Đánh giá hiện trạng lưới điện quận đống đa và giải pháp nâng ao hất lượng điện năng

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

*********♦♦*********

NGUYỄN ỨC LINH Đ

Đánh giá hiện trạng lới điện quận

đống đa và các giảI pháp nâng cao

chất lợng điện năng

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHÀNH : MẠNG V À HỆ THỐNG ỆN ĐI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐẶNG QUỐC THỐNG

HÀ NỘI 2008

MỤC LỤC HÌNH 2.11 SỰ KHUYẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP KHI ĐÓNG CẮT

TỤ BÙ 7

CHƯƠNG 1 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 thế 6, 10, 22KV 17

1.1.3 Lưới điện hạ thế 0.4 KV và công tơ: 22

1.1.4 Tình hình sử dụng điện hiện tại 23

1.2: ĐÁNG GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT HIỆN TẠI CỦA QUẬN ĐỐNG ĐA : 24

1.2.1 Đánh giá chỉ tiêu kĩ thuật lưới điện trung áp 24

1.2.2 Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của lưới hạ áp : 31

1.3 NHẬN XÉT VỀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LƯỚI TRUNG , HẠ ÁP: 32

CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO QUẬN ĐỐNG ĐA .33

2.1 C H Ấ T L ƯỢ NG Đ I Ệ N N Ă NG VÀ C ÁC GI Ả I PHÁP NÂNG CAO CH Ấ T LƯ Ợ NG Đ I Ệ N NĂNG : : 33

2.1.1 Khái niệm chung 33

2.1.2 Việc điều chỉnh điện áp trong mạng điện rất phức tạp 35

2.1.3 Ảnh hưởng của chất lượng điện năng đến sự làm việc của phụ tải: 36

2.1.4 Tiêu chuẩn chất lượng điện năng 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 về bù công suất phản kháng 40

2.3.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 41

2.3.3 Phân tích ảnh hưởng của hệ số công suất cosϕ đối với các tham số kinh tế-kỹ

thuật của mạng điện 45

2.3.4 Phối hợp các biện pháp bù công suất phản kháng 52

2.3.5 Các lợi ích đem lại khi lắp đặt thiết bị bù 57

2.3.6 Các biện pháp bù công suất phản kháng trong lưới điện : 58

2.3.7 Những yêu cầu cơ bản khi 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 nh dung lượng bù 69 ỉ 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 DỤ NG 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 và hệ số công suất cosϕ 80

3.1.2 Thực trạng hệ số công suất ở mạng điện Quận Đống Đa 82

3.1.3 Thực trạng làm việc của các thiết bị bù 84

3.2 GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH ATP - PSS/E 85

3.2 1 Ứng d ụn của chươn g trình h 86

3.2 2 Kế t hợp c á mo ules t n toán tr o ng ATP P 86

3.3 ÁP DỤNG PHẦN MỀM PSS/E DÙNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA : 88

3.3.1 Giới thiệu về phần mềm PSS/E sử dụng để mô phỏng hệ thống : 88

3.3.3 Áp dụng chương trình PSS/E mô phỏng lưới điện và đánh giá kết quả về mặt kinh tế : 90

3.3.3 Kết quả tính toán ứng với chế độ phụ tải cực đại 93

CHƯƠNG 4 : QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG CẮT TỤ BÙ VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG 99

DAO ĐỘNG ĐIỆN ÁP 99

4.1 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG CẮT TỤ BÙ 99

4.1.1 Quá độ khi đóng điện vào trạm tụ làm việc độc lập 99

4.1.2 Quá độ khi đóng điện vào trạm tụ song song (back to back closing) 100

4.1.3 Quá độ với hiện tượng phóng điện trước (prestrike) 102

4.1.4 Quá độ với hiện tượng phóng điện trở lại (restrike) 103

4.1.5 Quá độ trên lưới phân phối hạ áp khi đóng trạm tụ bù trên 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 bộ lọc điện có điều khiển (The Active Power Fi lter) : 106

4.2.2 Nguyên tắc hoạt động bộ 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 thế giới (WTO) nền kinh tế Việt Nam đang chuyển mình để bước sang một trang mới với nhiều vận hội và cũng không ít thách thức, khó khăn mới Sau nhiều năm cải cách và mở cửa nền kinh tế Việt Nam đã trưởng thành vượt bậc, hiện nay được xem là nền kinh tế năng động nhất Châu Á với nhiều thành phần kinh tế như công nghiệp,

thương mại dịch vụ, tư nhân vv Để đáp ứng được sự phát triển của nền kinh

tế nước nhà ngành điện cũng có những cơ hội và khó khăn mới Cơ hội là khả năng gia tăng phụ tải rất nhanh nhưng khó khăn lại gấp bội khi phải đảm bảo cung cấp điện thường xuyên liên tục với chất lượng cao

Hiện nay hệ thống điện của nước ta đang gặp phải sự mất cân bằng giữa cung và cầu vào thời gian cao điểm Điện năng lại là nguồn năng lượng không thể dự trữ với trữ lượng lớn mà thông thường điện phát ra đến đâu thì tiêu thụ đến đó Do đó đòi hỏi phải có tổng công suất nguồn cân bằng với phụ tải cực đại (Pmax) hệ thống Tuy nhiên hiện nay khả năng cung cấp nguồn cũng đang bị hạn chế do một số tiến độ nguồn đưa vào bị chậm và nguồn vốn trong nước còn thiếu thốn, chủ yếu nguồn vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới điện

là nguồn vốn vay của các tổ chức tài chính trên thế giới (WB, ADB ) đặt ra cho ngành điện phải giải quyết một vấn đề hết sức khó khăn: phải đáp ứng nhu cầu điện năng theo tăng trưởng của nền kinh tế nhưng lại rất khó khăn về nguồn vốn đầu tư

Mặt khác, do nhu cầu tiêu thụ điện của phụ tải biến đổi liên tục theo thời gian, biểu đồ phụ tải không đồng đều do có sự chênh lệch lớn giữa giờ cao điểm và thấp điểm đã tạo ra rất nhiều khó khăn cho công tác vận hành hệ thống điện Vào mùa khô để “phủ” được nhu cầu cao điểm hệ thống phải huy động những loại nguồn có chi phí nhiên liệu lớn như diesel, các máy phát chạy dầu v.v còn vào giờ thấp điểm mùa mưa, mặc dù đã ngừng hầu hết các nhà máy nhiệt điện, ở các nhà máy thuỷ điện vẫn phải dừng bớt một số tổ máy

và xả bớt nước xuống hạ lưu Tình trạng đó làm gia tăng tổn thất điện năng, lãng phí vốn đầu tư cũng như năng lượng sơ cấp

