Nghiên ứu á giải pháp nâng ao hất lượng điện ủa điện lự cầu giấy hà nội

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội nguyễn anh dũng nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lợng điện của điện lực cầu giấy-hà nội chuyên ngành: Hệ thống điện luận văn thạc sỹ : ngành điện ngời hớng dẫn khoa học: pgs.tS phạm văn hòa hà nội 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131623391000000 Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện Mục lục Lời nói đầu Trang Ch¬ng vấn đề chất luợng điện Trang 1.1 Sụt áp điện áp ®iƯn ¸p Trang 1.1.1 Đánh giá tợng giảm điện áp Trang 1.1.2 Các giải pháp giảm sụt áp điện áp Trang 1.2 Quá điện áp nội Trang 14 1.2.1 Nguyªn nh©n Trang 14 1.2.2 Nguyên lý bảo vệ thiết bị bảo vệ điện áp Trang 16 1.3 Sãng hµi Trang 20 1.3.1 Kh¸i niƯm chung vỊ sãng hµi Trang 20 1.3.2 Các nguồn tạo sóng hài Trang 24 1.3.3 ¶nh hëng cđa sãng hµi Trang 28 1.3.4 Nguyên tắc điều khiển sóng hài Trang 31 1.4 Dao ®éng ®iƯn ¸p .Trang 33 1.4.1 Nguyên tắc điều chỉnh điện áp Trang 34 1.4.2 Thiết bị cho điều chỉnh điện áp Trang 34 1.4.3 Các ứng dụng điều chỉnh điện áp nguồn Trang 38 1.4.4 Các tụ cho điều chỉnh điện áp Trang 39 1.4.5 Điều chỉnh điện áp nguồn phân phối Trang 40 1.4.6 Dao động thoáng qua Trang 42 C h  ¬ ng G i í i t h i ªu c h u n g v Ị k i n h t Õ - x · h é i q u Ë n c Ç u g i Ê y Trang 46 2.1 Đặc điểm tự nhiên Trang 46 2.1.1 VÞ trÝ ®Þa lý Trang 46 2.1.2 Địa hình địa chất công tr×nh Trang 46 2.1.3 KhÝ hËu Trang 47 2.1.4 S«ng hå Trang 47 2.1.5 Tµi nguyªn thiªn nhiªn Trang 47 2.2 HiƯn tr¹ng kinh tÕ-x· héi .Trang 48 2.2.1 NhËn xÐt chung .Trang 48 2.2.2 Nông lâm nghiệp Trang 49 2.2.3 C«ng nghiƯp Trang 50 2.2.4 DÞch vô Trang 51 2.2.5 Xây dựng sở hạ tầng Trang 52 2.3 Phuơng huớng phát triển kinh tế-xà hội đến năm 2020 Trang 54 2.3.1 Mét sè nÐt chđ u quy ho¹ch phát triển đô thị Quận Cầu giấy Trang 54 2.3.2 Phơng hớng phát triển kinh tế xà hội giai đoạn 2001-2010-2020 Trang 60 Luận văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện Chuơng trạng điện lực cầu giấy - chất luợng điện biện pháp giải Trang 72 3.1 Hiện trạng lới điện Quận Cầu GiÊy Trang 72 3.2 TÝnh to¸n tổn thất điện áp lộ đờng dây Trang 73 3.2.1 Phơng pháp tính toán .Trang 73 3.2.2 TÝnh to¸n tổn thất điện áp lộ đờng dây 671-E9 .Trang 78 3.2.3 Tính toán tổn thất điện áp lộ đờng dây 673-E9 .Trang 81 3.2.4 Tính toán tổn thất điện áp lộ đờng dây 977-E9 .Trang 84 3.2.5 Tính toán tổn thất điện áp lộ đờng dây 478-E20 .Trang 88 3.3 Tính toán tổn thất điện Trang 92 3.3.1 Phân loại tổn thất điện Trang 92 3.3.2 Phơng pháp tính toán điện Trang 92 3.3.3 Tổn thất điện Điện lực Cầu GiÊy Trang 96 3.4 Mét sè nhận xét chất lợng điện hệ thống cung cấp điện Quận Cầu Giấy Trang 97 3.5 Các hơng hớng chung nâng cao chất lợng điện cho hệ thống cung cấp Điện lực Cầu Giấy Trang 97 3.5.1 BiƯn ph¸p tỉ chøc Trang 97 3.5.2 BiƯn ph¸p kü tht .Trang 98 3.5.3 BiƯn ph¸p kinh doanh Trang 99 chơng biện pháp giảm tổn thất điện cho lộ có tổn thất cao Trang 100 4.1 Lé 671E9 Trang 100 4.2 Lé 673E9 Trang 102 4.3 Lé 977E9 Trang 104 4.4 Lé 478E-20 .Trang 106 4.5 Tổng kết điện làm lợi cho toàn Điện lực Trang 108 chuơng nâng cao cấp điện áp bù công suất phản kháng Trang 109 5.1 Kh¸i qu¸t chung .Trang 109 5.2 Nâng cao