GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Nhu cầu năng lượng, đặc biệt là điện năng, đang gia tăng nhanh chóng do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và việc ứng dụng các thiết bị điện – điện tử hiệu quả cao Các ngành công nghệ cao tại Việt Nam đang phải đối mặt với vấn đề chất lượng điện ngày càng nghiêm trọng Sự cố về chất lượng điện có thể gây thiệt hại dây chuyền và thậm chí làm ngừng trệ toàn bộ dây chuyền công nghệ, dẫn đến tổn thất lớn cho doanh nghiệp.
Bộ Công Thương đã phát hành thông tư số 39/2015/TT-BCT về lưới phân phối, trong đó quy định các tiêu chuẩn chất lượng điện năng nhằm nâng cao hiệu quả tiêu thụ năng lượng điện.
Chưa có công bố chính thức nào về chất lượng điện năng, nhưng thiệt hại kinh tế từ vấn đề này đã được quan sát và đo lường Một số điều tra nhỏ đã được thực hiện, tuy nhiên, mối liên hệ giữa yếu tố kinh tế và chất lượng điện vẫn chưa rõ ràng Nghiên cứu này nhằm xây dựng cơ sở lý thuyết và áp dụng các phương pháp để giải quyết vấn đề quản lý vận hành lưới điện phân phối tại thị xã Dĩ An, Bình Dương.
Tính cấp thiết của đề tài
Việc khảo sát chất lượng điện hiện gặp một số khó khăn, đặc biệt tại các trạm nguồn cũ chưa được trang bị hệ thống tự động hóa Sự thiếu hụt này ảnh hưởng đến quá trình thu thập dữ liệu và đánh giá chất lượng điện năng.
Tài liệu HUTECH cung cấp thông tin về chất lượng điện, tuy nhiên việc thu thập dữ liệu có thể gặp nhiều khó khăn Trong những tình huống này, phương pháp tiếp cận trực tiếp tại hiện trường sẽ là giải pháp tối ưu nhất.
Chất lượng điện hiện nay đang gặp khó khăn do thiếu hụt nguồn nhân lực đánh giá, và việc đánh giá này chỉ có thể thực hiện khi điện được sử dụng Quan điểm về chất lượng điện giữa ngành điện và khách hàng sử dụng điện có sự khác biệt rõ rệt.
Khách hàng sử dụng điện cần có năng lực hiểu biết về dây chuyền sản xuất và khả năng đánh giá hiện tượng suy giảm chất lượng điện Để đánh giá chi phí dài hạn một cách chính xác, dữ liệu chất lượng điện phải được thu thập thường xuyên, điều này chỉ khả thi khi khách hàng được trang bị thiết bị chuyên dụng Phương pháp tính toán chi phí theo đầu sự cố sẽ giúp đánh giá thiệt hại kinh tế do các sự cố chất lượng điện cụ thể và ngắn hạn gây ra.
Khách hàng sử dụng điện đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến chất lượng điện năng Hiện nay, nhiều công nghệ sản xuất lạc hậu vẫn tồn tại, dẫn đến hai vấn đề chính: tiêu thụ năng lượng lớn và làm giảm chất lượng điện năng tại khu vực lân cận.
Ngành điện thường không chịu tổn thất kinh tế trực tiếp từ chất lượng điện năng thấp, nhưng sẽ gặp thiệt hại do giảm doanh thu từ việc mất điện liên quan đến vấn đề này Ngoài ra, thiệt hại kinh tế cũng phát sinh từ việc đo lường sai do sóng hài, cùng với chi phí đầu tư cần thiết để khắc phục các vấn đề chất lượng điện năng, được xem như chi phí vận hành mà nhà cung cấp phải gánh chịu Chất lượng cung cấp điện là một chỉ tiêu quan trọng đối với ngành điện.
Tài liệu HUTECH quy định nguyên tắc trong các hợp đồng mua-bán điện, nhưng với giá điện thấp hiện nay, chất lượng cung cấp chỉ tương ứng với giá trị Yếu tố cung cấp điện được ưu tiên hàng đầu, trong khi điện áp chỉ được xem xét khi có khiếu nại từ khách hàng, còn các chỉ tiêu khác hầu như không được quan tâm Nguyên nhân chính là do tình trạng thiếu điện và lưới điện yếu, dẫn đến việc ngành điện chỉ tập trung vào việc khắc phục sự cố nhanh chóng để phục hồi cung cấp, trong khi các yếu tố kinh tế vận hành chưa được chú trọng đúng mức.
Để nâng cao hiệu quả vận hành lưới phân phối, cần tìm ra các giải pháp và phương thức hợp lý nhằm đạt được hiệu quả cao trong thực tế, ngay cả khi sử dụng nguồn đầu tư nhỏ Việc này sẽ giúp cải thiện chất lượng điện năng, từ đó đáp ứng tốt hơn nhu cầu sử dụng.
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về chất lƣợng điện năng, tổn thất điện năng và hiệu quả của lắp đặt tụ bù
Để nâng cao hiệu quả quản lý vận hành lưới điện phân phối tại thị xã Dĩ An, Bình Dương trong bối cảnh công nghiệp hóa phát triển mạnh mẽ, cần áp dụng một số giải pháp đồng bộ Những giải pháp này bao gồm cải tiến công nghệ, tăng cường đào tạo nhân lực, và nâng cao khả năng giám sát, điều khiển hệ thống điện Việc này không chỉ giúp tối ưu hóa nguồn lực mà còn đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của người dân trong khu vực.
Nghiên cứu này xuất phát từ nhu cầu thực tế của lưới điện phân phối tại thị xã Dĩ An, Bình Dương Kết quả đạt được có tính ứng dụng cao, có khả năng nhân rộng và áp dụng cho các khu vực khác.
1.4 Đối tƣ ng và phạm vi nghiên cứu
Đối tư ng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu mà đề tài đặt ra là lưới điện phân phối khu vực thị xã Dĩ An-Bình Dương
Đề tài nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao hệ số công suất, giảm thiểu tổn thất điện năng, ổn định điện áp và cải thiện độ tin cậy trong cung cấp điện cho lưới điện phân phối.
1.5 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các phương pháp các nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn của lưới điện phân phối khu vực thị xã Dĩ An-Bình Dương
Phương pháp phân tích tài liệu bao gồm việc thu thập tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các nghiên cứu của các nhà khoa học giáo dục trong và ngoài nước, cùng với các tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu Qua đó, chúng ta có thể xây dựng mô hình lý thuyết và công cụ đo lường cần thiết cho bước nghiên cứu thực tiễn.
Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế:
Dự báo phụ tải trên cơ sở xu hướng và qui hoạch phát triển điện của địa phương
Sử dụng phần mềm PSS/Adept để chạy thử bài toán bù tối ƣu giảm tổn thất trên các lưới điện điển hình, phân bổ công suất
Dữ liệu từ Chương trình Quản lý lưới điện và Chương trình vận hành lưới điện trên máy tính được sử dụng để tính toán chỉ số độ tin cậy cung cấp điện.
1.6 Các Công trình nghiên cứu trước đây
Nguyễn Lê Hoàng đã thực hiện luận văn thạc sĩ ngành điện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội vào năm 2003, tập trung nghiên cứu về chế độ xác lập và bù công suất phản kháng trong lưới phân phối điện.
Nguyễn Thanh Hà đã thực hiện luận văn Thạc sĩ ngành điện, chuyên ngành Mạng và Hệ thống điện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội vào năm 2008 Luận văn tập trung vào việc đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện năng và giảm thiểu tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối tại Quận Long Biên, Hà Nội.
Hoàng Sơn, trong luận văn thạc sĩ ngành điện tại Trường Đại học Công nghệ TP.HCM (2016), đã nghiên cứu xác định vị trí và dung lượng máy phát phân tán nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối Đề tài này áp dụng các nghiên cứu trước đó và thực trạng vận hành lưới điện để đề xuất các giải pháp cải thiện hiệu quả hoạt động của lưới điện phân phối.
Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các phương pháp các nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn của lưới điện phân phối khu vực thị xã Dĩ An-Bình Dương
Phương pháp phân tích tài liệu bao gồm việc thu thập thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, như các đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học giáo dục trong và ngoài nước, cùng với các tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu Qua đó, quá trình này giúp xây dựng mô hình lý thuyết và công cụ đo lường cần thiết cho nghiên cứu thực tiễn.
Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế:
Dự báo phụ tải trên cơ sở xu hướng và qui hoạch phát triển điện của địa phương
Sử dụng phần mềm PSS/Adept để chạy thử bài toán bù tối ƣu giảm tổn thất trên các lưới điện điển hình, phân bổ công suất
Dữ liệu từ Chương trình Quản lý lưới điện và Chương trình vận hành lưới điện trên máy tính được sử dụng để tính toán chỉ số độ tin cậy cung cấp điện.
Các công trình nghiên cứu trước đây
Nguyễn Lê Hoàng đã hoàn thành luận văn thạc sĩ ngành điện, chuyên ngành hệ thống điện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội vào năm 2003 Luận văn tập trung nghiên cứu bài toán chế độ xác lập và bù công suất phản kháng trên lưới phân phối, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.
Nguyễn Thanh Hà đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ ngành điện, chuyên ngành Mạng và Hệ thống điện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội vào năm 2008 Luận văn tập trung vào các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện năng và giảm thiểu tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối tại Quận Long Biên, Hà Nội.
Hoàng Sơn, trong luận văn thạc sĩ ngành điện tại Trường Đại học Công nghệ TP.HCM (2016), đã nghiên cứu xác định vị trí và dung lượng máy phát phân tán nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối Đề tài này áp dụng các nghiên cứu trước đó cùng với tình hình vận hành thực tế của lưới điện, từ đó đề xuất các giải pháp cải thiện hiệu quả hoạt động của hệ thống điện phân phối.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Sóng hài trên lưới phân phối
2.3.1.Hiện tƣ ng sóng hài
Khi tín hiệu điện được hiển thị trên máy hiện sóng, dạng sóng được quan sát trong miền thời gian, với các đại lượng đặc trưng như biên độ và chu kỳ Tần số của tín hiệu được xác định bằng đại lượng nghịch đảo của chu kỳ Ngoài ra, tín hiệu điện cũng có thể được biểu diễn trong miền tần số để phục vụ cho việc phân tích và đánh giá, trong đó phép phân tích Fourier là công cụ phổ biến được sử dụng.
Trong hệ thống truyền tải và cung cấp điện năng, tín hiệu điện thường có tần số cơ sở là 50 Hz hoặc 60 Hz Tuy nhiên, ngoài tần số này, tín hiệu điện còn có thể chứa các giá trị tần số khác.
Dạng sóng điện áp do nguồn phát thường là sóng sin thuần, biến thiên tuần hoàn theo thời gian Tuy nhiên, khi sóng điện áp này được áp dụng lên một phụ tải, sẽ xảy ra những biến đổi nhất định.
Tài liệu HUTECH không tuyến tính, dòng điện mà phụ tải không tuyến tính này tiêu thụ lại không có dạng thuần sin
Khi tổng trở nguồn không có giá trị vô cùng nhỏ mà đạt một giá trị xác định, dòng điện không thuần sin sẽ tạo ra một điện áp giáng trên tổng trở nguồn Hiện tượng này dẫn đến méo dạng sóng tín hiệu điện áp tại cực của phụ tải, gây ra sự phát sinh sóng hài.
Méo dạng sóng điện áp này nếu đƣợc đặt lên các phụ tải tuyến tính khác lại sinh ra méo dòng điện tương ứng trên các phụ tải đó
Hình 2.2: Nguyên tắc phát sinh méo điện áp và song hài xuất phát từ tải phi tuyến
Sóng hài trong hệ thống điện là các dạng điện áp và dòng điện thuần sin có tần số là bội của tần số cơ sở, cụ thể là 50 Hz tại Việt Nam Chúng góp phần lớn vào việc gây ra méo dạng sóng điện áp nguồn và dòng điện tải Ngoài ra, còn tồn tại các loại méo dạng sóng khác không phải bội nguyên lần của tần số cơ sở, làm cho vấn đề sóng hài ngày càng thu hút sự chú ý hơn.
Nhiều quốc gia đã thiết lập quy chuẩn riêng về sóng hài và đưa ra các khuyến cáo để đáp ứng các điều kiện địa phương Tuy nhiên, với sự phát triển của giao thương toàn cầu, các tiêu chuẩn quốc tế đã được ban hành để tạo ra một khung quy ước chung cho vấn đề này.
Các tiêu chuẩn quốc tế quan trọng liên quan đến sóng hài và méo dạng sóng bao gồm bộ tiêu chuẩn IEC-61000 và bộ tiêu chuẩn IEEE.
Tiêu chuẩn IEC-61000 của Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế quy định các tiêu chuẩn về tương thích điện từ (EMC), trong khi tiêu chuẩn IEEE-519 của Hiệp hội Kỹ thuật điện Hoa Kỳ cung cấp hướng dẫn và khuyến cáo liên quan đến sóng hài.
