đơng Nam bộ (trừ TP Hồ Chí Minh): gồm Bình Phước, Tây

Ninh, Bình Dương, Đồng Nai và Bà Rịa - Vũng Tàu Đây là khu vực tập trung phụ tải công nghiệp với mật độ cao nhất cả nước Tổng Pmax năm 2018 của Miền Đông đạt khoảng 6.500 MW và sẽ tăng lên khoảng 10.300 MW vào năm 2023

− Khu vực miền Tây Nam bộ: gồm 13 tỉnh/thành phố có mật độ phụ tải thưa

Pmax khu vực năm 2018 đạt khoảng 4.600 MW, dự kiến đến năm 2023 sẽ tăng lên mức 7.600 MW

− Khu vực Nam Trung Bộ: trong đó có tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận thuộc

địa bàn của EVNSPC là 2 tỉnh có nhiều tiềm năng phát triển NLTT, quy mô các dự án ĐMT, ĐG đã được bổ sung quy hoạch, cũng như đang xin bổ sung quy hoạch lên đến 5.000-7.000 MW, tiến độ các dự án còn nhiều thay đổi Do đó lưới điện của khu vực các tỉnh này cần phải tính tốn đáp ứng việc giải tỏa công suất cho các NM điện ở đây

Trang 34

Hình 2.11: Bản đồ lưới điện truyền tải miền Nam giai đoạn 2022-2026, có xét đến năm 2028

2.5.3.2 Hiện trạng lưới điện 110kV trên địa bàn EVNSPC

Trang 35

Việc đảm bảo dự phòng chuyển tải qua lại chỉ đáp ứng một phần công suất trong trường hợp xảy ra sự cố mất điện, nguyên do hiện mật độ các TBA 220kV và số đường trục 110kV liên kết giữa các vùng chưa nhiều, trong khi mật độ các trạm biến áp 110kV ngày càng phát triển dẫn đến một số tuyến ĐZ phải vận hành trong tình trạng mang tải cao do phụ tải tăng cao hoặc do nguồn NLTT phát cao

2.6 CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY

Một số các khảo sát về hiện trạng sóng hài tại HTĐ miền Nam đã được thực hiện trước đây bởi Hội Điện lực Việt Nam, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM và trường Đại học Bách Khoa Hà Nội về méo dạng sóng hài gây ra bởi các phụ tải cơng nghiệp

(Nguồn: Trần Đình Long, “Sách tra cứu về chất lượng điện năng”, 2013)

Các công việc được thực hiện theo các bước:

− Phân nhóm phụ tải theo mức ơ nhiễm sóng hài;

− Đo đạc;

− Đánh giá kết quả

Các loại phụ tải này được phân theo các nhóm sau:

− Luyện cán thép; − Xi măng; − Hóa chất; − Hỗn hợp; − Xử lý nước; − Tuyển quặng; − Dân dụng

Kết quả đo đạt sóng hài tại HTĐ miền Nam được thể hiện như Bảng 2.6:

Trang 36

Tên trạm Xuất tuyến Độ méo dạng sóng hài dịng điện cực đại 110kV Bàu Bèo 471 Đại Đăng 2.6% 473 Cây Viết 11.1% 477 VSIP II 3.8% 479 Kim Huy 4.4% 471 Thị xã Bà Rịa 8.1% 477Long Phước 7.4% 110kV Bến Lức 474 Gạch Đồng Tâm 3.8% 473 Cần Đước 5.9% 475 KCN Thuận Phát 5.3% 480 Gò Đen, Nhà máy thép 5.8% 471 Thuận Dao 4.4% 110kV Đức Hòa 471 Đức Lập- Củ Chi 9.5%

472 Xuyên Á, Hồng Gia 6.3%

474 Thái Hịa 5.1%

475 KCN 3 Nhà máy Thép 6.3%

477 Lê Long, Acquy 12.3%

110kV Phú Mỹ 471 KCN Phú Mỹ 1 8 % 473 Nội bộ KCN 4 % 474 Thép Tấm Lá 34.4% 475 Đạm Phú Mỹ 4.7% 476 Thép Bluescope 20.5% 477 Holcim 2 5 % 479 KCN Phú Mỹ 2 16.8% 480 Thép Bluescope 2 24.4% 481 KCN Cái Mép 3.5%

(Nguồn: Trần Đình Long, “Sách tra cứu về chất lượng điện năng”, 2013)

Trang 37

− Mức độ méo dạng sóng hài đã vượt quá tiêu chuẩn của Việt Nam và quốc tế tương đối xa;

− Các phụ tải công nghiệp nặng là yếu tố chủ yếu gây ơ nhiễm sóng hài trên

HTĐ Phụ tải sinh hoạt và tiêu dùng cũng có tham gia vào việc gây méo dạng sóng nhưng ở mức độ thấp;

− Trong các phụ tải cơng nghiệp nặng thì tải công nghiệp sản xuất thép (hầu hết

các công đoạn trong sản xuất thép), sản xuất xi măng và cơng nghiệp hóa chất là những phụ tải gây méo dạng sóng hài nhiều nhất;