cấp điện áp truyền tải Điện lực Cầu Giấy .Trang 110 5.3 Bù công suất phản kháng .Trang 112 KÕT luËn .Trang 124 tài liệu tham khảo Trang 125 Luận văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện LờI NóI ĐầU Chất lợng điện ảnh hởng nhiều đến tiêu kinh tế kỹ thuật hộ dùng điện Các thiết bị dùng điện làm việc với hiệu tốt trờng hợp điện có chất lợng cao Vì việc nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lợng điện hế thống điện nói chung Điện lực Cầu Giấy Công ty Điện lực TP Hà nội nói riêng điều cần thiết Các giải pháp nâng cao chất lợng điện đa nghiên cứu luận văn đợc áp dụng thực tiễn Điện lực Cầu Giấy Công ty Điện lực TP Hà nội đà đem lại hiệu nâng cao chất lợng điện tạo khả cung cấp điện an toàn, ổn định, hiệu cho hộ dùng điện Tôi xin chân thành cảm ơn hớng dẫn thầy giáo Phó Giáo s Tiến sĩ Phạm Văn Hoà, cán khoa điện, đơn vị Trờng Đại học Điện lực, Viện lợng, Công ty Điện lực TP Hà nội, Điện lực Cầu Giấy thuộc Tổng Công ty Điện lực Việt Nam đà giúp đỡ hoàn thành đề tài nghiên cứu tốt nghiệp Luận văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện ch ơng I Các v ấn đề c hất lợng điện 1 Sụ t gi ảm điện áp điệ n áp: Nguyên nhân sụt giảm điện áp điện áp cố hệ thống thao tác đóng cắt để tách cố Đặc điểm tợng dao động điện áp khỏi ngỡng hoạt động bình thờng điện áp hệ thống Sụt giảm điện áp trình diễn thời gian ngắn (thông thờng 0.5 tới 30 chu kỳ), nguyên nhân cố hệ thống khởi động tải lớn, nh động Mất điện áp tức thời (thờng nhỏ đến 5s) thờng kết hoạt động để tách cố độ hệ thống Hiện tợng điện áp có thời gian lâu phút thờng cố xác lập gây Các công ty Điện lực phải đối mặt với phàn nàn chất lợng điện tợng sụt giảm điện áp gây cho khách hàng Các khách hàng ngày có nhiều tải dễ bị ảnh hởng cố hệ thống Các máy tính điều khiển nhớ, qui trình ngày phức tạp nhiều thời gian để khởi động lại Các ngành công nghiệp phải dựa nhiều vào thiết bị tự động để đạt đợc hiệu suất lớn để trì sức cạnh tranh Chính vậy, tợng có tác động lớn mặt kinh tế 1.1.1 Đánh giá tợng sụt giảm điện áp Đánh giá tợng sụt giảm điện áp nguồn cung cấp để thiết bị đợc thiết kế phát triển thông số kỹ thuật nhằm tối u hoạt động chúng Trong quy trình sản xuất, để đảm bảo tơng thích đặc điểm nguồn hoạt động hệ thống phải ý: Luận văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện Xác định số lợng đặc điểm tợng sụt giảm điện ¸p sù cè hƯ thèng trun t¶i  Xác định số lợng đặc điểm tợng sụt giảm điện áp cố hệ thống phân phối Xác định ảnh hởng thiết bị với tợng sụt giảm điện áp Điều xác định đợc hiệu suất thực tế quy trình sản xuất dựa việc tính toán sụt giảm điện áp theo hai bớc trên, Đánh giá kinh tế theo giải pháp tăng hiệu suất khác nhau, hc ë møc hƯ thèng cung cÊp (Ýt sơt giảm điện áp hơn) thiết bị 1.1.1.1 ảnh hởng thiết bị với sụt giảm điện áp Các thiết bị sử dụng có nhiều ảnh hởng khác với tợng sụt giảm điện áp, chúng phụ thuộc vào loại tải, hệ thống điều khiển ứng dụng [8] Do đó, thờng khó để nhận biết đợc đặc điểm tợng sụt giảm điện áp gây hoạt động cho thiết bị Đặc điểm chung thờng đợc sử dụng thời gian biên độ sụt giảm sử dụng thay đổi pha cân bằng, điện áp, cân điện áp pha trờng hợp giảm thấp điện áp Thông thờng, thiết bị ảnh hởng với sụt giảm điện ¸p cã thĨ chia thµnh ba nhãm: - C¸c