Chất lượng điện thường được nói đến như giới hạn cho phép về độ lệchđiện áp, dao động điện áp, dạng sóng không hình sin của điện áp và dòng điện, sự mất đối xứng điện áp trong lưới điện ba pha, độ lệch tần số và dao

động tần số Trong các tiêu chuẩn giới hạn đó thì giới hạn về dao động điện

áp (nhất là sóng hài và chớp nháy điện áp) là một trong những vấn đề cần được quan tâm, nhất là đối với các nước có nền công nghiệp phát triển và các nước đang phát triển

Lý do chọn đề tài:

Trong tiến trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, việc đảm bảo chất lượng điện năng có ý nghĩa rất lớn Nói một cách khác, để tồn tại và phát triển không ngừng nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp trong cạnh tranh thị trường phải quan tâm đến vấn đề chất lượng điện năng, dao động điện áp là một trong những vấn đề đó Dao động điện áp qúa mức ảnh hưởng rất xấu đến hoạt động của các thiết bị tiêu thụ điện nối vào lưới điện, đến chất lượng sản phẩm, ảnh hưởng đến sinh hoạt và sức khoẻ của con người như thị giác, thần kinh Tất cả những điều đó dẫn đến thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân Đối với những nhà máy điện ở gần phụ tải dao động xung, dao động điện áp quá lớn do nguồn này gây ra luôn đi đôi với dao động công suất có thể làm cho bộ phận điều chỉnh tuabin của máy phát điện phải hoạt động liên tục ở chế độ công suất đó và kéo theo tình trạng dao động tần số

Dao động điện áp trong lưới điện do nhiều nguyên nhân, nguyên nhân có thể do các phụ tải tiêu thụ điện, cũng có thể do nguồn điện gây ra, nhưng nguyên nhân chủ yếu vẫn là các phụ tải điện nối vào lưới điện Những phụ tải nối vào lưới điện gây ra dao động điện áp rất đa dạng và có công suất từ nhỏ cho đến rất lớn với các đặc tính khác nhau Trong khu vực điện dân dụng vấn

đề hạn chế dao động điện áp luôn đóng một vai trò quan trọng trong công việc đảm bảo sinh hoạt và sức khoẻ của con người (thị giác, thần kinh)

Dao động điện áp có thể xảy ra ở những khu vực lưới điện có các phụ tải dao động như: lò điện hồ quang, máy hàn điện, động cơ điện của các máy cán kim loại, những bộ chỉnh lưu van lớn có điều chỉnh để cấp điện cho truyền

động chính của máy cán kim loại Cũng có thể xảy ra ở các cấp điện áp từ thấp đến cao

Với mong mu n tìm hiểu, nghiên cứu về chấố t lư ng điện năng Trong ợkhuôn khổ đề tài này đưa ra để tìm hiểu ảnh hưởng của dao động điện áp đến

hệ thống điện và các biện pháp khắc phục

Tên đề tài:

“ ĐÁNH GIÁ HIỆN TR NG LƯỚẠ I ĐIỆN QUẬN Đ NG ĐA VÀ Ố

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ”

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu mà đề tài này đặt ra là hệ ố th ng điện của Quận Đống Đa

Đánh giá lưới điện hiện t i, nghiên c u giạ ứ ải pháp nâng cao chất lượng điện năng nhằm khai thác tối ưu hiệu qu lư i đi n trung áp c a Quậả ớ ệ ủ n Đống

Đa Trong khuôn khổ ủ c a đ tài này, các nghiên c u chề ứ ỉ tiến hành v i m c ớ ụđích cụ thể là nâng cao hệ ố s Cosϕ và giảm độ lệch điện áp trong mạng điện phân ph i khu vố ực Quận Đ ng Đa.ố

Liệt kê hình vẽ và bảng biểu

HÌNH VẼ

Hình 1.1 : Bản đồ hành chính quận Đống Đa

Hình 1.2: Sơ đồ thay thế của đướng dây hạ thế

Hình 1.3: Sơ đồ thay thế của máy biến áp

Hình 1.4: Sơ đồ thay thế của máy biến áp 2 cuộn dây

Hình 1.5: Sơ đồ thay thế của 1 lưới điện điển hình

Hình 2.1 Quan hệ phụ thuộc giữa công suất phản kháng (a) và hệ số cosϕ (b) vào hệ số mang tải của động cơ điện

Hình 2.2 Biểu đồ phụ thuộc giữa tổn thất điện năng với hệ số cosϕ và TM Hình 2.3 Biểu đồ phụ thuộc giữa chi phí quy dẫn với hệ số cosϕ và TM

Hình 2.4 Véc tơ công suất trước và sau khi bù cosϕ

Hình 2.5 Véc tơ dòng điện khi bù cosϕ

Hình 2.6 Sơ đồ mắc tụ bù tĩnh

Hình 2.7: Nguyên lý tự động điều chỉnh dung lượng bù bằng Thyristor

Hình 2.8: Thiết bị tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù cosϕ

Hình 2.9: Biểu đồ công suất phản kháng của phụ tải

Hình 2.10 Biểu đồ phụ tải phản kháng với các phương thức điều chỉnh bù Hình 2.11 Sự khuyếch đại điện áp khi đóng cắt tụ bù

Hình 3.1 Sơ đồ lưới điện phân phối điển hình

Hình 3.2 Tổng quan về các modules trong ATP-PSS/E

Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng của SVC

Hình 3.4: Icon của SVC400

Hình 3.5: Sơ đồ mô phỏng lưới điện

Hình 4.1: Đóng điện vào trạm tụ độc lập

Hình 4.2: Xung quá điện áp và dòng điện qua tụ, Uc(0) =0, t = 5ms

Hình 4.3: Đóng điện vào trạm tụ song song

Hình 4.4: Xung quá điện áp UC1 và dòng điện IC1 qua tụ C1,UC2(0)=0, t =

5ms

Hình 4.5: Quá độ với phóng điện trước

Hình 4.6: Xung quá điện áp và dòng điện qua tụ, Uc(0) =0, t1 = 5ms, t2=6ms,

t3=15ms

Hình 4.7: Quá độ với hiện tượng phóng điện trở lại

Hình 4.8: Xung quá điện áp và dòng điện qua tụ, Uc(0) =0, t1 =45ms,

t2=55ms, t3=56ms

Hình 4.9: QĐA trên mạng hạ áp khi đóng điện vào trạm tụ phía lưới phân phối

Hình 4.10 Sơ đồ nguyên lý của một bộ lọc điện

Hình.4.11 Các dạng sóng 1 pha được mô phỏng ở trạng thái tĩnh

Hình 4.12 Các dạng sóng dòng 1 pha được mô phỏng khi Diot chỉnh lưu

cung cấp tải RC

Hình 4.13 Các dạng sóng dòng điện 1 pha được mô phỏng tại trạng thái quá

độ

BẢNG

Bảng 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 Quận Đống

Đa

Bảng 1-4: Chi tiết phạm vi cấp điện, hệ số mang tải của các đường dây 6,

10, 22kV trên địa bàn Quận Đống Đa

Bảng 1.5 Khối lượng đường dây hiện có của quận Đống Đa

Bảng 1.6 Khối lượng trạm biến áp hiện có của quận Đống Đa

Bảng 1.7 Bảng thống kê đường dây hạ thế

Bảng 1.8 Các trạm bù hiện có trên địa bàn Điện Lực Đống Đa quản lý

Bảng 1.9 Bảng tổng kết tính toán lưới điện trung thế Quận Đống Đa

Bảng 1.10 Bảng tổng kết tính toán lưới điện hạ thế 3 trạm biến áp Hoàng

Cầu4 , Láng Thượng 3, Thái Hà 6

Bảng 2.1 Giá trị của hệ số kq phụ thuộc vào hệ số cosϕ1 hiện tại và hệ số cosϕ2 mong mưốn

