Chất lượng điện năng và một số giải pháp nâng ao hất lượng điện năng trong lưới phân phối

Đối với động cơ: Trang 14 Đối với động cơ đồng bộ khi điện áp thay đổi làm cho moment quay thay đổi, khả năng phát công suất phản kháng của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi khi điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- Nguy n Tuy n Ti nễ ể ế

Chuyên ngành: K thuỹ ật Điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG D N KHOA H C:Ẫ Ọ

PGS TS Đặng Qu c Thố ống

Hà Nội – 2014

17084941186898949f047-942d-4bc8-8450-2a46022ba2d2

L I CỜ ẢM ƠN

Trong th i gian h c tờ ọ ập cũng như nghiên cứ ại Trường Đạu t i h c Bách Khoa ọ

Hà Nội Được s ự giúp đỡ nhiệt tình cũng như tạo điều ki n thu n l i c a Việ ậ ợ ủ ện đào

tạo sau Đạ ọi h c, Viện Điện, B môn H ộ ệthống điện hiện nay em đã hoàn thành luận văn và chuẩn b b o v Vì v y em xin g i l i cị ả ệ ậ ử ờ ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu

sắc đối v i các th y cô cớ ầ ủa rường Đạ ọT i h c Bách khoa,Viện đào tạo sau Đạ ọc,i hViện Điện, B môn H thộ ệ ống điện và c bi t là thđặ ệ ầy PGS.TS Đặng Qu c Th ng ố ố

đã ạ t o mọi điều ki n thu n l i ệ ậ ợ để hướng d n và ẫ giúp đỡ tôi trong quá trình h c tọ ập

và hoàn thành lu n ậ văn này

Trong quá trình hoc t p, ậ cũng như là trong quá trình làm luận văn, khó tránh khỏi nh ng sai sót, r t mong ữ ấ được các ầth y, cô b ỏ qua Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm th c ti n còn h n ch nên luự ễ ạ ế ận văn không th tránh khể ỏi

nh ng thi u sót, tôi r t mong nhữ ế ấ ận được ý kiến đóng góp ủa c các th y, cầ ô để htôi ọc thêm được nhi u kinh nghiề ệm và ả b o vệ luân văn đượ ố hơnc t t

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà N i, ngày 30 ộ tháng 3 năm 2014

H c viên ọ

Nguy n Tuy n Ti n ễ ể ế

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độ ậc l p c a riêng tôi Các s ủ ốliệ ử ụu s d ng phân tích trong luận văn có nguồn g c rõ ràng Các k t qu nghiên c u ố ế ả ứtrong luận văn do tôi tự tìm hi u, phân tích m t cách trung th c, khách quan và phù ể ộ ự

h p v i th c ti n c a Vi t Nam ợ ớ ự ễ ủ ệ

Hà N i, ngày 30 ộ tháng 3 năm 2014

H c viên ọ

Nguy n Tuy n Ti n ễ ể ế

DANH M C CÁC CH Ụ Ữ VIẾT T T Ắ

CSPK Công su t ph n kháng ấ ảCSTD Công su t tác dấ ụng

ĐADT Điều áp dướ ải t i

ĐCĐA Điều chỉnh điện áp

DANH M C CÁC HÌNH VỤ Ẽ , Đ Ồ THỊ

Hình 1.1: S biự ến đổi đặc tính momen của động cơ điện không đồng b ộ khi điện

áp thay đổi

Hình 1.2: Đặc tính của đèn sợi đốt

Hình 1.3: Sự ảnh hưởng của điện áp đố ới v i công su ất

Hình 1.4: Sơ đồ thay th ế dòng điện bap pha chạy qua đường dây có t ng tr Z = ổ ở

Hình 2.3: Sơ đồ ạ d ng hình tia c ổ điển c i tiả ến có đường dây d tr ự ữ

Hình 2.4: Sơ đồ phân ph i dố ạng đường có tr c phân nhánh ụ

Hình 2.5: Sơ đồ phân ph i dố ạng đường tr c có phân nhánh c i ti n ụ ả ế

Hình 2.6: Sơ đồ phân ph i dố ạng đường tr c có phân nhánh c i ti n cụ ả ế ó đường dây

d phòng ự

Hình 2.7: Sơ đồ phân ph i d ng m ch vòng ố ạ ạ

Hình 2.8: Sơ đồ phân ph i dố ạng đường dây kép

Hình 2.9: Sơ đồ ử ụng đố s d i v i các tr m bi n áp không có thanh cái phớ ạ ế ở ần

