BẢNGBảng 1 1: Thống kê chi tiết hiện trạng sử dụng đất-Bảng 1 2: Thống kê diện tích và dân số các phường của quận Đống Đa.- Bảng 1.3: Công suất máy biến áp cấp điện cho hệ thống điên cho
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA H NI ********* ********* NGUYN C LINH Đánh giá trạng lới điện quận đống đa giảI pháp nâng cao chất lợng điện LUN VN THC SĨ NGHÀNH : MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐẶNG QUỐC THỐNG HÀ NỘI 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204965281000000 MỤC LỤC HÌNH 2.11 SỰ KHUYẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP KHI ĐÓNG CẮT TỤ BÙ CHƯƠNG TÌNH HÌNH HIỆN TRẠNG, ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA 11 1.1 TÌNH HÌNH HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA: 11 1.1.1 Nguồn điện : 15 1.1.2 Lưới điện trung 6, 10, 22KV 17 1.1.3 Lưới điện hạ 0.4 KV công tơ: 22 1.1.4 Tình hình sử dụng điện 23 1.2: ĐÁNG GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT HIỆN TẠI CỦA QUẬN ĐỐNG ĐA : 24 1.2.1 Đánh giá tiêu kĩ thuật lưới điện trung áp 24 1.2.2 Đánh giá tiêu kỹ thuật lưới hạ áp : 31 1.3 NHẬN XÉT VỀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LƯỚI TRUNG , HẠ ÁP: 32 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO QUẬN ĐỐNG ĐA 33 22 CHẤT LƯỢN G ĐIIỆN N NĂNG VÀ C CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢ ỢNG ĐIỆ ỆN N ĂNG : 33 2.1.1 Khái niệm chung 33 2.1.2 Việc điều chỉnh điện áp mạng điện phức tạp 35 2.1.3 Ảnh hưởng chất lượng điện đến làm việc phụ tải: 36 2.1.4 Tiêu chuẩn chất lượng điện 36 2.2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP THEO ĐỘ LỆCH 37 2.3 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 40 2.3.1 Khái niệm bù công suất phản kháng 40 2.3.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 41 Ngun ®øc linh - cao häc c hT® 200 6-2 008 2.3.3 Phân tích ảnh hưởng hệ số công suất cosϕ tham số kinh tế-kỹ thuật mạng điện 45 2.3.4 Phối hợp biện pháp bù công suất phản kháng 52 2.3.5 Các lợi ích đem lại lắp đặt thiết bị bù 57 2.3.6 Các biện pháp bù công suất phản kháng lưới điện : 58 2.3.7 Những yêu cầu bù công suất phản kháng 65 2.4 TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH DUNG LƯỢNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 67 2.4.1 Khái quát chung 67 2.4.2 Cơ sở xác định quy luật điề u ch ỉnh dung lượng bù 69 2.4.3 Bài toán chọn nguồn công suất phản kháng tối ưu 73 2.5 ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ ĐỐI VỚI CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 74 2.6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN 76 2.7 NHẬN XÉT: 78 CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PSS/E (POWER SYSTEM SIMULATION/ENGINEERING) MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KHI BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 80 3.1 HIỆN TRẠNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 80 3.1.1 Lưới điện phân phối hệ số công suất cosϕ 80 3.1.2 Thực trạng hệ số công suất mạng điện Quận Đống Đa 82 3.1.3 Thực trạng