Chất lượng điện năng

Mất điện ỏp cú thể là kết quả của sự cố trong hệ thống điện, sự khụng hoạt động của thiết bị và cỏc sự cố trong điều khiển.. Sụt giảm điện ỏp là một quỏ trỡnh diễn ra trong thời gian ngắ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN HỮUTHĂNG CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYẤN NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN HÀ NỘI - 2005 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205117611000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN HỮUTHĂNG CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYẤN NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS – TS TRẦN BÁCH HÀ NỘI - 2005 môc lôc Trang Trang phụ bìa Mở đầu Chơng 1: Tổng quan chất lợng điện 1.1 Tại phải quan tâm đến chất lợng điện 1.2 Chất lợng điện năng, chất lợng điện áp 1.3 Tổng quan chất lợng điện Chơng 2: Các vấn đề chất lợng điện 2.1 Sụt giảm điện áp điện áp 21 2.2 Quá điện áp độ 34 2.3 Sóng hài 41 2.4 Dao động điện áp 56 Chơng 3: sử dụng EMTP (ElectroMagnetic transients program) Mô hệ thống điện 3.1 Giới thiệu chơng trình ATP- EMTP 70 3.2 Mô hƯ thèng ®iƯn sư dơng ATP- EMTP 74 3.3 VÝ dụ mô hệ thống điện sử dụng ATP- EMTP 82 3.4 Một số điểm cần ý sử dụng chơng trình ATP- EMTP 83 Chơng 4: đIều chỉnh đIện áp sử dụng thiết bị bù có đIều khiển tcr 4.1 Mô hình toán 85 4.2 Mô phần tử mô hình sử dụng ATP- EMTP 89 4.3 Kết mô Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 108 Mở đ ầu M U L ý d o lựa ch ọn đ ề t i Chất lượng điện ngày trở thành vấn đề quan tâm hệ thống nguồn tải hệ thống điện Từ năm 1980 đến nay, chất lượng điện từ thông dụng công nghiệp lượng Cùng với gia tăng việc sử dụng hệ thống thiết bị hệ mới, máy phát phân phối, xuất thiết bị đo lường chất lượng điện năng…Việc nghiên cứu chất lượng điện năng, yếu tố tác động giải pháp để nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện vấn đề cần thiết Đối ttư ợn g v p hạạm v i n gh iên cứu Đối tượng luận văn tập trung nghiên cứu nhóm vấn đề liên quan đến chất lượng điện bao gồm: Sụt giảm điện áp điện áp, điện áp độ, sóng hài dao động điện áp Qua nghiên cứu nhóm vấn đề liên quan đến chất lượng điện để tìm giải pháp để hạn chế vấn đề liên quan đến chất lượng điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Bên cạnh đó, luận văn xây dựng mơ hình tính tốn thiết bị bù có điều khiển TCR sử dụng chương trình EMTP (Electromagnetic Transients Program) để tính tốn tác động TCR việc điều chỉnh điện áp cắt tải hệ thống điện Bố ccục củ a L uận vă n Ngoài phần mở đầu kết luận, luận văn chia thành chương với kết cấu chương sau: Chương 1: Tổng quan chất lượng điện Chương 2: Các vấn đề chất lng in nng t rần hữu thăng - c ao họ c hệ thống ện 2003 Mở đ ầu Chương 3: Sử dụng EMTP (ElectroMagnetic Transients Program) mô hệ thống điện Chương 4: Điều chỉnh điện áp sử dụng thiết bị bù có điều khiển TCR Tác giả xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn thầy giáo PGS TS Trần Bách, Bộ môn Hệ thống điện- Trường ĐHBKHN tận tình hướng dẫn suốt thời gian qua Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm đào tạo sau đại học, Bộ môn Hệ thống điện trường ĐHBKHN, Phòng Quy hoạch Lưới điện- Viện Năng lượng, gia đình bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Vì thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu cịn mẻ nên luận văn khơng tránh khỏi cịn thiếu sót hạn chế Tác