điện áp cao

Hình 2.10: Nguyên lý đầu chuyển đổi phân áp

Hình 2.11 : Sơ đồ thay th máy bi n áp ế ế

Hình 2.12: Điều chỉnh điện áp theo tín hi u U ệ

Hình 2.13: Điều chỉnh điện áp theo tín hi u I ệ

Hình 2.14: Sơ đồ ắp đặ l t MBA b ổtrợ

Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý c a máy bi n áp b ủ ế ổtrợ

Hình 2.16: Biểu đồ véc tơ của máy bi n ế áp điều ch nh b ỉ ổtrợ

Hình 3.1: Véc tơ công suất trước và sau khi bù

Hình 3.2: Biểu đồ phân b ố dòng điện v i m t v ớ ộ ị trí đặt bù

Hình 3.3: Biểu đồ phân b ố dòng điện v i 3 v ớ ị trí đặt bù

Hình 3.4: Sơ đồ ạ m ng hình tia

Hình 3.5: Sơ đồ ạng đườ m ng có tr c phân nhánh ụ

Hình 4.1: Màn hình giao di n cệ ủa chương trình PSS/ADEPT 5.0

Hình 4.2: C a s Equipment List View cử ổ ủa chương trình PSS/ADEPT

Hình 4.3: C a s Progress View cử ổ ủa chương trình PSS/ADEPT

Hình 4.4: C a s Report Preview cử ổ ủa chương trình PSS/ADEPT

Hình 4.5: Thanh tr ng thái, thanh menu chính và thanh công c cạ ụ ủa chương

trình PSS/ADEPT

Hình 4.6 : Sơ đồ ộ 478E22 Kim Ngưu l trước khi đặ ụt t bù

Hình 4.7: Sơ đồ ộ 478E22 Kim Ngưu sau khi đặ ụ l t t bù

B ng 4.1: Thông s ả ố đường dây l ộ 473E22 Kim Ngưu

B ng 4.2: Thông s máy bi n áp l ả ố ế ộ 473E22 Kim Ngưu

B ng 4.3: Thông s t i máy bi n áp l ả ố ả ế ộ 473E22 Kim Ngưu(chế độ ực đại) c

B ng 4.4: Thông s t i máy bi n áp l ả ố ả ế ộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ ự c c ti u) ể

B ng 4.5 K t qu ả : ế ả điện áp t i các nút l ạ ộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ ực đại) c

B ng 4.6: K t qu ả ế ả điện áp t i các nút l ạ ộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ ự c c ti u) ể

B ng 4.7: ả Dòng công su t ch y trên l ấ ạ ộ 473E22 Kim Ngưu(chế độ ực đại) c

B ng 4.8: ả Dòng công su t ch y trên l ấ ạ ộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ ự c c ti u) ể

B ng 4.9: ả T n th t công su t ch y trên l ổ ấ ấ ạ ộ 473E22 Kim Ngưu (ch cế độ ực đại)

B ng 4.10: T n th t công su t ch y trên l ả ổ ấ ấ ạ ộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ ự c c ti u) ể

B ng 4.11: Dòng công su t và t n th t công su t l ả ấ ổ ấ ấ ộ 473E22 Kim Ngưu trư c khi ớ

bù

B ng 4.12 V trí các nút cả : ị ần đặ ụt t bù trên th ẻcapo

B ng 4.13 ả : Điện áp nút trên l ộ 483E22 Kim Ngưu sau khi bù

B ng 4.14 K t qu công su t và t n th t công su t sau khi bù ả : ế ả ấ ổ ấ ấ

M Ở ĐẦU

Lý do chọn đề tài:

Xã h i càng phát tri n thì nhu c u s dộ ể ầ ử ụng điện năng ngày càng tăng Do đó đòi

hỏi ngành điện phải đảm b o cung cả ấp điện cho khách hàng ngày càng tốt hơn.Không ch m b o tính liên t c cung cỉ đả ả ụ ấp điện mà điện năng được cung c p ph i ấ ả