− Trong các thành phần sóng hài bậc cao, các sóng bậc 3 đến bậc 11 là phổ biến

Điều này dẫn tới việc biến dạng sóng là rất nặng nề Khi quan sát các biến dạng sóng hài chủ yếu, ta nhận thấy rõ sự méo dạng sóng Đó là do sự tham gia tương đối lớn của các sóng bậc 3 tới bậc 7 Sự có mặt của các thành phần này làm cho dịng điện bị biến dạng tới mức có thể nhìn thấy được

Nhận xét:

Nhóm nghiên cứu đã đo và kết luận được méo dạng sóng hài ở HTĐ miền Nam đã vượt quá TCVN và quốc tế Nguyên nhân méo dạng sóng hài chủ yếu từ các nhà máy luyện thép xi măng, cơng nghiệp hóa chất Các thành phần sóng hài chủ yếu là bậc 3 đến bậc 11 đã làm cho méo dạng sóng hài tương đối lớn Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu chỉ đo ở một số trạm trong khu vực, không thể đo đạt được tất cả các phần tử khác trên HTĐ Bên cạnh đó, thời điểm mà nhóm nghiên cứu thực hiện chưa xuất hiện nhiều nguồn NLTT như ĐG và ĐMT nên hiện tại kết quả nghiên cứu đã chưa đầy đủ với thực tế Do đó, cần thiết phải có một đánh giá khác về sự méo dạng sóng hài ảnh hưởng bởi các nhà máy ĐG và ĐMT lên HTĐ miền Nam

2.7 CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Trang 38

Các vấn đề chính cần nghiên cứu được trình bày trong luận văn như sau:

− Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về sóng hài, ngun nhân gây ra sóng hài, ảnh hưởng

của nó và một số giải pháp;

− Tìm hiểu tổng quan về HTĐ Việt Nam cũng như HTĐ miền Nam (EVNSPC),

trong đó cần tìm hiểu chi tiết về các thành phần nguồn NLTT như ĐG và ĐMT Các thành phần nguồn NLTT này đã và đang phát triển chỉ trong vài năm gần đây, do đó cần có sự nghiên cứu nhiều về ảnh hưởng của nó Phạm vi trong luận văn này là nghiên cứu về sóng hài mà các nguồn NLTT này phát lên HTĐ miền Nam;

− Tìm hiểu và phân tích về các tiêu chuẩn, quy định về các giá trị sóng hài, là cơ

sở cho việc đánh giá sóng hài;

− Mơ phỏng HTĐ để đánh giá sóng hài trên các TC, ĐZ và MBA 110kV, 220kV

và 500kV trong khuôn khổ HTĐ miền Nam và đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn, quy định hiện hành;

− Đề xuất giải pháp khi các giá trị sóng hài vượt giới hạn cho phép theo tiêu

chuẩn, quy định Nếu các giá trị sóng hài vẫn nằm trong giới hạn cho phép, luận văn sẽ đưa ra kiến nghị các giải pháp hạn chế sóng hài trong tương lai

Trang 39

Chương 3 MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ

3.1 MƠ HÌNH VÀ CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA SĨNG HÀI

3.1.1 Mơ hình nguồn sóng hài

Sóng hài được mơ tả bằng một hàm tuần hồn f (t) với chu kỳ T (s) và tần số cơ bản f = 1/T (Hz), có thể được viết là: 01( )ncos( 2n)nf tCCnft==++(3.1)

trong đó C0 là thành phần DC Cn là giá trị cực đại của thành phần sóng hài bậc n và

n

 là góc pha của nó Một biểu đồ biên độ sóng hài với Cn/Ci được gọi là phổ của

sóng hài, như minh họa trong Hình 3.1 Sự chồng chất của các thành phần sóng hài để tạo ra dạng sóng ban đầu được thể hiện trong Hình 3.2

Trang 40

Hình 3.2: Hình minh họa về hình dạng của sóng hài

3.1.2 Các thơng số đặc trưng của sóng hài

3.1.2.1 Chỉ số méo dạng sóng điện áp

Chỉ tiêu đánh giá cơ bản nhất dành cho méo dạng sóng hài điện áp là chỉ số méo dạng

sóng tổng hợp - Total Harmonics Distortion (THDu) Chỉ số này biểu thị tỷ số giữa

giá trị hiệu dụng của các thành phần hài bậc cao so với thành phần sóng cơ bản:

221nNnuUTHDU==(3.2) Trong đó : n

U - là giá trị hiệu dụng của sóng hài bậc n và N là bậc cao nhất của sóng hài cần

đánh giá,

1

U - là giá trị hiệu dụng của điện áp bậc cơ bản (50 Hz hoặc 60 Hz)

Trong đa số các trường hợp, bậc sóng hài cao nhất thường không vượt quá bậc 25 Nhưng trong một số các tiêu chuẩn, người ta có thể quan tâm đến các sóng hài bậc 50

3.1.2.2 Chỉ số méo dạng sóng dịng điện

Định dạng
Số trang	151
Dung lượng	17,49 MB