2.3.2.Các thông số đặc trƣng
Chỉ số méo dạng sóng điện áp
Chỉ số méo dạng sóng tổng hợp (Total Harmonics Distortion - THD) là tiêu chí phổ biến nhất để đánh giá méo dạng sóng điện áp THD thể hiện tỷ lệ giữa giá trị hiệu dụng của các thành phần hài bậc cao và thành phần sóng cơ bản.
V n - là giá trị hiệu dụng của sóng hài bậc n và N là bậc cao nhất của sóng hài cần đánh giá,
V1 là giá trị hiệu dụng của điện áp bậc cơ bản, thường là 50 Hz hoặc 60 Hz Trong hầu hết các trường hợp, bậc sóng hài cao nhất thường không vượt quá bậc này.
25 Nhưng trong một số các tiêu chuẩn, người ta có thể quan tâm đến các sóng hài bậc 50
Chỉ số méo dạng sóng dòng điện
Méo dạng sóng dòng điện có thể được đánh giá qua công thức đã nêu Tuy nhiên, khi dòng điện tải có thành phần hiệu dụng bậc cơ bản nhỏ, việc sử dụng chỉ số THD để đánh giá có thể gây ra những hiểu lầm.
Giá trị THD lớn đối với dòng điện không có nhiều ý nghĩa khi dòng điện của tải nhỏ, vì lúc này thành phần sóng hài sẽ giảm, mặc dù vẫn có giá trị đáng kể so với dòng điện cơ bản Để khắc phục vấn đề này, cần sử dụng một chỉ số phù hợp.
Tài liệu HUTECH khác đƣợc sử dụng để đánh giá mức độ méo dạng sóng dòng điện Đó là chỉ số TDD :
I n - là giá trị hiệu dụng của sóng hài bậc n và N là bậc cao nhất của sóng hài cần đánh giá,
I R - là giá trị danh định hoặc giá trị cực đại của một dòng điện tải tham chiếu
Giá trị TDD (Total Demand Distortion) đánh giá tỷ số giữa dòng điện sóng hài và một giá trị cố định, thay vì một đại lượng biến đổi Hệ thống cung cấp điện được thiết kế để phục vụ cho phụ tải lớn nhất, do đó, ảnh hưởng của biến dạng sóng dòng điện so với phụ tải này sẽ có ý nghĩa hơn so với giá trị tức thời biến thiên theo thời gian, phụ thuộc vào mức độ tiêu thụ công suất của tải.
Sự tiêu thụ công suất phản kháng
Các thiết bị điện tiêu thụ dòng điện từ lưới với các thành phần như phụ tải, tổn thất, dòng điện tản và dòng từ hoá Ngoài việc tiêu thụ công suất tác dụng để sinh công, các thiết bị này còn tiêu thụ công suất phản kháng, phụ thuộc vào đặc tính của từng loại thiết bị Động cơ không đồng bộ và máy biến áp là những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng, với động cơ không đồng bộ chiếm khoảng 65,75%, máy biến áp khoảng 15,20% và các đường dây khoảng 5,8%.
Mức độ tiêu thụ công suất phản kháng được đánh giá thông qua hệ số công suất, được xác định bởi tỷ số giữa công suất tác dụng (P) và công suất biểu kiến (S).
Trong thực tế vận hành giá trị cos thường được xác định theo công thức:
A r , A x - điện năng tác dụng và phản kháng trên thanh cái trạm biến áp
Để thuận tiện cho việc phân tích và tính toán, hệ số tgφ thường được sử dụng thay cho hệ số cosφ, với tgφ = Q/P là tỷ lệ giữa công suất phản kháng và công suất tác dụng Tuy nhiên, hệ số tgφ chỉ áp dụng trong các bước tính trung gian, và kết quả cuối cùng sẽ được chuyển về hệ số cosφ tương ứng.
Khi hệ số cosφ của thiết bị điện cao, mức tiêu thụ công suất phản kháng giảm, dẫn đến yêu cầu về công suất phản kháng từ lưới điện cũng giảm, từ đó cải thiện hiệu suất làm việc của lưới Hệ số cosφ của các hộ tiêu thụ phụ thuộc vào chế độ hoạt động của các phụ tải điện Hệ số cosφ thấp gây ra sự gia tăng công suất phản kháng, làm giảm các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của mạng điện.
2.4.1 Làm tăng tổn thất công suất và tăng đốt nóng dây dẫn
Tổn thất công suất trong mạng điện đƣợc xác định theo biểu thức
Trong mạng điện cao áp, do điện trở phản kháng lớn, tổn hao công suất phản kháng thường vượt trội hơn so với tổn thất công suất tác dụng Đặc biệt, ở máy biến áp, tổn thất công suất phản kháng chiếm tỷ lệ đáng kể Ví dụ, đối với máy biến áp 320 kVA 10/0,4, tỷ lệ tổn thất công suất tác dụng là P% = 2,4, trong khi tỷ lệ tổn thất công suất phản kháng là Q% = 3,2.
2.4.2 Tăng tiết diện dây dẫn
Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng cho phép, tức là dòng điện cho phép của chúng Dòng điện chạy qua dây dẫn và máy biến áp được xác định dựa trên các yếu tố kỹ thuật và tiêu chuẩn an toàn.
Khi điều kiện phát nóng của đường dây và máy biến áp được giữ cố định với P = const, việc tăng công suất phản kháng Q sẽ yêu cầu tăng tiết diện dây dẫn, dẫn đến chi phí mạng điện tăng Theo tính toán, khi hệ số công suất giảm 20% (từ 1 xuống 0,8), tổn thất công suất tăng khoảng 1,56 lần và khối lượng dây dẫn tăng 25% Ví dụ dưới đây minh họa rõ ràng ảnh hưởng của hệ số cosφ đối với sự thay đổi của công suất toàn phần: cosφ = 1, cosφ = 0,8, và cosφ = 0,7.
Kết quả tính toán ở ví dụ trên cho thấy khi hệ số cos giảm từ 1 xuống 0,7 thì giá trị công suất toàn phần tăng lên 1,41 lần
2.4.3 Làm hạn chế khả năng truyền tải công suất tác dụng
Khi giữ dòng I = const, sự gia tăng Q buộc phải làm giảm P để đảm bảo điều kiện đốt nóng cho các phần tử trong hệ thống điện Nếu P = const mà công suất phản kháng quá lớn, sẽ dẫn đến quá tải cho thiết bị điện do công suất toàn phần S tăng lên, gây giảm tuổi thọ hoặc thậm chí hư hỏng thiết bị Hơn nữa, việc giảm công suất tác dụng sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất truyền tải của mạng điện.
2.4.4 Giảm chất lƣ ng điện
Tăng công suất phản kháng có thể dẫn đến giảm chất lượng điện, gây ra tổn thất điện áp gia tăng và dao động điện áp khi công suất phản kháng thay đổi Tổn thất điện áp được xác định bởi một biểu thức cụ thể.