giả mong nhận nhiều góp ý thầy giáo v cỏc bn t rần ần hữu ữu th ăng - c ao hä c hƯ thèng ®i Ưn 2003 ch-¬n ¬ngg - t ỉng quan vỊ chÊtt l -ợngg ện năngg C h n g 1: Tổ n g q u a nn c hhất lượn g điện n ăng 1.1 T ạii cchú ng t a p hải qu a n tâ m m đếến ch ấất lư ợng điệ n năn g [7] Gần chất lượng điện trở thành vấn đề quan trọng, khứ chất lượng điện quan tâm Các công ty điện lực toàn giới thập kỷ gần hoạt động phát triển định nghĩa chất lượng điện ngày Định nghĩa “chất lượng điện năng” biết đến nghiên cứu U.S Navy xuất năm 1968 Cuốn sách đưa nhìn tổng quan chất lượng điện năng, bao gồm cách sử dụng thiết bị giám sát tượng giả thiết sử dụng dao cách ly chuyển dịch tĩnh Sau vài xuất khác xuất hiện, chúng sử dụng định nghĩa chất lượng điện mối quan hệ tương quan với truyền tải hệ thống điện Trong năm 1970 “Chất lượng điện áp cao” quan tâm mục đích thiết kế hệ thống điện cơng nghiệp, với “độ an tồn’’, “độ tin cậy phục vụ’’ “Chi phí cho hoạt động khởi đầu thấp’’ Cùng thời gian định nghĩa chất lượng điện sử dụng nước thuộc khối Scandinavian nước thuộc khối Liên Xô cũ, chủ yếu xem xét biến đổi chậm biên độ điện áp Các định nghĩa chất lượng điện gần giải thích nhiều cách, khó nói định nghĩa có Các nguyên nhân cho tăng quan tâm chất lượng điện là:  Các thiết bị ảnh hưởng nhiều với cân điện áp Các thiết bị điện điện tử bị ảnh hưởng cân điện áp nhiều so với trước Khơng có thiết bị bị ảnh hưởng mà công ty bị ảnh hưởng tổn thất thời gian sản xuất kéo theo giảm chi phí xảy cõn bng in ỏp Hu qu t rần ần hữu ữu th ăng c ao họ c hệ tthốngg ện 200033 ch-ơn ơng - tổn quan ch chấất l -ợ ng điệnn nă dn n mt s mt cung cp ngun in lớn Trong thị trường nội địa, điện coi quyền lợi phải thực  Các thiết bị gây cân điện áp Thiết bị thường phản ứng nhanh với cân điện áp cung cấp Các thiết bị điện tử không chịu ảnh hưởng cân điện áp mà gây cân với tải khác hệ thống Sự gia tăng việc sử dụng thiết bị truyền độngbiến đổi gia tăng cân điện áp Vấn đề dịng khơng sin chỉnh lưu đổi điện Dịng vào khơng chứa thành phần tần số (50Hz 60Hz) mà thành phần sóng hài với tần số tương đương bội số tần số Dao động điều hồ dịng điện dẫn đến thành phần hài nguồn cung cấp Các thiết bị tạo dao động điều hoà, gần số lượng biến đổi điện tử tăng mạnh, không truyền động điều chỉnh tốc độ lớn mà kể thiết bị điện tử nhỏ, gây lượng lớn dao động điện áp điều hoà  Sự gia tăng cần thiết cho tiêu chuẩn hoá tiêu chuẩn thực Trước khách hàng dùng điện không ý, điện áp cân điện áp khác phần thoả thuận khách hàng với công ty Điện lực, khách hàng định đâu nguyên nhân Bất kỳ khách hàng khơng hài lịng với độ tin cậy chất lượng điện phải trả cho cơng ty cung cấp để tăng khả cung cấp Ngày tầm quan trọng khách hàng tăng lên, công ty Điện lực không cần làm gim lng mt cõn bng in t rần ần hữu ữu tth ăng c ao họcc hệ tthốngg ®iƯ Ưn 200033 ch-¬n ¬ng - tỉn ỉng quan ch chấất l -ợ ng điệnn nă áp phải xác định cách hay cách khác Điện xem sản phẩm với đặc điểm xác định đo lường, dự báo, đảm bảo, phát triển Đây yếu tố xúc tiến cho chiều hướng tư nhân hoá bãi bỏ quy định ngành công nghiệp điện Trong khứ khách hàng có hợp đồng với ngành điện để nhận lượng điện với chất lượng độ tin cậy Ngày nay, khách hàng lựa chọn nhà cung cấp điện có chất lượng Chỉ cần khách hàng có hợp đồng với công ty cung cấp điện địa phương, nơi đảm bảo cung cấp điện với chất lượng độ tin cậy Bên cạnh đáp ứng