đảm b o chả ất lượng

Sau khi vi t Nam gia nhệ ập WTO, các nhà đầu tư nước ngoài đã đầu tư vào Việt Nam nhiở ều lĩnh vực, ch y u là công nghi p nên nhu c u cung củ ế ệ ầ ấp điện v i chớ ất lượng cao là nhi m v thi t y u cệ ụ ế ế ủa ngành điện

M c tiêu và nhi m v c a luụ ệ ụ ủ ận văn:

Do t m quan tr ng c a viầ ọ ủ ệc đảm b o chả ất lượng điện năng, trong phạm vi của

đề tài này s nghiên c u các ch ẽ ứ ỉ tiêu đặ trưng cho chất lượng điện năng trong lước i điện phân phối như: Đi n áp nút ph t i, t n th t công suệ ở ụ ả ổ ấ ất và điện năng trên lưới điện, độ tin c y cung cậ ấp điện đối v i h tiêu thớ ộ ụ…Nguyên nhân làm gi m ch t ả ấlượng điện năng, từ đó phân tích, tìm ra những gi i pháp nâng cao chả ất lượng điện năng đố ới lưới điệi v n phân ph i ố

Đối tượng và ph m vi nghiên c u: ạ ứ

Nghiên c u các gi i pháp nâng cao chứ ả ất lượng điện năng của lưới phân ph i nói ốchung và ng d ng vào m t xu t tuy n cứ ụ ộ ấ ế ủa lưới phân ph i Quố ận Hai Bà Trưng

Sử d ng ph n m m PSS/ADEPT tính toán các ch ụ ầ ề ỉ tiêu đặc trưng cho chất lượng điện trong lưới phân phối và đưa ra giải pháp nâng cao chất lượng điện năng

Ý nghĩa khoa học và th c ti n: ự ễ

Trong thời đại Công nghi p hóa - hiệ ện đại hóa, năng lượng là ngu n l c ch ồ ự ủ

y u c a s phát tri n kinh t và xã h ế ủ ự ể ế ội Trong đó điện năng chiếm vai trò c c k ự ỳquan tr ng là nguọ ồn năng lượng đượ ử ục s d ng r t r ng rãi trong m i hoấ ộ ọ ạt động của con người

Trong quá trình truy n tề ải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ lượng điện năng ổt n th t r t lấ ấ ớn… Các khảo sát gần đây cho thấy t n th t trong truy n t i và ổ ấ ề ảphân ph i trong m t s ố ộ ố lưới điện có th lể ớn hơn 10% tổng sản lượng điện năng.Chất lượng điện áp m t s ở ộ ố nút trong lưới điện không đáp ứng tiêu chuẩn, độ tin

c y cung cậ ấp điện r t thấ ấp… Bài toán chất lượng điện năng là bài toán khó của ngành điện, nhất là trước tình hình th c t ự ế như hiện nay, công nghi p s dệ ử ụng điện ngày càng tăng, lượng điện năng sản xuất không đáp ứng đủ nhu c u, tình hình ầthiếu điện năng ngày càng trầm tr ng nh t là vào mùa khô ọ ấ Do đó, nếu nâng cao được chất lượng điện năng để ệ h thống điện hoạt động hi u qu ệ ả hơn sẽ góp phần tích cực đưa nền kinh t ế đất nước ph t tri n b n vấ ể ề ững

N i dung cộ ủa đề tài, các vấn đề ầ c n gi i quy t: ả ế

N i dung cộ ủa đề tài t p trung gi quy t hai vậ ải ế ấn đề ớn đó là Chất lượng điện lnăng và mộ ốt s gi i pháp nâng cao chả ất lượng điện năng trong lưới phân ph i C ố ụthể như sau:

- Khái ni m vệ ề chất lượng điện năng

- Các ch ỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân ph ối

- Các gi i pháp nâng cao chả ất lượng điện năng

- Các gi i pháp gi m t n thả ả ổ ất điện năng

- S d ng ph n m ử ụ ầ ềm PSS/ADEPT để đánh giá chất lượng điện năng ủc a xuất tuyến 22kV - 473E22 Kim Ngưu Quận Hai Bà Trưng - Hà N i ộ

CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG

Ngay t nhừ ững năm đầu c a th k ủ ế ỷ 20 người ta đã đưa ra các khái niệm v ề

"Chất lượng điện năng ", lúc đó nó đã trở thành m t khái ni m gây tranh cãi, cho ộ ệ