Thành phần tổn thất phản kháng Ux tỷ lệ thuận với công suất phản kháng, vì vậy việc tăng công suất Q sẽ dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong tổn thất điện áp, từ đó làm giảm chất lượng điện năng.
Tài liệu HUTECH về lƣợng điện chỉ ra rằng việc giảm chất lượng điện có thể dẫn đến chi phí tăng cao do cần trang bị các cơ cấu điều chỉnh điện áp trong hệ thống Khi chất lượng điện giảm xuống dưới mức cho phép, nó sẽ ảnh hưởng đến chế độ làm việc của các phần tử trong hệ thống điện, từ đó làm giảm năng suất của thiết bị và gây thiệt hại kinh tế cho các ngành sản xuất.
Ảnh hưởng của sóng hài đến tụ điện
Trong những năm gần đây, sự phát triển của các thiết bị điện tử như bộ điều tốc độ động cơ và bộ chỉnh lưu điều khiển đã dẫn đến nhiều vấn đề liên quan đến sóng hài trong hệ thống cung cấp điện.
Các sóng hài đã xuất hiện từ giai đoạn đầu của quá trình phát triển công nghiệp, chủ yếu do hiện tượng cảm kháng phi tuyến từ máy biến áp, cuộn kháng và bóng đèn huỳnh quang.
Các sóng hài trong hệ thống 3 pha đối xứng nói chung có bậc lẻ nhƣ 3, 5, 7, 9… Và biên độ của chúng giảm dần khi bậc của chúng tăng lên
Để giảm thiểu ảnh hưởng của sóng hài, người ta áp dụng nhiều biện pháp khác nhau, tuy nhiên việc loại bỏ hoàn toàn chúng là không khả thi Bài viết này sẽ giới thiệu một số phương pháp thực tiễn nhằm giảm sóng hài, đặc biệt chú trọng vào vai trò của các bộ tụ điện trong việc cải thiện chất lượng điện năng.
Các tụ điện rất nhạy cảm với sóng hài từ nguồn cung cấp, vì dung kháng của chúng giảm khi tần số tăng Điều này có nghĩa là một giá trị nhỏ của sóng hài điện áp có thể gây ra dòng điện lớn đi qua mạch chứa tụ.
Sự hiện diện của sóng hài gây biến dạng điện áp hoặc dòng điện so với dạng cơ bản, thường là dạng sin Mức độ biến dạng tỷ lệ thuận với hàm lượng sóng hài; càng nhiều sóng hài, mức độ biến dạng càng lớn.
Khi tần số dao động riêng của hệ thống tụ bù gần bằng với một sóng hài nhất định, hiện tượng cộng hưởng xảy ra, dẫn đến việc điện áp và dòng điện của sóng hài đó bị khuếch đại Trong tình huống này, dòng điện có thể đạt mức gây nóng quá mức cho tụ điện.
Tài liệu HUTECH ảnh hưởng (làm giảm) chất lượng điện môi với hệ quả kéo theo sự cố gây hỏng tụ (đánh thủng cách điện tụ)
Để giải quyết vấn đề biến dạng điện áp nguồn, có thể thực hiện một số biện pháp nhằm giảm độ biến dạng giữa thiết bị gây ra và các bộ tụ bù liên quan Thông thường, người ta lắp một điện trở shunt để lọc sóng hài và có thể bổ sung cuộn kháng nhằm hạn chế sóng hài xâm nhập vào mạch tụ bù.
Hạn chế tác động của sóng hài:
Khi thiết kế hệ thống điện, cần xem xét sóng hài, dẫn đến việc các tụ điện được định mức cao hơn so với quy định Đồng thời, chúng cũng được kết nối nối tiếp với cuộn kháng để hạn chế sóng hài Sự hiện diện của sóng hài trong điện áp nguồn gây ra dòng điện qua tụ điện có giá trị cao bất thường.
Khi thiết kế mạch điện, giá trị hiệu dụng của dòng tụ cần được lấy bằng 1,3 lần giá trị định mức Tất cả các thành phần mắc nối tiếp như cầu chì và thiết bị đóng cắt cũng nên được thiết kế với khả năng chịu đựng từ 1,3 đến 1,5 lần giá trị định mức để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.
Sự biến dạng điện áp thường dẫn đến các dạng sóng "đỉnh", làm tăng giá trị đỉnh của sóng sin chuẩn Tình trạng này, cùng với các điều kiện quá điện áp khác do cộng hưởng, cần được xem xét để nâng cao mức cách điện vượt quá tiêu chuẩn của tụ điện.
Trong nhiều trường hợp, hai biện pháp khắc phục vừa nêu trên đủ làm cho hệ thống hoạt động thỏa mãn
Để hạn chế hiện tượng cộng hưởng trong hệ thống điện, việc lắp đặt các tụ điện cần được thực hiện cẩn thận Các tụ điện là thiết bị có tính dung kháng tuyến tính, do đó chúng không tạo ra sóng hài Tuy nhiên, khi được kết nối với tổng trở có tính cảm kháng, chúng có thể gây ra hiện tượng cộng hưởng hoàn toàn hoặc cộng hưởng riêng với một số sóng hài nhất định.
Ví dụ: Cộng hưởng tần số tự nhiên
Bậc sóng hài (harmonic order) của cộng hưởng tần số tự nhiên giữa cảm kháng của hệ thống với tụ điện
S sc : Công suất ngắn mạch của hệ thống tại vị trí đấu tụ (kVA)
Q : Công suất định mức của tụ (kVAr)
Khi giá trị h 0 = 2,39 tức là tần số tự nhiên của bộ tụ - cảm kháng hệ thống gần bằng hài bậc 3 của hệ thống điện, từ đó ta có:
(2.18) Tần số tự nhiên càng gần với tần số của một sóng hài nào đó của hệ thống thì ảnh hưởng mang tính bất lợi càng lớn
Theo ví dụ trên, điều kiện cộng hưởng với thành phần sóng hài bậc 3 của một sóng biến dạng chắc chắn sẽ xảy ra
Để ngăn chặn hiện tượng cộng hưởng với các thành phần sóng hài trong hệ thống, cần thay đổi tần số tự nhiên bằng cách thêm cuộn cảm triệt sóng hài mắc nối tiếp với tụ điện Đối với hệ thống tần số cơ bản 50 Hz tại Việt Nam, các cuộn kháng được điều chỉnh để tần số cộng hưởng của hệ thống tụ - cuộn dây đạt 190 Hz Tần số này tương ứng với giá trị bậc sóng hài h 0 = 3,8, nằm trong khoảng bậc 3 và bậc 5 của sóng hài.