Bảng 2.2 Giá trị của hệ số bq phụ thuộc vào số nấc điều chỉnh và thời gian

Bảng 3.4 Các chỉ tiêu chính trước và sau khi bù của lộ 681 E11:

Bảng 3.5: kết quả tính bù công suất phản kháng sử dụng bộ tụ bù có điều

khiển (SVC) lộ 673E11

Bảng 3.6 Các chỉ tiêu chính trước và sau khi bù của lộ 681 E11:

Bảng 4.1: Giá trị (pu) của điện áp Uc và dòng điện Ic

Bảng 4.2: Giá trị (pu) của điện áp UC1 và dòng điện IC1

Bảng 4.3: Giá trị (pu) của điện áp Uc và dòng điện Ic

Bảng 4.4: Giá trị (pu) của Uc và Ic

Bảng 4.5: Các thông số của bộ lọc hoạt động

Bảng 4.6: Thành phần dũng của súng hài

Liệt kê chữ viết tắt

CSI Current Source Inverters

Bộ biến đổi nguồn dòng

PWM Pulse Width Modulation

Bộ điều khiển biến điệu độ rộng xung

SVC

Static VAR Compensator

Bộ bù tĩnh công suất phản kháng có điều khiển

TCR

Thyristor Controlled Reactor

Bộ kháng điều khiển bằng thyristor

SSO Stationary State Operation

Hoạt động trong trạng thái tĩnh

TSO Transient State Operation

Hoạt động trong trạng thái động

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH HIỆN TRẠNG, ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA

1.1 TÌNH HÌNH HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA:

Quận Đống Đa nằm ở phía Tây Nam Thành phố Hà Nội, cách trung tâm Thành phố 3km, có vị trí quan trọng trong quan hệ với các quận, huyện khác của Thành phố cũng như các địa phương trong cả nước

Về vị trí địa lý :

- Phía Bắc giáp Quận Ba Đình

- Phía Nam giáp Quận Thanh Xuân

- Phía Đông giáp Quận Hai Bà Trưng và Quận Hoàn Kiếm

- Phía Tây giáp Quận Cầu Giấy

Tổng diện tích đất tự nhiên của Quận là 1.008,5ha

Bảng 1-1: Thống kê chi tiết hiện trạng sử dụng đất

Diện tích ( ha )

Tỷ lệ ( % )

Đất các cơ quan Hành chính, sự nghiệp Đất ở Đô thị

Tổng cộng :

34,48 147,90 7,63 73,50 219,53 525,46 1.008,5

3,42 14,67 0,76 7,29 21,76 52,10 100,00

Về hành chính : Quận có 21 phường với tổng số dân là 363.292 người

Bảng 1 2: Thống kê diện tích và dân số các phường của quận Đống Đa.-

TT Tên phường

Diện tích (km 2 )

Dân số (người)

Mật độ (ng/km 2 )

TT Tên phường

Diện tích (km 2 )

Dân số (người)

Mật độ (ng/km 2 )

Phường Văn Miếu

Phường Quốc Tử Giá m

Phường Văn Chương

Phường Hàng Bột

Phường Ô Chợ Dừa

Phường Thổ Quan

Phường Trung Phụng

Phường Khâm Thiên

Phường Phương Liên

Phường Trung Tự

Phường Kim Liên

Phường Phương Mai

Phường Nam Đồng

Phường Quang Trung

Phường Trung Liệt

10,085

14.375 12.271 9.656 18.027 18.492 30.361 18.210 15.883 10.985 16.623 14.335 16.332 20.157 17.944 12.161 24.541 19.145 27.829 21.465 13.572 10.928

363.292

38.957 41.597 50.555 53.973 58.892 26.656 64.120 65.905 59.701 37.952 34.376 48.463 32.722 43.766 29.589 32.164 42.734 29.019 17.480 40.035 46.901

36.023

+ Về khí hậu

Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23,50C đến 24,50C

Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1500mm (mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10)

Độ ẩm trung bình hàng năm là 80%

+ Về kinh tế

Cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch theo hướng công nghiệp hoá hiện đại hoá, tăng tỉ trọng Công nghiệp, Thương mại dịch vụ trong GDP trong đó - tăng nhanh tỉ trọng các sản phẩm có hàm lượng kỹ thuật cao, giảm tương đối

tỉ trọng nông nghiệp

1.1.1 Nguồn điện :

Lưới điện quận Đống Đa nằm trong hệ thống điện của thành phố Hà Nội Các phụ tải tiêu thụ điện của quận được cung cấp chủ yếu từ các trạm 110 KV Thành Công và Phương Liệt Phần lớn phụ tải thuộc phường Quốc Tử Giám, Văn Miếu , Cát linh, Văn Chương, Khâm Thiên, Hàng Bột đã được nâng điện

áp 22 KV được cấp từ trạm 110 KV Giám Một phần phụ tải thuộc phường Khương Thượng, Thịnh Quang, Láng Thượng được cấp điện từ trạm 110 KV Thượng Đình và trạm 110KV Nghĩa Đô

- Trạm 110 Thượng Đình (E5), công suất đặt 66 MVA ( 2×25 +1×16),

có 4 cấp điện áp 110, 35, 22 và 6 KV Trạm được cấp điện bằng đường dây

110 KV mạch kép từ trạm nguồn 220/110/10 KV Hà Đông có công suất đặt

500 MVA (2×250)

- Trạm 110 Nghĩa Đô (E9), công suất đặt 105 MVA (1×40+1×25 +

1×140), có 4 cấp điện áp 110, 22, 11 và 6 KV Trạm được cấp điện bằng đường dây 110 KV mạch kép từ trạm nguồn 220/110/10 KV Hà Đông có công suất đặt 500 MVA (2×250)