đến ngày nay thì còn nhi u bề ất đồng v vi c s d ng khái ni m này, v ề ệ ử ụ ệ ề cách định nghĩa và áp ụ d ng nó th nào cho chính xác ế

Trong nhi u tài li u c a châu Âu và M , "Chề ệ ủ ỹ ất lượng điện năng" được hi u là ểchất lượng c a s n phủ ả ẩm điện được nhà cung c p phân ph i cho các h s d ng ấ ố ộ ử ụCòn các nhà chuyên môn thì đưa ra những nhận định c a riêng mình ủ

Theo Roger.C.Dugan Có r t nhi: ấ ều định nghĩa khác nhau về chất lượng điện năng, điều này ph thu c vào v ịtrí người đưa ra định nghĩa này Ví dụ các nhà cung ụ ộ

cấp điện thì định nghĩa "Chất lượng điện năng" là độ tin c y và khậ ẳng định độ tin

cậy đó Các nhà quả lý điện cũng đưa ra các tiêu chuẩn n dựa trên quan điểm này Còn các nhà s n xuả ất thì định nghĩa "Chất lượng điện năng" là những đặc tính c a ủnguồn điện cho phép thi t b làm viế ị ệc ổn định Ngoài ra ông cũng đã viết "Chất lượng điện năng" = "Chất lượng điện áp" và phân tích r ng h th ng cung cấp điện ằ ệ ốchỉ có th ể điều ch nh chỉ ất lượng của điện áp ch không th ứ ể điều chỉnh được dòng điện do các tải đặc bi t sinh ra T ệ ừ đó Roger.C Dugan đưa ra định nghĩa: Chất lượng điện năng là bấ ỳ ộ ấn đề điện năng nào t ể ệ t k m t v h hi n qua sai l ch c ệ ủa điệ n

áp , dòng điệ n hay t n s d ầ ố ẫn đế n các thi t b c ế ị ủa ngườ ử ụ i s d ng b h ng hay ho ị ỏ ạ t

độ ng sai

V i Barry W Kennedy, ông nhớ ận định chất lượng điện năng theo hai quan điểm nó là m t vấn đềộ hay m t s n ph m tu thuộ ả ẩ ỳ ộc theo quan điểm c a tủ ừng người Ông vi ết: N u b n là m t k ế ạ ộ ỹ sư điệ n,m t nhà nghiên c u v ộ ứ ề điệ n hay m t th ộ ợ điện thì b n có th nhìn nh n ch ạ ể ậ ất lượng điện năng là mộ ấn đề t v và c n ph ầ ải đượ c gi ải quy t Còn n u b n là nhà kinh doanh ế ế ạ , người mua bán điệ n hay m t khách hàng ộ tiêu th ụ điện thì điện năng là mộ ả t s n ph m và ch ẩ ất lượng điện năng là mộ t ph ần quan trọng trong đó T ừ đó ông đưa ra định nghĩa của Gerry Heydt v chề ất lượng

điện năng “là bi n pháp, s phân tích,c i thi ệ ự ả ện cho điện áp, thông thường là điện

áp trên t i ả , để duy trì điệ n áp này d ở ạng sin theo điệ n áp và t n s nh m c ầ ố đị ứ ” Trong m t s tài liộ ố ệu khác, Maura.C.Ryan định nghĩa: Chất lượng điện năng

là m ức độ trong đó việ ử ụ c s d ng và phân ph ối năng lượng điện đều tác động đế n s ự

ho ạt độ ng c a thi t b ủ ế ị điệ n B t k m t sai l ch nào so v ấ ỳ ộ ệ ới biên độ ầ , t n s c a d ng ố ủ ạ sóng điện áp hình sin lý tưởng đều xem như là các vấn đề ch ất lượng điện năng

Còn Kabelo Klifford Modipance cho r ng: ằ Ch ất lượng điện năng là bấ t k ỳ

ph n ả ứng nào không bình thườ ng trên h ệ thống điệ n x y ra i v i d ng sóng c ả đố ớ ạ ủ a dòng điện hay /và điện áp, tác độ ng có h ại đố ớ ự i v i s ho ạt động bình thườ ng c a ủ thiế ị điệ ử hay điệ t b n t n

Các cơ quan tiêu chuẩn hoá qu c t ố ế như IEEE (Institue of Electric and Electronic Engineers) và IEC (International Electronical Commision) cũng đã định nghĩa và phân loại các hiện tượng liên quan đến chất lượng điện năng