làm việc thiết bị bù 84 3.2 GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH ATP- PSS/E 85 Ứn g d ụ ng c ủaa c hươn g ttrìnhh 86 86 2 Kếtt hợ p cáác mod uleess tíín h tố n tro ng ATP P 3.3 ÁP DỤNG PHẦN MỀM PSS/E DÙNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA : 88 3.3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/E sử dụng để mô hệ thống : 88 3.3.3 Áp dụng chương trình PSS/E mơ lưới điện đánh giá kết mặt kinh tế : 90 3.3.3 Kết tính tốn ứng với chế độ phụ tải cực đại 93 CHƯƠNG : QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG CẮT TỤ BÙ VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG 99 Nguy Ơn ®øc liinh - c ca ao h häc c hT® 200 6-20008 DAO ĐỘNG ĐIỆN ÁP 99 4.1 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG CẮT TỤ BÙ 99 4.1.1 Quá độ đóng điện vào trạm tụ làm việc độc lập 99 4.1.2 Quá độ đóng điện vào trạm tụ song song (back to back closing) 100 4.1.3 Quá độ với tượng phóng điện trước (prestrike) 102 4.1.4 Quá độ với tượng phóng điện trở lại (restrike) 103 4.1.5 Quá độ lưới phân phối hạ áp đóng trạm tụ bù lưới phân phối 104 4.1.6 Nhận xét 105 4.2 BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG ĐIỆN ÁP : 106 4.2.1 Tổng quan lọc điện có điều khiển (The Active Power Filter) : 106 4.2.2 Nguyên tắc hoạt động lọc điều khiển (The Active Power Filter) 107 4.2.3 Ứng dụng : 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 KẾT LUẬN 114 KIẾN NGHỊ 115 LỜI NÓI ĐẦU Khi gia nhập tổ trức thương mại giới (WTO) kinh tế Việt Nam chuyển để bước sang trang với nhiều vận hội khơng thách thức, khó khăn Sau nhiều năm cải cách mở cửa kinh tế Việt Nam trưởng thành vượt bậc, xem kinh tế động Châu Á với nhiều thành phần kinh tế cơng nghiệp, Nguy Ơn n ®ø øc liinh c ca ao h häc ch hTT® 2200 6-20008 thương mại dịch vụ, tư nhân vv Để đáp ứng phát triển kinh tế nước nhà ngành điện có hội khó khăn Cơ hội khả gia tăng phụ tải nhanh khó khăn lại gấp bội phải đảm bảo cung cấp điện thường xuyên liên tục với chất lượng cao Hiện hệ thống điện nước ta gặp phải cân cung cầu vào thời gian cao điểm Điện lại nguồn lượng dự trữ với trữ lượng lớn mà thông thường điện phát đến đâu tiêu thụ đến Do địi hỏi phải có tổng cơng suất nguồn cân với phụ tải cực đại (Pmax) hệ thống Tuy nhiên khả cung cấp nguồn bị hạn chế số tiến độ nguồn đưa vào bị chậm nguồn vốn nước thiếu thốn, chủ yếu nguồn vốn đầu tư phát triển nguồn lưới điện nguồn vốn vay tổ chức tài giới (WB, ADB ) đặt cho ngành điện phải giải vấn đề khó khăn: phải đáp ứng nhu cầu điện theo tăng trưởng kinh tế lại khó khăn nguồn vốn đầu tư Mặt khác, nhu cầu tiêu thụ điện phụ tải biến đổi liên tục theo thời gian, biểu đồ phụ tải không đồng có chênh lệch lớn cao điểm thấp điểm tạo nhiều khó khăn cho công tác vận hành hệ thống điện Vào mùa khô để “phủ” nhu cầu cao điểm hệ thống phải huy động loại nguồn có chi phí nhiên liệu lớn diesel, máy phát chạy dầu v.v vào thấp điểm mùa mưa, ngừng hầu hết nhà máy nhiệt điện, nhà máy thuỷ điện phải dừng bớt số tổ máy xả bớt nước xuống hạ lưu Tình trạng