phải có hợp đồng để cơng ty cung cấp đảm bảo đáp ứng chất lượng tin cậy  Các công ty điện lực muốn cung cấp sản phẩm chất lượng Hầu hết công ty điện lực muốn cung cấp sản phẩm có chất lượng đến khách hàng, tận tâm thực điều thập kỷ gần Thiết kế hệ thống với độ tin cậy cung cấp điện lớn, với giá thành giới hạn, nhiệm vụ kỹ thuật yêu cầu ngành công nghiệp điện triển vọng tương lai  Điện cung cấp đảm bảo chất lượng cao Các tượng sụt giảm điện áp dao động điều hoà phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng nguồn cung cấp Trong hầu công nghiệp (Châu Âu, Bắc Mỹ, Đơng Á) gián đoạn cung cấp điện thời gian lớn xảy Tại nước cung cấp điện có độ không sẵn sàng cao, khoảng 2h ngày, chất lượng điện không xem vấn đề lớn  Chất lượng điện đo lường Khả thiết bị điện tử đo thể dạng sóng làm tăng quan tâm đến chất lượng điện Trước õy cỏc t rần ần hữu ữu tth ăng c ao häcc hƯ tthèngg ®iƯ Ưn 200033 ch-¬n ¬ng - tỉn ỉng quan vỊ ch chÊÊt l -ợ ng điệnn nă thụng s o lng điện áp, tần số, điện áp thời gian dài… bị xem xét cách hạn chế ngày chúng yếu tố chất lượng điện 1.2 Ch ất l ượ ng điệện n ăngg, chấ t lượnng đ iệ n p [6] Chất lượng điện hầu hết trường hợp chất lượng điện áp Về mặt kỹ thuật, công suất định mức lượng cung cấp tích số dịng điện điện áp Nó khó khăn để định nghĩa chất lượng công thức nghĩa Hệ thống cung cấp cơng suất điều khiển chất lượng điện áp, khơng điều khiển dịng điện Chính tiêu chuẩn chất lượng điện chủ yếu giành cho điều chỉnh điện áp cung cấp giới hạn cho phép Hệ thống điện xoay chiều thiết kế để hoạt động điện áp sin tần số (50 60Hz) biên độ Bất kỳ lệch đáng kể biên độ dạng sóng, tần số gây vấn đề chất lượng điện áp Dĩ nhiên, thường có mối quan hệ gần điện áp dòng điện hệ thống điện thực tế Mặc dù máy phát cung cấp điện áp sóng sin gần hồn hảo dịng điện qua trở kháng hệ thống gây cân lớn điện áp Ví dụ:  Dịng điện ngắn mạch gây cho điện áp sụt giảm điện áp  Dòng điện sét qua hệ thống điện gây điện áp xung cao thường xuyên mức cách điện, ảnh hưởng đến tượng khác ngắn mạch  Dòng điện dao động từ tải tạo sóng hài làm méo điện áp chúng qua trở kháng hệ thng Chớnh vỡ vy s lm t rần ần hữu ữu tth ăng c ao họcc hệ tthốngg ®iƯ Ưn 200033 ch-¬n ¬ng - tỉn ỉng quan ch chấất l -ợ ng điệnn nă xuất dao động điện áp thiết bị sử dụng khác hệ thống điện Bởi lý trên, quan tâm nghiên cứu chất lượng điện áp đồng thời ta phải lưu ý đến tượng dịng điện để hiểu vấn đề chất lượng điện 1.3 T ổnng q u a n c hất lượn g ện năn g [6] Định nghĩa chất lượng điện sử dụng rộng rãi hệ thống điện Sự gia tăng ứng dụng thiết bị điện tử máy phát phân phối làm tăng quan tâm đến chất lượng điện năm gần phát triển thuật ngữ để miêu tả tượng Ở miêu tả thuật ngữ sử dụng để miêu tả chất lượng điện 1.3.1 Quá độ (Transient) Định nghĩa độ sử dụng từ lâu tính tốn phân tích biến đổi hệ thống điện để hiển thị kiện không mong muốn thoáng qua trạng thái tự nhiên Định nghĩa khác thường sử dụng “sự chuyển tiếp từ trạng thái hoạt động ổn định sang trạng thái hoạt động khác” Tuy nhiên, định nghĩa sử dụng để miêu tả điều bất bình thường xẩy hệ thống điện Nói chung, độ chia thành hai nhóm xung dao động Các định nghĩa theo dạng sóng dòng điện điện áp độ  Quá độ xung (Impulsive Transient) Quá độ xung thay đổi tần số đột ngột điện áp, dòng điện hai theo hướng cực (hoặc cực âm hoc cc t rần ần hữu ữu tthăn ăng c ao häcc hƯ tthèngg ®iƯ Ưn 200033