- Trạm 110 Thành Công (E11), công suất đặt 50 MVA ( 2×25), có 3 cấp điện áp 110, 11 và 6 KV Trạm được cấp điện bằng đường dây 110 KV mạch

kép từ trạm nguồn 220/110/10 KV Hà Đông có công suất đặt 500 MVA (2×250)

- Trạm 110 Phương Liệt (E13), công suất đặt 50 MVA ( 2×25), có 3 cấp điện áp 110, 11 và 6 KV Trạm được cấp điện bằng đường dây 110 KV mạch kép từ trạm nguồn 220/110/10 KV Mai Động có công suất đặt 250 MVA (2×125)

- Trạm 110 Giám (E14), công suất đặt 126 MVA ( 2×63), có 3 cấp điện

áp 110, 22 và 6 KV Trạm được cấp điện bằng đường dây 110 KV mạch kép

từ trạm nguồn 220/110/10 KV Hà Đông có công suất đặt 500 MVA (2×250)

1T : 40MVA 2T : 63MVA 3T : 25MVA

110KV : 2 22KV : 4

115/11/6,6 115/22/10,5

1T : 40MVA 2T : 25MVA 3T : 40MVA

110KV : 2 22KV 11KV 6KV

Bảng 1-3 Công suất máy biến áp cấp điện cho hệ thống điên cho Quận Đống Đa

Nói chung hệ thống lưới điện truyền tải 110 KV của Đống Đa hiện tại chưa đáp ứng được so với nhu cầu ngày càng tăng của các phụ tải điện Các trạm 110KV đang vận hành trong tình trạng đầy tải, kết cấu của trạm chưa hoàn chỉnh, hệ thống rơle bảo vệ, các máy cắt xuống cấp, khó đảm bảo an toàn cung cấp điện MBA có nhiều cấp điện áp nên việc cấp điện khi có sự cố không linh hoạt

1.1.2 Lưới điện trung thế 6, 10, 22KV

Hiện tại lưới điện trung áp của quận Đống Đa có 3 cấp điện áp 6 KV, 10KV và 22KV

a, Lưới 6 KV:

- Lưới 6 KV các phụ tải được cấp từ trạm 110 KV Thành Công, Thượng Đình và Nghĩa Đô

+Trạm 110 KV Thành Công có các lộ 671, 673, 675, 677, 681- E11 +Trạm 110 KV Thượng Đình có các lộ 681, 691 - E5

+Trạm 110 KV Nghĩa Đô có các lộ 671 - E9

- Tổng số chiều dài đường dây là 49,472 km (trong đó đường dây không DDK là 21,525 km và đường dây cáp ngầm là 27,947 km)

- Tổng số trạm biến áp là 127 trạm/ 130 MBA (trong đó có 56 trạm xây,

61 trạm treo, 5 trạm Kios và 5 trạm cột) Tổng công suất đặt của trạm là

+Trạm 110 KV Phương Liệt có các lộ 970, 971, 973, 976, 980, 981,

982, 989 - E13

- Tổng số chiều dài đường dây là 94,221 km (trong đó đường dây không DDK là 22,568 km và đường dây cáp ngầm là 71,653 km)

- Tổng số trạm biến áp là 292 trạm/ 278 MBA (trong đó có 99 trạm xây,

159 trạm treo, 19 trạm Kios và 12 trạm cột) Tổng công suất đặt của trạm là

121288 KVA

Nhằm mục đích san tải cho E11 nên tại E13 tiến hành cấp 2 đường cáp mới tạo thành mạch vòng san tải cho hai lộ đường dây 976 E11 và 979 E11 thành 2 lộ đường dây 976 E13 và 979 E13 Bàn kính cung cấp điện của các lộ này vẫn còn dài và công suất đặt cho các lộ đường dây tương đôí lớn Do tỷ trọng các trạm công cộng chiếm nhiều nên tổn thất hạ thế của lộ E13 tương đối cao

c, Lưới 22 KV :

- Lưới 22 KV các phụ tải được cấp từ trạm 110 KV Giám và Thượng Đình +Trạm 110 KV Giám có các lộ 471,473,477,479,480,481,482 - E14 +Trạm 110 KV Thượng Đình có các lộ 471, 473 – E5

- Tổng số chiều dài đường dây là 40,003 km (trong đó đường dây không DDK là 1,26 km và đường dây cáp ngầm là 38,743 km)

-Tổng số trạm biến áp là 169 trạm/ 176 MBA (trong đó có 45 trạm xây, 77 trạm treo, 22 trạm Kios và 10 trạm cột) Tổng công suất đặt của trạm là

92380 KVA

Lưới điện cơ bản đã được hoàn chỉnh, các trạm treo đã được thay thế bằng trạm cột và trạm kios Nguồn cấp điện trung thế đã được ngầm hoá và đồng nhất tiết diện dùng cáp XLPE-24KV- M3×240 có đặc tính chống thấm dọc

Kết cấu lưới điện đã tạo được mạch vòng khép kín giữa hai lộ nhưng được vận hành hở, tạo điều kiện cấp điện ổn định, liên tục ,chất lượng điện năng được nâng cao, lưới điện vận hành kinh tế, tổn thất giảm Việc cắt điện

để sửa chữa một trạm bất kỳ thuận lợi hơn do không phải cắt điện toàn bộ đường trục để sửa chữa

Bảng I-4: Chi tiết phạm vi cấp điện, hệ số mang tải của các đường dây 6, 10, 22kV trên địa bàn Quận Đống Đa