làm gia tăng tổn thất điện năng, lãng phí vốn đầu tư lượng sơ cấp Chất lượng điện thường nói đến giới hạn cho phép độ lệch điện áp, dao động điện áp, dạng sóng khơng hình sin điện áp dòng điện, đối xứng điện áp lưới điện ba pha, độ lệch tần số dao Nguy Ơn n ®ø øc liinh c ca ao h häc ch hTT® 2200 6-20008 động tần số Trong tiêu chuẩn giới hạn giới hạn dao động điện áp (nhất sóng hài chớp nháy điện áp) vấn đề cần quan tâm, nước có cơng nghiệp phát triển nước phát triển Lý chọn đề tài: Trong tiến trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước, việc đảm bảo chất lượng điện có ý nghĩa lớn Nói cách khác, để tồn phát triển không ngừng nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp cạnh tranh thị trường phải quan tâm đến vấn đề chất lượng điện năng, dao động điện áp vấn đề Dao động điện áp qúa mức ảnh hưởng xấu đến hoạt động thiết bị tiêu thụ điện nối vào lưới điện, đến chất lượng sản phẩm, ảnh hưởng đến sinh hoạt sức khoẻ người thị giác, thần kinh Tất điều dẫn đến thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân Đối với nhà máy điện gần phụ tải dao động xung, dao động điện áp lớn nguồn gây ln đơi với dao động cơng suất làm cho phận điều chỉnh tuabin máy phát điện phải hoạt động liên tục chế độ cơng suất kéo theo tình trạng dao động tần số Dao động điện áp lưới điện nhiều nguyên nhân, nguyên nhân phụ tải tiêu thụ điện, nguồn điện gây ra, nguyên nhân chủ yếu phụ tải điện nối vào lưới điện Những phụ tải nối vào lưới điện gây dao động điện áp đa dạng có cơng suất từ nhỏ lớn với đặc tính khác Trong khu vực điện dân dụng vấn đề hạn chế dao động điện áp ln đóng vai trị quan trọng công việc đảm bảo sinh hoạt sức khoẻ người (thị giác, thần kinh) Dao động điện áp xảy khu vực lưới điện có phụ tải dao động như: lị điện hồ quang, máy hàn điện, động điện máy cán kim loại, chỉnh lưu van lớn có điều chỉnh để cấp điện cho truyền Nguy Ơn n ®ø øc liinh c ca ao h häc ch hTT® 2200 6-20008 động máy cán kim loại Cũng xảy cấp điện áp từ thấp đến cao Với mong muố n tìm hiểu, nghiên cứu chất lượng điện Trong khn khổ đề tài đưa để tìm hiểu ảnh hưởng dao độ ng điện áp đến hệ thống điện biện pháp khắc phục Tên đề tài: “ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ” Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đố i tượng nghiên cứu mà đề tài đặt hệ thố ng điện Quận Đống Đa Đánh giá lưới điện tại, nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng điện nhằm khai thác tối ưu hiệu lưới điện trung áp Quận Đố ng Đa Trong khuôn khổ c đề tài này, nghiên cứu tiến hành với mục đích cụ thể nâng cao hệ s ố Cosϕ giảm đ ộ lệch điện áp mạng điện phân phố i khu vực Quận Đố ng Đa Liệt kê hình vẽ bảng biểu HÌNH VẼ Hình 1.1 : Bản đồ hành quận Đống Đa Hình 1.2: Sơ đồ thay đướng dây hạ Nguy yÔÔn n ®ø øc liinh c ca ao h häc ch hTT® 2200 6-20008 Hình 1.3: Sơ đồ thay máy biến áp Hình 1.4: Sơ đồ thay máy biến áp cuộn dây Hình 1.5: Sơ đồ thay lưới điện điển hình Hình 2.1 Quan hệ phụ thuộc cơng suất phản kháng (a) hệ số cosϕ (b) vào hệ số mang tải động điện