Với kiểu bố trí này, cuộn kháng sẽ làm tăng dòng điện tần số cơ bản từ 7% đến 8%, dẫn đến điện áp trên tụ cũng tăng theo tỷ lệ tương ứng.
Một số phương pháp tính toán bù trên lưới phân phối
2.6.1 Quan hệ giữa tổn thất điện năng, chi phí quy dẫn với hệ số công suất và thời gian sử dụng công suất cực đại
2.6.1.1 Quan hệ giữa tổn thất điện năng với hệ số cos và thời gian T M
Nhƣ đã biết, tổn thất điện năng trong mạng điện có thể đƣợc đánh giá bởi biểu thức:
Thời gian tổn thất công suất cực đại hàng năm có thể được biểu thị dưới dạng hàm phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại T M.
Nếu tính theo giá trị phần trăm của điện năng tiêu thụ:
Biểu đồ trong hình 2.3 cho thấy mối quan hệ giữa tổn thất điện năng, hệ số công suất và thời gian sử dụng công suất cực đại Khi hệ số công suất nhỏ hơn 0,7, tốc độ tăng tổn thất điện năng diễn ra nhanh chóng.
Hình 2.3: Biểu đồ phụ thuộc giữa tổn thất điện năng với hệ số cos và T M
2.6.1.2 Quan hệ phụ thuộc giữa chi phí quy dẫn với hệ số công suất và
Trước hết ta xác định giá trị dòng điện chạy trên đường dây
Mật độ dòng điện kinh tế
Trong đó: p - hệ số sử dụng hiệu quả và khấu hao thiết bị; b – hệ số kinh tế thay đổi của đường dây, đ/km.mm 2 ;
- điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn; c - giá thành tổn thất điện năng
Giả thiết dây dẫn đƣợc chọn theo mật độ dòng điện kinh tế, lúc đó tiết diện dây dẫn sẽ là
Hình 2.4: Biểu đồ phụ thuộc giữa chi phí quy dẫn với hệ số cos và T M
Vốn đầu tư đường dây được biểu thị bởi biểu thức
(2.26) Trong đó: a, b - các hệ số kinh tế cố định và thay đổi của đường dây;
F – tiết diện mặt cắt ngang của dây dẫn
Chi phí quy dẫn của đường dây
Biểu đồ phụ thuộc giữa chi phí quy dẫn của đường dây với hệ số cos và
T M đƣợc thể hiện trên hình 2.4
Phân tích các biểu đồ K=f(cos , T M ) và Z=f(cos , T M ) cho thấy hệ số cos ảnh hưởng đáng kể đến vốn đầu tư và chi phí quy dẫn Việc nâng cao hệ số công suất sẽ giúp giảm chi phí cho mạng điện.
2.6.2 Phương pháp nâng cao hệ số cos
Tất cả các giải pháp nâng cao hệ số công suất có thể phân thành các nhóm sau:
2.6.2.1 Các giải pháp tổ chức - kỹ thuật
Sắp xếp hợp lý các quy trình công nghệ sản xuất là yếu tố quan trọng giúp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng của thiết bị Điều này bao gồm việc giảm thiểu tối đa thời gian hoạt động không tải, từ đó nâng cao hiệu suất và tiết kiệm chi phí.
Để thiết lập chế độ làm việc bình thường cho các động cơ không đồng bộ, cần thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng động cơ có công suất thấp hơn Việc thay thế này luôn có lợi khi k mt < 0,45 Đối với trường hợp 0,45 < k mt < 0,7, cần tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật để xác định hiệu quả kinh tế của việc thay thế Mối quan hệ giữa hệ số mang tải k mt với hiệu suất và hệ số công suất cosφ là phi tuyến, vì vậy việc lựa chọn động cơ với gam công suất phù hợp không chỉ giúp đạt hiệu suất làm việc cao mà còn nâng cao cosφ của lưới điện.
Để tối ưu hóa chế độ điện áp, cần nhận thức rằng công suất tiêu thụ Q tỷ lệ với bình phương của điện áp U Việc giảm điện áp U sẽ dẫn đến sự giảm đáng kể của Q Do đó, để nâng cao hệ số cosφ, có thể giảm điện áp cho các động cơ hoạt động non tải bằng cách chuyển đổi cách nối dây từ hình tam giác sang hình sao.
Để tối ưu hóa chế độ làm việc kinh tế của trạm biến áp, cần xây dựng biểu đồ làm việc hợp lý cho các máy biến áp Khi máy biến áp hoạt động với phụ tải chỉ 30% công suất định mức, nên chuyển tạm thời phụ tải sang các máy khác và cắt khỏi mạng trong một khoảng thời gian nhất định Việc lựa chọn các đầu phân áp tối ưu cũng rất quan trọng để nâng cao hiệu quả hoạt động của trạm biến áp.
Sử dụng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ mang lại nhiều lợi ích, mặc dù giá thành cao hơn Động cơ đồng bộ có hệ số cosφ cao, giúp tối ưu hóa hiệu suất Hơn nữa, việc điều chỉnh dòng điện kích từ cho phép động cơ dễ dàng thay đổi chế độ làm việc, nhờ vào khả năng tiêu thụ hoặc phát công suất phản kháng tùy thuộc vào chế độ kích từ.
Sử dụng thiết bị chỉnh lưu với hệ số công suất vượt trước là giải pháp hiệu quả để cải thiện hệ số cosφ trong các mạng điện cần dòng một chiều Những thiết bị này giúp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên mà không yêu cầu chi phí thiết bị và vật tư lớn, do đó mang lại hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên, phạm vi điều chỉnh hệ số cosφ của giải pháp này có giới hạn, nên không phải lúc nào cũng có thể áp dụng.
2.6.2.2 Các giải pháp kỹ thuật
Để nâng cao hệ số cosφ, các giải pháp kỹ thuật thường áp dụng là sử dụng các cơ cấu bù công suất phản kháng Do phụ tải thực tế chủ yếu mang tính điện cảm, vectơ dòng điện sẽ chậm hơn so với vectơ điện áp Khi bù toàn bộ công suất phản kháng, chỉ còn lại thành phần tác dụng, khiến vectơ dòng và vectơ điện áp trùng nhau Các thiết bị như tụ bù hoặc máy bù đồng bộ được sử dụng trong biện pháp này, gọi chung là bù cosφ.