1 Lộ 681 E5 : 3.430 7 1.760 Cấp điện : N.Tư Sở, Q.Trung Tr Liệt, Thịnh Quang, L.Thượng

2 Lộ 691 E5 : 10.060 22 5.000 Th.Quang, L.Hạ, L.ThượngCấp điện : N.Tư Sở, Trung Liệt,

3 Lộ 693 E5 : 895 3 470 Cấp điện : Ngã Tư Sở, Thịnh Quang, Trung Liệt

4 Lộ 471 E5 : 9.170 17 4.900 Cấp điện : Ngã Tư Sở, Trung Liệt, Khương Thượng

5 Lộ 671 E9 : 2.780 6 1.500 Cấp điện : Láng Thượng

6 Lộ 671 E11 : 6.220 16 3.300 Khâm Thiên, Trung Phụng Cấp điện : Ô Chợ Dừa,

7 Lộ 673 E11 : 8.260 15 4.100 N Đồng, Tr.Phụng, Ph.Liên Cấp điện : Ô Chợ Dừa, T.Quan

8 Lộ 675 E11 : 10.900 26 5.900 T.Quan, Q.Trung, Trung Liệt Cấp điện : H.Bột, Ô C.Dừa,

9 Lộ 677 E11 : 9.670 25 5.300 Quang Trung, Trung Liệt Cấp điện : Ô.Ch.Dừa, N.Đồng,

10 Lộ 681 E11 : 5.450 12 3.000 Cấp điện : Láng Hạ, Láng Thượng

11 Lộ 971 + 972 E11 : 4.260 2 2.400 Cấp điện : Đài C2, Đài truyền hình Hà Nội, Đài Truyền hình VN

12 Lộ 974 E11 : 22.335 56 10.400 Láng Thượng Cấp điện : Láng Hạ,

13 Lộ 975 E11 : 22.830 63 9.900 Láng Hạ, Láng Thượng Cấp điện : Tr.Liệt, Thịnh Quang,

14 Lộ 982 E11 : 2.820 3 1.600 Trung Liệt Cấp điện : Quang Trung,

15 Lộ 984 E11 : 180 1 110 Cấp điệnBa Đình

16 Lộ 970 E13 : 10.505 30 5.800 Cấp điện : Trung Tự, Kim Liên, Nam Đồng, Trung Liệt

17 Lộ 971 E13 : 3.900 12 2.200 Kim Liên Cấp điện : Trung Tự,

18 Lộ 973 E13 : 18.665 28 8.800 Trung Tự, Kim Liên Cấp điện : Phương Mai,

19 Lộ 976 E13 : 15.640 41 7.800 Cấp điện : T.Tự, K.Liên, N.Đồng Q.Trung, Tr.Liệt, Kh Thượng

20 Lộ 980 E13 : 5.670 16 3.200 Cấp điện : Phương M ai

T Tên lộ

Công suất

S ố trạm ( Trạm ) Pmax cho Quận ( kW )

Phạm vi cấp điện

21 Lộ 981 E13 : 2.220 5 1.200 Trung Phụng, Phương Liên Cấp điện : Khâm Thiên,

22 Lộ 982 E13 : 10.520 24 5.700 Cấp điện : Phương M ai, K.Liên, Trung Tự, Phương Liên

23 Lộ 989 E13 : 5.535 13 3.000 Cấp điện : Phương M ai, Khương Thượng

24 Lộ 471 E14 : 1.660 3 900 Cấp điện : Cát Linh

25 Lộ 473 E14 : 11.950 17 6.500 Ô Chợ Dừa, Láng ThượngCấp điện : Cát Linh, H.Bột,

26 Lộ 477 E14 : 1.050 3 600 Văn Miếu Cấp điện : Cát Linh,

27 Lộ 479 E14 : 11.910 25 6.400 Cấp điện : Cát Linh, Q.Tử Giám Văn Chương, Hàng Bột

28 Lộ 480 E14 : 19.195 42 9.400 Dừa, Thổ Quan, Khâm Thiên Cấp điện : QTGiám, H.Bột, Ô.C

29 Lộ 481 E14 : 7.150 14 4.000 Cấp điện : Cát Linh, Quốc Tử Giám

30 Lộ 482 E14 : 17.340 38 9.200 Văn Chương, Khâm Thiên Cấp điện : Cát Linh, Văn M iếu,

31 Lộ 484 E14 : 800 1 500 Cấp điện : Cát Linh

giữa nhiều chủng loại dây, cáp trên cùng môt tuyến nên độ ổn định cấp điện không cao

Bảng 1.5 Khối lượng đường dây hiện có của quận Đống Đa

STT Loại trạm Số trạm/số máy/Tổng dung lượng (KVA)

1.1.3 Lưới điện hạ thế 0.4 KV và công tơ:

a.Đường dây 0.4 KV:

Lưới điện hạ thế quận Đống Đa có tổng chiều dài 229,016 Km cấp điện

áp 380/220 V 3 pha 4 dây gồm nhiều chủng loại :

- Cáp cao su tiết diện 4×25, 4×50, 4×70, 4×95, 4×120

Bảng 1.7 Bảng thống kê đường dây hạ thế

Do quận Đống Đa đa số là các khu tập thể cao tầng và phụ tải cơ quan chiếm tỉ trọng lớn do đó chưa được tập trung cải tạo hạ thế, vì vậy lưới điện nhiều nơi mang tính chắp vá, hệ thống dây điện chằng chịt, không đảm bảo tính an toàn cấp điện, đặc biệt còn có nhiều đoạn dây nổi, dây trần đi sát gần khu nhà ở, làm tăng khả năng sự cố khi mùa mưa bão, nguy hiểm đến tính mạng con người và tài sản

Tổng số công tơ quận Đống Đa (tình đến ngày31/12/2007) là 97.611 công tơ trong đó :

- Công tơ 1 pha : 103.681 công tơ

- Công tơ 3 pha(P) : 3.480 công tơ

- Công tơ điện tử : 317 công tơ

1.1.4 Tình hình sử dụng điện hiện tại.

+ Tổng số khách hàng sử dụng điện thuộc địa bàn quận Đống Đa:

Điện Lực Đống Đa đang quản lý là 106.953 khách hàng với tổng số công

tơ là 107.479 công tơ

+ Tỷ trọng các loại phụ tải theo như báo cáo kinh doanh của Điện Lực Đống Đa được phân bố như sau:

- Công nghiệp và thương nghiệp : 82.554.398(23%)

- Sinh hoạt và tiêu dùng : 258.431.158(72%)

- Các hoạt động khác : 17.946.608(5 %)

+ Tổng số trạm biến áp hiện Điện Lực đang quản lý :

566 trạm với dung lượng : 308.385 MVA

Trong đó:

Trạm công cộng và bán công cộng: 370 trạm/386 máy

với dung lượng: 186.430KVA

Trạm biến áp khách hàng : 196 trạm/214 máy

với dung lượng : 121.955 KVA

+ Các lộ đường dây trung áp :

Điện lực Đống Đa tính đến tháng 12 năm 200 hiện đang quản lý vận 8 hành 26 lộ đường dây trung áp với 3 cấp điện áp 6, 10, 22 KV trong đó quản

lí vận hành chính là 23 lộ thuộc các trạm trung gian E14, E11, E13 là các lộ

5 lộ 22 KV thuộc E14

12 lộ 10 KV thuộc E13 và E11

5lộ 6KV thuộc E11

Còn 5 lộ đường dây còn lại thuộc E5 và E9 do các Điện Lực Thanh Xuân và Cầu Giấy quản lý, giao nhạu với Đống Đa qua các ranh giới thuộc 2 cấp điện áp là 6 và 22KV

+ Thống kê tổng chiều dài các dây và cable ngầm 6, 10, 22 KV mà điện lực đang quản lý:

- Đường dây trung thế nổi : 50,231 Km

Bảng 1.8 Các trạm bù hiện có trên địa bàn Điện Lực Đống Đa quản lý:

1.2: ĐÁNG GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT HIỆN TẠI CỦA QUẬN ĐỐNG ĐA :