Hình 2.2 Biểu đồ phụ thuộc tổn thất điện với hệ số cosϕ T M Hình 2.3 Biểu đồ phụ thuộc chi phí quy dẫn với hệ số cosϕ TM Hình 2.4 Véc tơ cơng suất trước sau bù cosϕ Hình 2.5 Véc tơ dịng điện bù cosϕ Hình 2.6 Sơ đồ mắc tụ bù tĩnh Hình 2.7: Nguyên lý tự động điều chỉnh dung lượng bù Thyristor Hình 2.8: Thiết bị tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù cosϕ Hình 2.9: Biểu đồ cơng suất phản kháng phụ tải Hình 2.10 Biểu đồ phụ tải phản kháng với phương thức điều chỉnh bù Hình 2.11 Sự khuyếch đại điện áp đóng cắt tụ bù Hình 3.1 Sơ đồ lưới điện phân phối điển hình Hình 3.2 Tổng quan modules ATP-PSS/E Hình 3.3: Sơ đồ mơ SVC Hình 3.4: Icon SVC400 Hình 3.5: Sơ đồ mơ lưới điện Hình 4.1: Đóng điện vào trạm tụ độc lập Hình 4.2: Xung điện áp dịng điện qua tụ, Uc(0) =0, t = 5ms Hình 4.3: Đóng điện vào trạm tụ song song Hình 4.4: Xung điện áp UC1 dòng điện IC1 qua tụ C1,UC2(0)=0, t = 5ms Hình 4.5: Quá độ với phóng điện trước Nguy Ơn n ®ø øc liinh c ca ao h häc ch hTT® 2200 6-20008 Hình 4.6: Xung q điện áp dịng điện qua tụ, Uc(0) =0, t1 = 5ms, t2=6ms, t3=15ms Hình 4.7: Quá độ với tượng phóng điện trở lại Hình 4.8: Xung q điện áp dịng điện qua tụ, Uc(0) =0, t1 =45ms, t2=55ms, t3=56ms Hình 4.9: QĐA mạng hạ áp đóng điện vào trạm tụ phía lưới phân phối Hình 4.10 Sơ đồ ngun lý lọc điện Hình.4.11 Các dạng sóng pha mơ trạng thái tĩnh Hình 4.12 Các dạng sóng dịng pha mơ Diot chỉnh lưu cung cấp tải RC Hình 4.13 Các dạng sóng dịng điện pha mơ trạng thái độ BẢNG Bảng 1-1: Thống kê chi tiết trạng sử dụng đất Bảng 1-2: Thống kê diện tích dân số phường quận Đống Đa Bảng 1.3: Công suất máy biến áp cấp điện cho hệ thống điên cho Quận Đống Đa Bảng 1-4: Chi tiết phạm vi cấp điện, hệ số mang tải đường dây 6, 10, 22kV địa bàn Quận Đống Đa Bảng 1.5 Khối lượng đường dây có quận Đống Đa Bảng 1.6 Khối lượng trạm biến áp có quận Đống Đa Bảng 1.7 Bảng thống kê đường dây hạ Bảng 1.8 Các trạm bù có địa bàn Điện Lực Đống Đa quản lý Bảng 1.9 Bảng tổng kết tính tốn lưới điện trung Quận Đống Đa Nguy yÔÔn n ®ø øc liinh c ca ao h häc ch hTT® 2200 6-20008 Bảng 1.10 Bảng tổng kết tính tốn lưới điện hạ trạm biến áp Hoàng Cầu4 , Láng Thượng 3, Thái Hà Bảng 2.1 Giá trị hệ số kq phụ thuộc vào hệ số cosϕ1 hệ số cosϕ2 mong mưốn Bảng 2.2 Giá trị hệ số b q phụ thuộc vào số nấc điều chỉnh thời gian tổn thất cực đại Bảng 3.1 Các trạm bù có địa bàn Điện Lực Đống Đa quản lý Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Lộ 681 E11 673 E11 Bảng 3.3: kết tính bù cơng suất phản kháng sử dụng tụ bù có điều khiển (SVC) lộ 681E11 Bảng 3.4 Các tiêu trước sau bù lộ 681 E11: Bảng 3.5: kết tính bù cơng suất phản kháng sử dụng tụ bù có điều khiển (SVC) lộ 673E11 Bảng 3.6 Các tiêu trước sau bù lộ 681 E11: Bảng 4.1: Giá trị (pu) điện áp Uc dòng điện Ic Bảng 4.2: Giá trị (pu) điện áp UC1 dòng điện IC1 Bảng 4.3: Giá trị (pu) điện áp Uc dòng điện Ic Bảng 4.4: Giá trị (pu) Uc Ic Bảng 4.5: Các thông số lọc hoạt động Bảng 4.6: Thành phần dũng súng hài Nguy Ơn n ®ø øc liinh c ca ao h häc ch hTT® 2200 6-20008