Công suất của thiết bị bù cần thiết để nâng hệ số công suất từ cos1 lên cos 2 đƣợc xác định theo biểu thức
( ) (2.28) Với P là công suất tác dụng của phụ tải, kW
Để tiện tính toán người ta thiết lập bảng tính sẳn hệ số k q sau
Bảng 2.1 Giá trị của hệ số k q phụ thuộc vào hệ số cos 1 hiện tại và hệ số cos 2 mong muốn
Khi hệ số cosφ1 là 0,7 và cần nâng lên giá trị cosφ2 là 0,9, ta tra bảng để xác định hệ số kq là 0,54 Do đó, công suất phản kháng cần thiết sẽ được tính bằng công thức Q = 0,54P.
Biểu đồ vectơ công suất trước và sau khi lắp đặt thiết bị bù cos được thể hiện trong hình 2.32, cùng với biểu đồ vectơ dòng điện khi có bù công suất phản kháng ở hình 2.33 Phân tích cho thấy công suất biểu kiến sau khi bù (S2) nhỏ hơn công suất trước khi bù (S1), điều này dẫn đến việc giảm dòng điện trong mạch, từ đó giảm chi phí đầu tư cho đường dây, giảm tổn thất điện năng và cuối cùng là giảm giá thành điện năng.
Việc lắp đặt các cơ cấu bù công suất phản kháng yêu cầu chi phí nhất định, do đó cần tính toán cẩn thận dung lượng bù và vị trí lắp đặt hợp lý Theo các tính toán, khi hệ số cosφ > 0,95, hiệu quả kinh tế từ việc bù gần như không đáng kể Để giải quyết vấn đề quá bù, chúng ta cần phân tích biểu thức xác định tổn thất công suất và điện áp khi thực hiện bù.
Hình 2.5: Véctơ công suất trước và sau khi bù cos
Hình 2.6: Véc tơ dòng điện khi bù cos
I dd – dòng điện chạy trên đường dây
Việc chọn dung lượng bù Q b bằng giá trị phụ tải phản kháng Q giúp loại bỏ hoàn toàn tổn thất do công suất phản kháng, từ đó cải thiện các tham số chế độ của mạng điện Đồng thời, việc bù công suất phản kháng cũng nâng cao hệ số công suất và tạo ra sự dự trữ công suất phản kháng cho quá trình điều chỉnh điện áp.
Tổn thất công suất sẽ ở mức thấp nhất khi công suất phản kháng của phụ tải bằng công suất của các cụm bù (Q = Qb) Nếu Q lớn hơn hoặc nhỏ hơn Qb, tổn thất công suất sẽ tăng Điều này cho thấy rằng ngay cả khi xảy ra hiện tượng quá bù, vẫn có dòng công suất phản kháng chạy trên đường dây và dẫn đến tổn thất điện năng Điều này đồng nghĩa với việc chúng ta đã lãng phí tiền cho việc lắp đặt bù mà không mang lại hiệu quả.
Các giải pháp khắc phục để nâng cao chất lƣợng điện năng
2.7.1 Biến thiên điện áp dài hạn (Long Duration Voltage Variation)
2.7.1.1 Điều chỉnh điện áp máy phát điện:
Điều chỉnh điện áp máy phát điện đồng bộ đƣợc thực hiện thông qua điều khiển hệ thống kích từ máy phát
Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển kích từ máy phát công suất lớn điển hình có dạng nhƣ Hình 2.10
Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống điều khiển kích từ máy phát điện
Khối máy phát kích thích cung cấp dòng điện một chiều cho rô to của máy phát điện chính, trong khi khối điều chỉnh điện áp VR xử lý và khuếch đại điện áp để kiểm soát máy phát kích từ Hệ thống phản hồi điện áp đo và chuyển đổi điện áp đầu cực của máy phát điện chính thành dạng một chiều, nhằm so sánh với giá trị điện áp mẫu Vr để duy trì sự ổn định Bên cạnh đó, các mạch bù được sử dụng để giữ cho điện áp ổn định Et ở các điểm xa so với vị trí máy phát, cùng với các mạch bảo vệ hệ thống kích từ như hạn chế dòng điện kích từ và giới hạn thiếu kích thích.
Việc điều chỉnh điện áp là cần thiết không chỉ trong chế độ làm việc ổn định mà còn trong các tình huống sự cố trong hệ thống điện, nhằm đảm bảo sự ổn định của điện áp.
2.7.1.2 Điều chỉnh tỉ số máy biến áp:
Điều chỉnh điện áp thông qua việc thay đổi tỷ số biến áp của máy biến áp (MBA) là một phương pháp phổ biến trong hệ thống điện Việc thay đổi tỷ số biến áp liên quan đến việc điều chỉnh số vòng dây của một trong các cuộn dây MBA, cụ thể là thay đổi các đầu phân áp Mặc dù điều chỉnh tỷ số biến áp không làm thay đổi sự cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện, nhưng nó lại ảnh hưởng đến điện áp tại các nút và dẫn đến sự thay đổi trong trào lưu công suất phản kháng trên lưới điện Có hai loại điều chỉnh tỷ số biến áp của MBA.
Hình 2.11: Máy biến áp điều chỉnh điện áp
Điều chỉnh điện áp không tải (No-load tap changer) là quá trình điều chỉnh nấc MBA sau khi đã cắt điện Các nấc điều chỉnh thường gặp bao gồm ±5%, 2×(±2,5%) và ±2,5%, trong đó nấc 0 (zero) tương ứng với điện áp định mức của lưới điện Loại điều chỉnh này chủ yếu được áp dụng cho MBA phân phối.
Hình 2.12: Máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải
Điều chỉnh điện áp dưới tải (On-load tap changer) là quá trình điều chỉnh nấc MBA khi thiết bị đang hoạt động với tải Dải điều chỉnh điện áp thường đạt ±20%, với nấc điều chỉnh tối thiểu là 0,5% Để thực hiện điều chỉnh này, MBA cần có bộ điều chỉnh điện áp hoạt động hiệu quả trong điều kiện tải Tuy nhiên, do chi phí cao của bộ điều áp dưới tải, thiết bị này chủ yếu được áp dụng cho MBA có công suất lớn hơn 5MVA.
Điều kiện để đặt MBA có điều áp dưới tải:
U 1 và δU 2 - là Điện áp vận hành phía sơ cấp và thứ cấp MBA
U 2min và U 2max - là Giới hạn điện áp vận hành cho phép phía thứ cấp
– là Tỷ số biến áp của MBA, U 1pa : Điện áp sơ cấp ứng với một đầu phân áp nhất định, U 2kt : Điện áp thứ cấp không tải
U B - là Tổn thất điện áp trên tổng trở MBA quy về phía sơ cấp
Khi biết trước giá trị U1 và chọn một đầu phân áp cố định, nếu biểu thức (2.59) được thỏa mãn cho mọi thời điểm vận hành, thì không cần thiết phải lắp đặt thiết bị điều áp dưới tải Ngược lại, nếu không thỏa mãn, việc lắp đặt thiết bị điều áp dưới tải là cần thiết.