thiÕt bị ảnh hởng với biên độ sụt giảm điện áp Nhóm thiết bị bao gồm thiết bị nh rơle thấp áp, điều khiển quy trình, điều khiển truyền động động cơ, loại máy tự động Các thiết bị nhóm thờng ảnh hởng với biên độ nhỏ (hoặc lớn nhất) điện áp xuất trình sụt giảm điện áp Với nhóm thiết bị này, thời gian dao động quan trọng bậc hai sau biên độ - Các thiết bị ảnh hởng với biên độ thời gian sụt giảm điện áp Nhóm thiết bị bao gồm thiết bị sử dụng nguồn cung cấp điện tử Các thiết bị hoạt động cố điện áp đầu giảm xuống duới giá trị danh định Chính vậy, đặc điểm quan trọng thiết Luận văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện bị thời gian mà điện áp định mức bị giảm xuống dới ngỡng định mức - Các thiết bị ảnh hởng với đặc điểm khác sụt giảm điện áp Nhóm thiết bị chịu ảnh hởng đặc điểm khác sụt giảm điện áp nh cân pha, độ xuất trình ổn định Các đặc điểm thờng khó thấy biên độ thời gian, tác động chúng khó để nhận biết 1.1.1.2 Sụt giảm điện áp hệ thống truyền tải Sự sụt giảm điện áp phụ thuộc vào khách hàng đợc cung cấp từ hệ thống lới truyền tải hay lới phân phối Nếu khách hàng đợc cung cấp từ lới truyền tải sụt giảm điện áp phụ thuộc vào lới truyền tải Còn khách hàng đợc cung cấp từ lới phân phối sụt giảm điện áp phụ thuộc vào hệ thống truyền tải phân phối Sự cố đờng dây truyền tải tác động thiết bị bảo vệ gây điện áp cho khách hàng liên thông hệ thống lới truyền tải Tuy nhiên, cố gây tợng sụt giảm điện áp Tuỳ thuộc vào ảnh hởng thiết bị, thiết bị tách khỏi hệ thống, gây tổn thất kinh tế đáng kể Chính vậy, khả tính toán sụt giảm điện áp thiết bị quan trọng 1.1.1.3 Sụt giảm điện áp hệ thống phân phối Các khách hàng đợc cung cấp từ mức độ điện áp phân phối chịu tác động cố hệ thống truyền tải phân phối Sự sụt giảm điện áp thiết bị tổng sụt giảm điện áp hệ thống truyền tải phân phối Các tính toán mức độ phân phối phải bao gồm điện áp tạm thời thiết bị bảo vệ hoạt động để loại trừ cố [10] 1.1.2 Các giải pháp giảm sụt giảm điện áp Một số cách đợc thực nguồn, tải, nhà sản xuất thiết bị để giảm số lợng, tính khắc nghiệt sụt giảm điện áp giảm bớt ảnh hởng thiết bị với sụt giảm điện áp Thờng giải đợc vấn đề mức độ thấp tiết kiệm đợc chi phí Luận văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện Khi mức độ yêu cầu không thực đợc, sử dơng mét hƯ thèng lu ®iƯn (UPS- Uninterruptible power supply) vài loại điều hoà công suất khác cho thiết bị điều khiển Điều thích hợp thiết bị chống lại sụt giảm điện áp nhng thiết bị điều khiển tự động ngắt chúng 1.1.2.1 Các giải pháp mức thiết bị Các giải pháp để tăng độ tin cậy hiệu suất qui trình thiết bị đợc chấp nhận nhiều mức độ khác Các công nghệ khác đợc tính toán dựa yêu cầu riêng qui trình để xác định giải pháp tối u cho việc cải thiện sụt giảm điện áp Các giải pháp đợc thực theo mức độ khác nhau: - Bảo vệ cho tải nhỏ (ví dụ nh nhỏ 5kVA) Điều thờng bao gồm bảo vệ cho thiết bị điều khiển, máy cá nhân nhỏ nhiều tải pha cần đợc bảo vệ - Bảo vệ cho thiết bị riêng nhóm thiết bị tới khoảng 300 kVA Tuy tải nhóm thiết bị cần bảo vệ, nhng giải pháp kinh tế cho việc đối xử với tải tới hạn, đặc biệt bảo vệ cho tải đợc ghi rõ thiết kế - Bảo vệ cho nhóm tải lớn toàn thiết bị lại mức độ điện áp thấp Thỉnh thoảng phần lớn thiết bị trạng thái tới hạn