105 Trang 7 CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆUChữ viết tắt Tên đầy đủANSI American National Standards Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia MỹASAI Average Service Availability Index Chỉ số ể hiện mứ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN QUỐC LỰC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: TS BẠCH QUỐC KHÁNH Hà Nội: 2013 17080940645451ebc5d67-4ab0-4ecc-951d-a66c55d6d67c 170809406454514e90f7a-0668-4986-806b-d7abcd695a36 17080940645459e3f3fc6-eeef-4178-8211-0bcea94ffb13 Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn luận văn thân tơi nghiên cứu, tính tốn phân tích Số liệu đưa luận văn dựa kết tính tốn trung thực tơi, khơng chép hay số liệu công bố Nếu sai với lời cam kết trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả Nguyễn Quốc Lực Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 12 Tính cấp thiết đề tài 12 Tên đề tài: “Nghiên cứu số giải pháp nâng cao chất lượng điện lưới phân phối điện” 12 Tóm tắt nội dung luận văn 12 Ý nghĩa khoa học đề tài: 13 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 14 CHƯƠNG 16 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 16 1.1 Sự cần thiết việc nghiên cứu chất lượng điện 16 1.2 Định nghĩa chất lượng điện 17 1.2.1 Định nghĩa chất lượng điện 17 1.2.2 Chất lượng điện áp tiêu quan trọng 18 1.3 Các tượng chất lượng điện 18 1.3.1 Quá độ (transient) 18 1.3.1.1 Quá độ xung (Impulsive transient) 19 1.3.1.2 Quá độ dao động (Oscillatory transient) 19 1.3.2 Sự biến thiên điện áp trì 20 1.3.2.1 Quá điện áp (Overvoltage) 20 1.3.2.2 Thấp điện áp (Undervoltage) 21 1.3.2.3 Mất điện áp (interruption) 21 1.3.3 Sự biến thiên điện áp khoảng thời gian ngắn 22 1.3.3.1 Tăng điện áp (Swell) 22 1.3.3.2 Sụt giảm điện áp (Voltage Sag) 22 1.3.4 Mất cân điện áp (Voltage Imbalance) 24 1.3.5 Độ méo sóng (Waveform Distortion) 24 Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học 1.3.5.1 Thành phần chiều thêm vào (DC Offset) 25 1.3.5.2 Sóng hài (Harmonics) 25 1.3.5.3 Liên sóng hài (Interharmonics) 26 1.3.5.4 Đột điện áp (Notching) 27 1.3.5.5 Nhiễu (Noise) 27 1.3.6 Dao động điện áp (Voltage Fluctuation) 27 1.3.7 Sự biến thiên tần số công nghiệp (Power Frequency Variations) 28 1.4 Kết luận 31 CHƯƠNG 32 HI ỆN TƯỢNG SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN V À CÁC CH Ỉ SỐ ĐÁNH GIÁ 32 2.1 Định nghĩa tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn 32 2.2 Nguyên nhân gây tượng sụt giảm điện áp 32 2.3 Các đặc trưng tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn 32 2.3.1 Biên độ voltage sag 33 2.3.1.1 Voltage rms (voltage root-mean-square) 33 2.3.1.2 Thành phần điện áp 35 2.3.1.3 Điện áp cực đại (Điện áp đỉnh) 36 2.3.2 Khoảng thời gian sụt giảm điện áp 37 2.4 Các biện pháp hạn chế tượng sụt giảm điện áp 39 2.4.1 Hạn chế cố xảy hệ thống 40 2.4.2 Giảm thời gian loại trừ cố 40 2.4.2.1 Sử dụng cầu chì hạn chế dịng điện 40 2.4.2.2 Sử dụng thiết bị tự động đóng lại 41 2.4.3 Cải thiện khả chịu đựng sụt áp thiết bị 41 2.4.4 Sử dụng thiết bị giúp ngăn chặn sụt giảm điện áp 41 2.4.4.1 Các máy biến áp cộng hưởng sắt từ (CVTs) .41 2.4.4.2 Các tổng hợp từ tính (Magnetic synthesizers) .42 2.4.4.3 Thiết bị bù nối tiếp công suất tác dụng 42 2.4.4.4 Nguồn cung cấp không bị gián đoạn (UPS) 42 2.4.4.5 Hợp máy phát – động (Motor - Generator sets) 42 Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học 2.4.4.6 Thiết bị lưu trữ lượng từ tính siêu dẫn (SMES) 43 2.4.4.7 Khóa chuyển đổi tĩnh (Static Transfer Switch) 43 2.4.4.8 Thiết bị khôi phục điện áp động (Dynamic voltage restorer) 43 2.4.5 Thay đối kết cấu lưới 44 2.5 Một số số áp dụng để đánh giá chất lượng điện năng[9] 45 2.5.1 Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện 45 2.5.1.1 Chỉ số ASAI 45 2.5.1.2 Chỉ số SAIFI 45 2.5.1.3 Chỉ số SAIDI .46 2.5.1.4 Chỉ số CAIDI 46 2.5.1.5 Chỉ số CAIFI 47 2.5.1.6 Chỉ số CIII 47 2.5.2 Chỉ số đánh giá voltage sag lưới phân phối [5] 48 2.5.2.1 Chỉ số SARFIx 48 2.5.2.2 Chỉ số SARFIx_curve 48 2.6 Kết Luận 51 CHƯƠNG 53 XÂY DỰNG BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN THỜI GIAN TÁC ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ 53 3.1 Đặt vấn đề 53 3.2 Mô phân bố cố phương pháp dự báo ngẫu nhiên 54 3.2.1 Điểm cố (Fault Position) 54 3.2.2 Các dạng cố ngắn mạch 55 3.2.3 Suất cố (Fault Rate) 55 3.2.4 Sơ đồ khối tính tốn sụt giảm điện áp ngắn hạn 55 3.3 Kết luận 60 CHƯƠNG 61 TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DỰ BÁO SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 61 4.1 Mô phân bố cố lưới điện phân phối trạm 110kV Thượng Đình (E1.5) 61 Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học 4.2 Mô lưới điện cần nghiên cứu 75 4.3 Tính ngắn mạch, tổng hợp giá trị điện áp tần suất sụt giảm điện áp 80 4.4 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx 80 4.4.1 Đánh giá voltage sag vị trí - Trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) 80 4.4.2 Đánh giá Voltage sag cho hệ thống 95 4.5 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx_cuve 105 4.6 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx SARFIx_cuver xét lưới trung tính cách điện 107 4.7 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx SARFI x_cuver thay đổi kết cấu lưới 109 4.8 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFI x SARFIx_cuver giảm thời gian loại trừ cố 112 4.9 Kết luận 114 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ĐƯỢC ĐƯA RA 116 Kết luận chung 116 Các đề xuất 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt ANSI ASAI CAIDI CBEMA Tên đầy đủ American National Standards Institute Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ Average Service Availability Index Chỉ số thể mức sẵn sàng hoạt động hệ thống Customer Average Interruption Duration Index Chỉ số khoảng thời gian điện trung bình khách hàng Computer Bussiness Equipment Manufactures Associations Hiệp hội sản xuất kinh doanh thiết bị máy tính Customer Average Interruption Frequency Index CAIFI Chỉ số tần suất điện trung bình khách hàng Customer Interrupted per Interruption Index CIII Chỉ số thể số lượng khách hàng trung bình bị điện lần điện CLĐN CVTs Chất lượng điện Constant Voltage Transformers Máy biến áp cộng hưởng sắt từ - Ổn áp MBA Máy biến áp HTĐ Hệ thống điện IEC IEEE International Electrotechnical Commission Hiệp hội kỹ thuật điện tử quốc tế Institute of Electrical and Electronic Engineer Viện kỹ thuật điện điện tử Nguyễn Quốc Lực ITIC PSS/Adept rms Luận văn cao học Information Technology Infrastructure Committee Ủy ban sở hạ tầng công nghệ thông tin Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Root-Mean-Square Giá trị hiệu dụng TBA Trạm biến áp tđkcl Thay đổi kết cấu lưới THD ttcđ Total Harmonics Distortion Tổng độ méo sóng hài Trung tính cách đất TSSC Tần suất cố SANH Sụt giảm điện áp ngắn hạn SAIDI SAIFI System Average Interruption Duration Index Chỉ số khoảng thời gian điện trung bình hệ thống System Average Interruption Frequency Index Chỉ số tần suất điện trung bình hệ thống System Average RMS Frequency Index voltage SARFIx Chỉ số tần suất biến thiên điện áp trung bình hệ thống với ngưỡng điện áp x System Average RMS Frequency Index voltage curve SARFIx-curve Chỉ số tần suất biến thiên điện áp trung bình hệ thống với ngưỡng điện áp x xét đến tác động thiết bị bảo vệ SEMI Semiconductor Equipment and Materials International Group Tổ chức quốc tế vật liệu thiết bị bán dẫn Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học Superconducting Magnetic Energy Storage SMES UPS Thiết bị lưu trữ lượng từ tính siêu dẫn Uninterruptable Power Supply Nguồn cung cấp khơng bị gián đoạn VD Ví dụ Very Inverse VI Rất dốc Nguyễn Quốc Lực Luận văn cao học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Phân nhóm đặc tính tượng điện từ hệ thống điện Bảng 2.1: Thời gian giải trừ cố ứng với mức điện áp khác Bảng 2.2: Các thiết bị ngăn chặn điện áp sụt giảm chi phí Bảng 4.1: Số thứ tự, tên nút (Trong PSS/Adept) tên trạm biến áp 72 vị trí đánh giá voltage sag Bảng 4.2: Các vị trí tính ngắn mạch đường dây chiều dài khoảng tính ngắn mạch Bảng 4.3: Tổng hợp suất cố năm 2012 Bảng 4.4 Suất cố lưới loại cố (ngắn mạch) Bảng 4.5: Phân bố suất cố vị trí trạm biến áp Bảng 4.6: Phân bố suất cố vị trí ngắn mạch đường dây Bảng 4.7: Thơng số máy biến áp Bảng 4.8: Giá trị điện áp pha nút chế độ xác lập Bảng 4.9: Giá trị điện áp nút ngắn mạch pha trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) Bảng 4.10: Giá trị điện áp nút ngắn mạch pha đường dây tạ i trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) Bảng 4.11: Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) ngắn mạch pha TBA Bảng 4.12: Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) ngắn mạch pha đường dây Bảng 4.13: Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) ngắn mạch pha Bảng 4.14: Tổng hơp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) Bảng 4.15: Chỉ số SARFIx xét vị trí trạm 370 Hạ Đình (01Node1_483) Bảng 4.16: Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ tồn 72 vị trí lưới phân phối Bảng 4.17: Tần suất cố sag có biên độ nhỏ ngưỡng điện áp x 72 vị trí lưới phân phối Bảng 4.18: Chỉ tiêu SARFIx hệ thống Bảng 4.19: Thời gian đặt rơle