1.2.1 Đánh giá chỉ tiêu kĩ thuật lưới điện trung áp

1.2.1.1 Sơ đồ thay thế để tính toán :

Căn cứ vào phương thức vận hành của từng lộ mà ta tách riêng từng lộ để tính toán Các tính toán sẽ dựa trên sơ đồ thay thế mạng điện Thành lập sơ đồ

thay thế bao gồm lựa chọn sơ đồ thay thế cho các phần tử của mạng điện, tính toán các thông số của chúng và chắp nối chúng lại với nhau

a.Sơ đồ đẳng trị của đường dây

Với R, X là trở và kháng của đường dây, ta có sơ đồ thay thế:

Việc xác định trị số của r0 và x0 có thể tra trong sổ tay kĩ thuật

Hình 1.2

- Điện trở R trong sổ tay có thể xác định theo nhiệt độ môi trường là

200C và ở nhiệt độ khác thì điện trở cũng khác đi

- Điện kháng X thay đổi theo khoảng các giữa các pha:

D

=

Với D1, D2, D3 là khoảng cách giữa các pha

b.Sơ đồ thay thế của máy biến áp:

Các máy biến áp thường dùng là máy biến áp 2 cuộn dây và máy biến áp

tự ngẫu Với lưới trung áp thường dùng máy biến áp 2 cuộn dây do đó ta lập

sơ đồ thay thế của máy biến áp 2 :

Hình 1.3

Rb

BbG

X

Theo cấu trúc sơ đồ : Zb= Rb + j Xb Yb= Gb + j Bb

Trong đó : Rb, Xb, Gb, Bb được xác định theo công thức sau:

Khi tính toán gần đúng có thể dùng sơ đồ thay thế MBA 2 cuộn dây như sau:

2 2 dm

dm N b

S

U P

= 20

dm b

U U X

×

×

= 100

U

S I B

×

×

=

Hình 1.3 Trong đó : +∆S0 đặc trưng cho tổn thất công suất không tải

100

0 0

Q S

×

=

∆c.Hệ số Kt:

Là tỉ số giữa công suất cực đại của phụ tải và công suất của MBA:

Kt=

BA

pt S S

d.Thời gian tổn thất công suất cực đại:

Đại lượng τ được xác định khi đã biết Cos ϕ và Tmax của lưới điện theohàm quan hệ :

τ =f(Cos ϕ, Tmax) hoặc được tính theo công thức gần đúng :

0 0

∆

τ =(0.124 + 0.0001 Tmax)2.8760 e.Hệ số Cos ϕ

Hệ số Cos ϕ trung bình được xác định dựa vào trị số thống kê của đồng hồ

đo công suất tác dụng và phản kháng tại các thời điểm khác nhau trong năm :

)

(cos cos

i

i i

P

P

ϕ ϕ

Ngoài ra hệ số công suất Cos ϕ còn có thể xác định theo công thức:

PK TD

TD A A

A +

1 MBA

S

∆

2 MBA

S

∆

0 D S

01 D

01 D Z

1 pt

i D

S S0i ' Si12

D

3 MBA S

∆

MBAi S

∆

- ∆P, ∆Q là tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng trên đường dây và trong máy biến áp

S1= ∆ SB1 + S pt 1 S1’= S2’+∆ SD1 + S1

S2=∆ S B2 + Spt 2 S2’= S3’+∆ SD2 + S2

Si= ∆ SBi + S pti Si’= S’i +1 +∆ SD, +i 1 + S i

- S1… Si là công suất đầu vào của các máy biến áp thứ i (KVA)

- ∆ S01…∆ Si − 1 , i là tổn thất công suất trên đoạn đường dây D01…

Di − 1 , i(KVA)

- S1’… Si’ công suất sau khi đi qua các đoạn đường dây 01;…;i- 1,i

- ∆ SB1…∆ SBi là tổn thất công suất các máy biến áp 1…i

- Spt1… Spti là công suất phụ tải tại các nút thứ 1…i

* Tổn thất công suất trên đường dây

2 2

2 2

* Tổn thất điện năng trên đường dây :

∆ AD=∆ PD.τTrong đó :

+∆ AD tổn thất điện năng trên đường dây +∆ PD tổn thất công suất lớn nhất trên đường dây

+τ thời gian tổn thất công suất lớn nhất trên đường dây(h)

*Tổn thất điện áp trên đường dây:

∆UDi=

dm U

X Q R P 10

.

3 +

Trong đó :

+∆UDi : Tổn thất điện áp trên nhánh thứ i

+P,Q : Là công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đoạn đường dây

+R,X: Là điện trở và điện kháng của đường dây

• Tổn thất công suất , tổn thất điện năng và tổn thất điện áp trong MBA 2 dây quấn

Xét tổng quát cho trạm biến áp có n MBA vận hành song song:

S n

S U 100

2 max

Tổn thất điện năng trong trạm :

S max

)2.τTrong đó :

+∆P B,∆QB là tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng trong MBA (KW, KVAr)

+∆P0,∆Q0 là tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng không tải trong MBA (KW, KVAr)

+∆P N,∆QN là tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng của MBA khi ngắn mạch (KW, KVAr)

+∆AMBA là tổn thất điện năng trong MBA (KWh)

+Sdm là công suất định mức của MBA (KVA)

+ Sptmax là công suất lớn nhất của phụ tải

Ta lấy t = 8760 h(coi MBA vận hành suốt năm ), do đó ta có :

τ=(0.124 + 0.0001 Tmax)2.8760

Ta gỉa thiết rằng tất cả các TBA đều có cùng công suất định mức(Sdm)

* Tổn thất điện áp trong MBA : Được xác định theo công thức sau:

10

.

2 3 dm

B B B B

U

X Q R

(%) Trong đó :

+PB, QB là công suất tác dụng và công suất phản kháng do MBA truyền tải (KW,KVAR)

+ RB,X B là điện trở và điện kháng của MBA (Ω)

+Udm là điện àp định mức của MBA (KV)

Muốn quy đổi về cấp tổn thất điện áp nào đó thì ta phaỉ quy đổi R,X về cấp điện áp đó

3 Ví dụ minh hoạ Tinh toán cho lộ 681: - E11(xem phần phụ lục 2)

* Tổn Thất điện áp và tổn thất điện năng của toàn lưới trung áp

Tính toán tương tự cho các lộ còn lại ta có bảng tông kết tính toán của lưới trung áp quận Đống Đa như sau:

1.2.2 Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của lưới hạ áp :

Lưới hạ áp của các hộ tiêu thụ của quận Đống Đa khá phức tạp Để đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của lưới hạ áp thì việc tính toán toàn bộ lưới hạ áp đòi hỏi khối lượng tính toán rất lớn Do vậy trong khuôn khổ luận văn này chỉ trình bầy phương pháp tính toán và tình mẫu cụ thể cho 3 lưới điện hạ áp thuộc 3 trạm biến áp để qua đó có được đánh giá về chỉ tiêu kỹ thuật của lưới

hạ áp của quận Đống Đa

Tính toán tổn thất điện năng, công suất và điện áp tương tự như trên, ta

có bảng tổng hợp chỉ tiêu của lưới hạ thế của 3 trạm như sau :