cần bảo vệ, điều thích hợp để tính toán cho nhóm lớn thiết bị cần đợc bảo vệ vị trí thuận lợi Các công nghệ đại đợc xem xét nhóm lớn tải cần đợc bảo vệ - Bảo vệ mức độ điện áp trung bình nguồn cung cấp Nếu toàn thiết bị cần đợc bảo vệ tăng chất lợng điện năng, giải pháp điện áp trung bình đợc xem xét Phạm vi nhóm không cố định nhiều công nghệ khác đợc áp dụng phạm vi Sau công nghệ mức độ chúng áp dụng a Các máy ổn áp Luận văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện Các máy ổn áp điều khiển đợc hầu hết sụt giảm điện áp Các máy ổn áp đặc biệt hiệu cho tải cân công suất thấp Các máy ổn áp máy biến áp 1:1 đợc kích thích cao đờng cong bÃo hoà Chính điều đà tạo điện áp đầu không bị tác động điện áp đầu vào b Các tổng hợp từ tính Nguyên lý hoạt động tổng hợp từ tính tơng tự nh máy ổn áp ngoại trừ chúng thiết bị ba pha có thuận lợi với từ tính ba pha để tăng điện áp điều chỉnh tải ba pha Chúng sử dụng cho tải có công suất từ 15 đến 200 kVA thờng đợc sử dụng cho tải hệ thống máy tính lớn nơi sụt giảm điện áp dao động điện áp tĩnh gây hậu quan trọng Sự truyền lợng cách điện đờng dây đợc hoàn thiện qua việc sử dụng cuộn cảm kháng phi tuyến Điều loại trừ đợc vấn đề nh tiếng ồn (noise) đờng dây Dạng sóng đầu xoay chiều đợc tạo thành cách kết hợp xung điện áp từ máy biến áp bÃo hoà Năng lợng dạng sóng đợc lu giữ máy biến áp bÃo hoà tụ nh dòng điện điện áp Sự lu giữ lợng cho phép đầu dạng sóng với chút dao động điều hoà nhỏ c Các bù nối tiếp hoạt động (Active series compensators) Sự phát triển kỹ thuật điện tử công suất đà tạo lựa chọn cho việc cải thiện sụt giảm điện áp chống lại tải giới hạn Một lựa chọn quan trọng thiết bị tăng điện áp cách đẩy điện áp nối tiếp với điện áp yêu cầu suốt trình sụt giảm điện áp Đây thiết bị bù nối tiếp hoạt động Chúng sử dụng cho thiết bị pha nhỏ (1 đến 5kVA) đến thiết bị lớn (lớn 2MVA) sử dơng hƯ thèng trung ¸p d C¸c hƯ thèng lu ®iƯn  HƯ thèng trùc tiÕp (On-line UPS) Ln văn cao học Nguyễn Anh Dũng Trờng Đại học Bách khoa Hà nội Ngành Hệ thống điện Hình 2.1 miêu tả hệ thống lu điện trực tiếp Đuờng dây TB chỉnh luu tb Biến đổi Tải ắc Quy Hình 2.1: Hệ thống lu điện trực tiếp Trong trờng hợp này, tải đợc cung cấp qua hệ thống UPS Công suất xoay chiều đầu vào đợc chỉnh lu thành chiều đợc nạp ắc quy Công suất chiều sau đợc biến đổi lại thành xoay chiều để cung cấp cho tải Nếu công suất xoay chiều đầu vào hỏng, biến đổi đợc cấp từ ắc quy tiếp tục cung cấp đến tải Trong trờng hợp công suất, nguồn cung cấp riêng cho tải không bị ảnh hởng tình trạng cân công suất đờng dây Tuy nhiên, hoạt động trực tiếp làm tăng tổn thất không cần thiết cho b¶o vƯ cđa rÊt nhiỊu t¶i  HƯ thèng dù phòng (Standby UPS) Một hệ thống dự phòng (hình 2.2) đợc sử dụng để cung cấp công suất cho thiết bị nhiễu loạn đợc xác định chuyển mạch chuyển tải tới biến đổi ngợc Một hệ thống dự trữ công suất thờng không cung cấp bảo vệ độ điều chỉnh điện áp nh hệ thống trực tiếp Đuờng dây TB chỉnh luu tb Biến đổi Tải ắc Quy Hình 2.2: Hệ thống dự phòng Đặc điểm kỹ thuật hệ thống lu điện bao gồm công suất KVA, điều chỉnh điện áp tĩnh động, dao động điều hoà dòng điện vào điện áp ra, bảo vệ sóng, suy giảm tạp âm Các đặc điểm kỹ thuật thờng đợc rõ nhà cung cấp Luận văn cao học Nguyễn Anh Dòng