Trong lưới phân phối điện, việc điều chỉnh điện áp có thể được thực hiện thông qua thiết bị điều chỉnh điện áp, hay còn gọi là bộ điều chỉnh điện áp (Feeder voltage regulator) Thiết bị này hoạt động như một máy biến áp tự ngẫu với nhiều đầu phân áp ở cuộn nối tiếp, giúp duy trì ổn định điện áp trong hệ thống.
Dải điều chỉnh điện áp điển hình là ±10%, với mục tiêu giữ cho điện áp ổn định tại một điểm cụ thể giữa thiết bị điều chỉnh và phụ tải.
Hình 2.13: Thiết bị điều chỉnh điện áp đường dây
Bộ bù điện áp sẽ đặt trị số R’ và X’ (đơn vị là V) để mô phỏng tổn thất điện áp trên R L và X L
I 1BI - là Dòng điện định mức sơ cấp của biến dòng điện BI n BU và U 2max - là Tỉ số biến áp của biến điện áp BU
2.7.1.3 Điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi trào lưu CSPK:
Phương pháp này điều chỉnh dòng CSPK trên các nhánh của hệ thống điện (HTĐ), dẫn đến sự thay đổi điện áp tại các nút trong HTĐ Các thiết bị điều chỉnh CSPK trên lưới điện bao gồm nhiều công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa hiệu suất và ổn định điện áp.
Máy điện đồng bộ, bao gồm máy phát điện đồng bộ và máy bù đồng bộ, có khả năng phát hoặc thu CSPK Đặc điểm nổi bật của máy điện đồng bộ là CSPK phát ra không phụ thuộc vào điện áp và có khả năng điều chỉnh nhanh điện áp khi xảy ra sự cố trên hệ thống điện.
Tụ bù ngang đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp trên lưới điện, ảnh hưởng đến các thông số khác nhau tùy theo vị trí lắp đặt Trong lưới hạ áp, tụ bù ngang cải thiện hệ số cosφ, trong khi trên lưới trung áp, nó không chỉ cải thiện hệ số cosφ mà còn giảm độ lệch điện áp Đối với lưới truyền tải, tụ bù ngang chủ yếu được sử dụng để cân bằng công suất phản kháng (CSPK) và giảm tổn thất điện áp trong các chế độ tải lớn Tuy nhiên, khi hệ thống điện ở trạng thái non tải, các tụ bù ngang thường được cắt bớt để tránh gây ra hiện tượng quá điện áp.
Hình 2.14: Tụ bù ngang giảm độ lệch điện áp
Kháng bù ngang là giải pháp hiệu quả trong chế độ phụ tải thấp, giúp giảm thiểu tình trạng tăng cao điện áp trên hệ thống điện, đặc biệt trên lưới truyền tải Điện dung của các đường dây truyền tải có thể bơm CSPK lên hệ thống điện, và lượng CSPK này phụ thuộc vào điện áp, chiều dài và cấu trúc của đường dây Việc sử dụng kháng bù ngang không chỉ tiêu thụ bớt CSPK trên hệ thống điện mà còn cân bằng CSPK giữa nguồn và phụ tải, góp phần ổn định điện áp lưới điện.
Thiết bị bù tĩnh giúp cải thiện khả năng điều chỉnh nhanh CSPK khi có sự thay đổi nhu cầu bất thường, khắc phục hạn chế của tụ và kháng bù ngang Sử dụng van điện tử công suất điều khiển, thiết bị bù tĩnh cho phép điều chỉnh CSPK một cách linh hoạt và hiệu quả Các thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình tiêu thụ và cung cấp năng lượng.
Thiết bị SVC (Static Var Compensator) bao gồm tụ bù ngang điều khiển TSC (Thyristor-switched capacitor) và kháng bù ngang điều khiển TCR (Thyristor-controlled reactor), hoặc có thể kết hợp cả TSC và TCR Hệ thống bù tĩnh CSPK sử dụng cấu trúc TSC/TCR, với việc đóng mở các mạch điện kháng và tụ điện thông qua van điện tử công suất (Thyristor) được điều khiển để đảm bảo đặc tính V-I.
Cấu trúc điển hình và đặc tính V-I của SVC bao gồm ba đoạn chính Trong đó, phần điều chỉnh điện áp của SVC tương ứng với điện áp XSL, và đặc tính V-I trong đoạn điều chỉnh này đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định điện áp.
V 0 - là Điện áp ứng với dòng ISVC = 0
I 1 - là Thành phần dòng điện của SVC ở tần số cơ bản (50Hz)
Với HTĐ có SVC, điện áp tại nơi đặt SVC:
E H và X H - là Điện áp và điện kháng HTĐ
CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƯỚI PHÂN PHỐI THỊ XÃ DĨ AN-BÌNH DƯƠNG
Giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
3.2.1 Kết quả thực hiện độ tin cậy năm 2016 tại Điện lực Dĩ An
Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua của LĐPP (MAIFI): 0,065/0,62 lần (đạt)
Chỉ số về thời gian mất điện của LĐPP (SAIDI) : 1.985/1.477 phút (Không đạt)
Chỉ số về số lần mất điện kéo dài của LĐPP (SAIFI) : 7,066/4,91 lần (không đạt)
3.2.2 Nguyên nhân chính dẫn đến chỉ số SAIFI cao hơn so với kế hoạch:
Việc cắt điện tại các trạm 110kV với tần suất cao nhằm thực hiện thí nghiệm định kỳ cho thiết bị trạm đã gây ảnh hưởng đến chỉ số độ tin cậy.
Sự cố lưới điện 110kV trong năm 2016 cũng chiếm gần 1% kế hoạch giao
Công tác bảo trì, thí nghiệm định kỳ thiết bị trên lưới điện 22kV chiếm 4,85% kế hoạch SPC giao
Cắt điện để đấu nối phụ tải mới nhằm cải thiện chỉ số tiếp cận điện năng trên các trục chính của phát tuyến trung thế chưa có liên kết vòng, đồng thời cũng góp phần làm tăng chỉ số SAIFI.
Trong quá trình thi công lưới điện 110kV, Điện lực Dĩ An đã nỗ lực giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng, cải thiện chỉ số SAIDI Để đạt được điều này, đơn vị đã thực hiện nhiều công tác chuyển nguồn và chuyển tải các phát tuyến trên lưới, mặc dù điều này có thể làm gia tăng chỉ số SAIFI.