1.3 NHẬN XÉT VỀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LƯỚI TRUNG , HẠ ÁP:

Qua tính toán các thông số kỹ thuật lưới trung áp và hạ áp của quận Đống Đa ta có thể thấy một điểm chung còn tồn tại là lưới điện trung và hạ áp của quận phát triển chưa theo hướng quy hoạch chung của thành phố

Lưới điện trung thế chủ yếu được cấp điện từ trạm 110 KV (E11), chỉ

có một số rất ít trạm biến áp phân phố được lấy nguồn 10 KV từ trạm (E5).Các lộ đường dây trung thế đã cũ nát, đa số được xây dựng từ những năm 1954 nên chất lượng đường dây xuống cấp, cột điện thấp, chất lượng kém Đường dây trung thế sử dụng nhiều cấp điện áp khác nhau nên trên lưới điện có rất nhiều chủng loại dây khác nhau gây khó khăn cho việc quản lý và vận hành

Đường dây trung áp chủ yếu là lưới điện hình tia hoặc lưới điện mạch vòng nhưng được vận hành hở Thêm vào đó là tình trạng chắp vá của các lộ đường dây trung áp, qua tải các máy biến áp, hành lang an toàn của đường dây bị vi phạm nghiêm trọng dẫn đến việc cung cấp điện không đảm bảo, độ

ổn định của hệ thống kém

Lưới điện hạ áp tuy gần đây đã được cải tạo, nâng công suất cũng như san tải ở một số trạm nhưng nhìn chung vẫn đang trong tình trạng qúa tải do dây dẫn tiết diện nhỏ dẫy đến tổn thất công suất, điện áp và điện năng còn cao, nhiều lộ quá chỉ tiêu, không đảm bảo về mặt kĩ thuật cũng như kinh tế

CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

CHO QUẬN ĐỐNG ĐA

2.1.1 Khái niệm chung.

Hiện nay, chất lượng điện năng đã trở thành vấn đề rất quan trọng Ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong điều khiển tự động và các thiết bị điện-điện tử ngày càng phát triển đã làm tăng sự quan tâm đến chất lượng điện năng trong những năm gần đây và đi cùng là sự phát triển của các thuật ngữ

để miêu tả các hiện tượng này Ở đây sẽ miêu tả các thuật ngữ được sử dụng

để miêu tả về chất lượng điện năng Định nghĩa đầu tiên của “ Chất lượng

điện năng ” được biết đến bởi nghiên cứu của U.S Navy năm 1968 đã đưa ra

một cái nhìn tổng quan về chất lượng điện năng, bao gồm cách sử dụng thiết

bị giám sát và các hiện tượng giả thiết sử dụng dao cách ly chuyển dịch tĩnh Sau đó là một số định nghĩa về chất lượng điện năng trong mối quan hệ tương

quan với truyền tải hệ thống điện Trong những năm 1970 “ Chất lượng điện

áp cao” đã được quan tâm như là một mục đích của thiết kế hệ thống điện

công nghiệp, cùng với “độ an toàn”, “độ tin cậy phục vụ” và “Chi phí cho

hoạt động khởi động thấp” Cùng thời gian định nghĩa về chất lượng điện

năng đã được sử dụng tại các nước thuộc khối Liên Xô cũ, chủ yếu là sự xem xét sự biến đổi chậm trong biên độ của điện áp

Hai chỉ tiêu để đánh giá chất lượng điện năng của hệ thống điện (HTĐ)

là tần số f và điện áp U trên cực của các thiết bị sử dụng điện năng

Mỗi hệ thống điện làm việc với một giá trị định mức của tần số và nhiều cấp điện áp định mức khác nhau, trong đó có một cấp điện áp phân phối

trực tiếp điện năng cho các thiết bị dùng điện Tần số luôn có giá trị như nhau trong toàn HTĐ Ngược lại ngay trong cùng một cấp, giá trị điện áp tại các điểm trong mạng điện có thể khác nhau Do có tổn thất điện áp trong mạng điện, nên thường điện áp ở gần nguồn có giá trị lớn hơn ở xa nguồn

Mỗi thiết bị dùng điện được thiết kế để làm việc ở gần giá trị tần số định mức của HTĐ và giá trị điện áp bằng hoặc lân cận giá trị định mức của một cấp điện áp phân phối nào đó, đó là điện áp định mức của nó Như vậy đối với các thiết bị dùng điện chỉ rõ điện áp định mức của nó

Chất lượng điện năng được đảm bảo nếu thiết bị dùng điện được cung cấp ở tần số định mức của HTĐ và với điện áp định mức của thiết bị đó

Nhưng việc bảo đảm tuyệt đối ổn định tần số và điện áp trong một quá trình vận hành là không thể thực hiện được do các nhiễu loạn thường xuyên trong HTĐ và do sự phân phối không đều điện áp trong mạng điện Cho nên chất lượng điện năng vẫn được xem là đảm bảo nếu tần số và điện áp biến đổi trong phạm vi cho phép quanh giá trị định mức Phạm vi này được quy định trên cơ sở đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của thiết bị dùng điện và các tiêu chuẩn về độ lệch điện áp và tần số Khi giá trị thực tế của tần số và điện áp vượt ra ngoài độ lệch cho phép phải tiến hành các biện pháp điều chỉnh

Độ lệch điện áp hoặc tần số được định nghĩa là hiệu số giữa giá trị đo được và giá trị quy định, chẳng hạn ∆U =

2.1.2 Việc điều chỉnh điện áp trong mạng điện rất phức tạp.

Mỗi mức cân bằng P và Q trong hệ thống điện xác định một giá trị của tần số và điện áp Khi sự cân bằng bị phá hoại tần số và điện áp sẽ biến đổi cho đến khi xác lập sự cân bằng mới, ứng với các giá trị xác lập mới của tần

Công suất P được xem chủ yếu là đủ khi tần số của HTĐ bằng giá trị định mức Khi thiếu công suất P tần số giảm đi và ngược lại Sự cân bằng công suất P có tính chất toàn hệ thống điện

Công suất phản kháng được xem là đủ khi điện áp ở các nút phụ tải nằm trong giới hạn cho phép Khi thiếu công suất Q điện áp sẽ giảm thấp và ngược lại Sự cân bằng công suất Q vừa có tính chất hệ thống, vừa có tính chất cục bộ Sự cân bằng công suất Q toàn HTĐ được đánh giá bởi mức điện

áp trung bình từng địa phương Như vậy công suất phản kháng có thể thừa ở chỗ này nhưng thiếu ở chỗ khác trong HTĐ

Điều kiện cần thiết để có điều kiện điều chỉnh được tần số và điện áp là trong HTĐ phải có đủ công suất tác dụng và phản kháng để đáp ứng nhu cầu luôn biến đổi của phụ tải và bù vào tổn thất trong quá trình sản xuất và truyền tải điện năng

Điều chỉnh tần số có thể thực hiện tập trung ở bất cứ nhà máy điện nào Ngược lại điều chỉnh điện áp không thể tiến hành tập trung mà phải thực hiện

ở chỗ thiếu công suất phản kháng

Để điều chỉnh điện áp có thể thay đổi cân bằng công suất P và cân bằng công suất Q nhưng chủ yếu được thực hiện bằng cách thay đổi cân bằng công suất Q

Việc điều chỉnh điện áp luôn luôn là thời sự đối với các cơ quan thiết

kế và vận hành mạng điện

2.1.3 Ảnh hưởng của chất lượng điện năng đến sự làm việc của phụ tải:

Khi các chỉ tiêu chất lượng điện năng lệch ra khỏi giá trị định mức thì các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của thiết bị dùng điện sẽ kém đi làm cho các quá trình công nghệ bị ảnh hưởng gây ra thiệt hại về kinh tế Nếu các chỉ tiêu chất lượng điện năng lệch quá nhiều so với giá trị quy định sẽ làm hư hỏng thiết bị, gây ra thiệt hại kinh tế lớn

2.1.4 Tiêu chuẩn chất lượng điện năng

Độ lệch điện áp: Độ lệch điện áp trên cực các thiết bị dùng điện so với điện áp định mức của mạng điện được định nghĩa là:

U

∆ tb =

dm

dm t

Độ lệch điện áp được quy định như sau:

- Đối với động cơ điện ở các xí nghiệp công nghiệp

2.2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP THEO ĐỘ LỆCH

Chất lượng điện năng của hệ thống điện chủ yếu là tần số và điện áp Khi đảm bảo sự cân bằng giữa công suất phát từ các nguồn điện và nhu cầu phụ tải, chế độ làm việc ổn định của hệ thống điện được xác lập Điều đó được thể hiện bởi các giá trị duy trì của tần số trong hệ thống và điện áp tại các nút chủ yếu của mạng điện cao áp và đây cũng là hai trong tập thông số trọng thái của hệ thống điện

Tần số là một thông số có tính chất hệ thống Ngược lại việc quản lý chất lượng điện áp về nguyên tắc phải được thực hiện phân tán và theo nhiều cấp khác nhau trong mạng điện nhằm đạt các chỉ tiêu về độ lệch tuyệt đối so với giá trị điện áp yêu cầu, về khoảng thời gian xảy ra độ lệch, về hậu quả của

độ lệch Nghĩa là đây cần đánh giá sự kiện sai lệch về chất lượng điện áp trong không gian 3 chiều: chiều rộng của cường độ, chiều dài của thời gian

(còn gọi là đánh giá tích phân) và chiều sâu của hiệu quả (thiệt hại kinh tế) Tuy nhiên những chỉ tiêu trên đây được thực hiện trong những ràng buộc cụ thể về cấu trúc hệ thống, khả năng thiết bị, vốn đầu tư

Điều chỉnh điện áp theo độ lệch là nhằm đảm bảo sao cho độ lệch điện

áp so với điện áp định mức ở tất cả các thiết bị dùng điện nằm trong phạm vi cho phép

Chất lượng điện áp phải được đảm bảo ở mạng điện hạ áp phía sau TPP,

và phải được đảm bảo ở trên cực các thiết bị dùng điện sử dụng điện áp cao hơn nếu có

Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phương pháp sau:

1 Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện kích thích

2 Điều chỉnh điện áp ra của máy biến áp tăng áp và hạ áp bằng cách đặt đầu phân áp cố định hoặc điều áp dưới tải

3 Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh và biến áp bổ trợ

4 Đặt các thiết bị bù ngang có điều chỉnh để thay đổi tổn thất điện áp trên đường dây có thể dùng bộ tụ điện, máy bù đồng bộ hoặc động cơ điện đồng bộ có điều chỉnh kích từ

5 Đặt thiết bị bù dọc trên đường dây để thay đổi điện kháng đường dây nhằm thay đổi tổn thất điện áp

6 Thay đổi cấu trúc lưới và phương thức vận hành

Về địa điểm thực hiện điều chỉnh điện áp có thể ở nhà máy điện, trên mạng điện khu vực và ở mạng điện địa phương hoặc đặt tại thiết bị dùng điện

Theo bản chất vật lý, chỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoặc tăng thêm nguồn công suất phản kháng (các phương pháp 1 và 4) hoặc phân

bổ lại công suất phản kháng trong mạch điện (các phương pháp còn lại) phương pháp này chỉ có hiệu quả khi hệ thống điện có đủ công suất phản kháng Khi hệ thống điện thiếu công suất phản kháng phương pháp duy nhất

để điều chỉnh điện áp là tăng thêm các nguồn công suất phản kháng

Do sự phức tạp về cấu trúc của hệ thống điện về chế độ làm việc của phụ tải và sự phân cấp trong thiết kế, thi công và quản lý vận hành, việc điều chỉnh điện áp một cách thống nhất trong toàn hệ thống điện là không thể thực hiện được Nhiệm vụ điều chỉnh điện áp được phân chia cho từng khu vực của

hệ thống điện: ở nhà máy điện, mạng điện khu vực và mạng điện địa phương

Ở mỗi khu vực việc điều chỉnh điện áp nhằm đảm bảo các yêu cầu về điện áp

ở đầu ra được tiêu chuẩn hoá Ở nhà máy điện điều chỉnh điện áp nhằm đảm bảo điện áp vào của mạng điện khu vực, khi điều chỉnh phải chú ý đến chất lượng điện áp các phụ tải tự dùng mạng điện khu vực phải đảm bảo điện áp Ở

ra của các trạm khu vực đã được quy định Mạng điện địa phương trực tiếp cung cấp điện năng cho phụ tải, nên việc điều chỉnh điện áp ở đây rất quan trọng và là nhiệm vụ chính để đảm bảo chất lượng điện áp nói chung Việc tối

ưu hoá chế độ điện áp chủ yếu tiến hành ở khu vực này

Có 2 phương thức điều chỉnh điện áp là điều chỉnh tập trung và điều chỉnh cục bộ Điều chỉnh tập trung nhằm thay đổi mức điện của toàn khu vực, còn điều chỉnh cục bộ chỉ thay đổi mức điện áp của một bộ phận nào đó của mạng điện Trong thực tế để đảm bảo chất lượng điện áp thường kết hợp cả hai phương thức này

Khi tính toán điều chỉnh điện áp chỉ cần xét hai chế độ đặc trưng của phụ tải, đó là chế độ công suất cực đại (max) và chế độ công suất cực tiểu