Ngoài ra, chỉ tiêu giao độ tin cậy không có chỉ số SAIFI cho công tác và sự cố cho lưới điện 110kV
3.2.3 Các giải pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
Tăng cường kiểm tra lưới điện nhằm phát hiện các khiếm khuyết để hạn chế sự cố xảy ra
Kết hợp các công tác thí nghiệm định kỳ, xử lý tồn đọng và bảo dưỡng lưới điện là rất quan trọng Đồng thời, cần phối hợp chặt chẽ giữa nhiều đơn vị thi công trên tuyến, cũng như các đơn vị cao thế và truyền tải để đảm bảo hiệu quả công việc.
Thực hiện đăng ký cắt điện tháng/lần để xử lý các khiếm khuyến và các công việc khác thi công trên cùng tuyến
Thông báo đến khách hàng thực hiện thí nghiệm theo quy định thông tƣ
39 để xử lý các trường hợp không đạt các thông số không theo quy định
Tăng cường bảo dưỡng lưới điện như: Rửa sứ bằng nước áp lực cao, cải tạo nâng cấp đường dây
Rút ngắn thời gian cắt điện thi công cho các khu vực thành thị, thị trấn
Thi công đấu nối mới và sửa chữa điện nóng (không cắt điện)
3.3 Tính toán lắp đặt bù tối ƣu nâng cao cos, giảm tổn thất, ổn định điệp áp 3.3.1 Hiện trạng sử dụng công suất phản kháng tại Dĩ An-Bình Dương
3.3.1.1 Khách hàng sử dụng điện tiêu thụ công suất phản kháng:
Theo Khoản 1, Điều 3, Thông tƣ 15/2014/TT-BCT ngày 28 tháng 5 năm
2014 của Bộ Công Thương quy định về mua, bán CSPK:
Bên mua điện, dù có trạm biến áp riêng hay không, nếu có công suất sử dụng cực đại từ 40 kW trở lên và hệ số công suất cosφ nhỏ hơn 0,9, sẽ phải mua công suất phản kháng Cách xác định hệ số công suất cosφ được quy định tại khoản 2 của điều này.
Nếu bên mua điện đăng ký công suất sử dụng cực đại dưới 40 kW nhưng thực tế đạt từ 40 kW trở lên trong 3 chu kỳ ghi chỉ số công tơ liên tiếp, họ sẽ phải mua công suất phản kháng từ chu kỳ ghi chỉ số kế tiếp Bên mua điện cần thỏa thuận lại hợp đồng mua bán điện với bên bán điện theo quy định tại khoản 3 Điều 15 Nghị định số 137/2013/NĐ-CP.
Trong lưới điện, phụ tải tiêu thụ từ hộ gia đình thường có hệ số công suất cosφ cao, trong khi nhiều phụ tải khác, đặc biệt là động cơ không đồng bộ, lại có hệ số cosφ thấp Thêm vào đó, một số thiết bị như máy biến áp chuyên dụng, máy biến áp hàn và lò luyện thép tiêu thụ nhiều công suất phản kháng, dẫn đến việc giảm hệ số công suất cosφ của mạng điện.
Tình trạng sử dụng công suất phản kháng của Khách hàng theo Phụ lục
3.3.1.2 Tình hình vận hành tụ bù trung hạ thế thuộc tài sản Điện lực
Tụ bù hạ thế: Đến tháng 01/2016 có 1.127 tụ bù đang vận hành, với tổng dung lƣợng 16,98 MVAr (Bảng 3.1)
Tính đến tháng 01/2016, trên hệ thống điện đã có 66 bộ tụ bù trung thế đang hoạt động, với tổng dung lượng đạt 66,3 MVAr Trong số đó, có 17 bộ tụ bù cố định và 49 bộ tụ bù ứng động (Bảng 3.1).
3.3.1.3 Các tồn tại và khiếm khuyết công tác bù
Do các bộ phụ trách chƣa có kinh nghiệm nên thực hiện không đúng phương pháp, chưa hiệu quả Thậm chí kế hoạch bù được thiện theo kiểu “bốc
Tài liệu HUTECH về thuốc chủ yếu dựa vào kế hoạch vốn đã đề ra Việc không tính toán hiệu quả bù khi lắp đặt và thiếu theo dõi hiệu quả sau khi lắp đặt là những điểm cần lưu ý.
Lưới điện cung cấp nguồn điện cho nhiều khu vực với bán kính rộng và phụ tải đa dạng, phân bố không đồng đều Sự biến động phức tạp của công suất trên các dây dẫn gây khó khăn trong việc quản lý và vận hành các dàn tụ bù.
Nhiều khách hàng sản xuất nhỏ lẻ chưa lắp đặt hệ thống tụ bù, dẫn đến công suất bù không đủ Điều này khiến lưới điện phải truyền tải một lượng công suất phản kháng đáng kể để phục vụ cho các phụ tải này.
Các dàn tụ bù trung áp thường có dung lượng lớn (tối thiểu 3x100 kVAR) và chỉ thực hiện bù thô tại một số vị trí, dẫn đến tình trạng truyền tải CSPK trên đường dây Đối với lưới điện hạ áp, tụ bù 3 pha có dung lượng tối thiểu 10 kVAR cũng chỉ thực hiện bù thô Tuy nhiên, hiện nay đã có thêm tụ bù 1 pha với dung lượng nhỏ như 2,5 kVAR và 5 kVAR, giúp linh hoạt hơn trong việc lựa chọn vị trí lắp đặt trên lưới điện, từ đó nâng cao hiệu quả bù.
Việc theo dõi trào lưu công suất lưới điện và cài đặt thông số vận hành cho các bộ tụ bù ứng động hiện nay vẫn chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công và bán tự động, dẫn đến hiệu quả chưa cao Mặc dù các bộ tụ bù ứng động điều khiển theo Var có khả năng mang lại hiệu quả vượt trội, nhưng việc triển khai còn gặp khó khăn do thiếu biến dòng chân sứ phù hợp Hơn nữa, chất lượng của các tụ bù và thiết bị cũng gây ra nhiều thách thức trong công tác quản lý và vận hành.
Tụ bù thường gặp tình trạng phù vỏ, bể sứ và giảm chất điện môi, dẫn đến suy giảm cách điện do lão hóa Điện áp chịu đựng của tụ thường thấp và thiếu độ dự phòng khi có dao động điện áp trong hệ thống Sau 3 đến 5 năm sử dụng, hầu hết các tụ bù đều xuất hiện hiện tượng giảm dung lượng.
Hư hỏng thông thường với bù trung áp là phóng điện các bản cực tụ; ngắn mạch bên trong và nổ tụ
Màn hình tủ điều khiển bị mờ dần, thời gian tủ điều khiển sai số lớn (chạy sai giờ), hay bị xung sét làm hỏng