Theo IEEE thì: Ch ất lượng điện năng là mộ t khái ni m c a vi c n i ngu n và ệ ủ ệ ố ồ

n ối đấ t cho các thi t b nh y c ế ị ạ ảm mà theo cách đó phù hợ p cho vi c ho ệ ạt độ ng c a ủ thiế ị t b Vào năm 2000 IEC đã đưa ra bản d ự thảo và đề ngh ị định nghĩa về ch t ấlượng điện năng theo cách sau: Chất lượng điện năng là tính chất điệ ạ n t i m ột điểm cho trướ c trên m t h th ộ ệ ống điện được đánh giá so sánh vớ i m t b các thông s k ộ ộ ố ỹ thuậ t tham kh o (v i m ả ớ ột chú ý đi kèm: trong m ột vài trườ ng h p các thông s này ợ ố

có liên quan đến độ tương thích giữa năng lượ ng cung c p trên m ng và các t i ấ ạ ả đượ c k t n i v i m ế ố ớ ạng đó)

1.2.1 Điện áp nút phụ tải:

1.2.1.1 T iêu chuẩn điện áp :

Duy trì điện áp định m c là m t trong nh ng yêu cứ ộ ữ ầu cơ bản để đả m b o chả ất lượng điện năng của h thệ ống điện Chất lượng điện năng đượ đặc trưng bằc ng các giá tr ị quy định của điện áp và t n s trong h ầ ố ệthống điện Chất lượng điện năng ảnh

hưởng nhiều đến các ch tiêu kinh t k thu t c a các thi t b ỉ ế ỹ ậ ủ ế ị dùng điện Các thi t b ế ịdùng điện ch có th làm vi c hi u qu tỉ ể ệ ệ ả ốt trong trường hợp điện năng có chất lượngcao T n s cầ ố ủa dòng điện được điều khi n trong ph m vi toàn h ể ạ ệ thống Các ch ỉtiêu chính c a chủ ất lượng điện áp là độ ệch điện áp, dao động điệ l n áp, s ự không đối

xứng, độ không hình sin của đường cong điện áp và độ không cân b ng ằ

- Trên c c c a các thi t b ự ủ ế ịchiếu sáng t -2,5 ÷ 5% ừ

- Trên các cực ủa động cơ, các thiế ị ởc t b m máy t -5 ÷ 10% ừ

- Trên các thi t b còn l i t -5 ÷ 5% ế ị ạ ừ

- Trong các tr ng thái s cạ ự ố, cho phép tăng giới h n trên ạ thêm 2.5% và giảm giớ ạn dưới h i thêm 5%

b Dao động điệ n áp dU:

Dao động điện áp là s bi n thiên cự ế ủa điện áp x y ra trong kho ng th i gian ả ả ờtương đối ng n Ph t i ch u ắ ụ ả ị ảnh hưởng của dao động điện áp không nh ng v biên ữ ề

Uđmđiện áp danh định

Tiêu chuẩn quy định:

- Tần suất xuất hiện 2-3 lần/giờ thì dU = 3 ÷ 5%Uđm

- Tần suất xuất hiện 2-3 lần/phút thì dU = 1÷ 1,5%Uđm

- Tần suất xuất hiện 2-3 lần/giây thì dU = 0,5% Uđm

c Độ không đối xứng K 2 :

Xuất hiện khi có điện áp thứ tự nghịch

Khi điện áp thứ tự nghịch lớn thì độ không đối xứng cao

Độ không đối xứng K2:

K2= 100 % 3

3

.

2 



.100% (1.3) Với U2điện áp thứ tự nghịch ở tần số cơ bản

1.2.1.2 Ảnh hưởng điện áp đến sự làm việc của phụ tải :

Hệ thống điện cần phải bảo đảm cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện năng có chất lượng Nếu chất lượng điện năng không đảm bảo, vượt ra ngoài giới hạn quy định thì thiết bị điện có thể sẽ bị sự cố hư hỏng, giảm tuổi thọ, hoặc làm việc kém hiệu quả và không kinh tế Sau đây ta xét ảnh hưởng của điện áp đến sự làm việc của các phụ tải thông dụng trong thực tế như sau:

a Đối với động cơ :

Momen của động cơ không đồng bộ tỷ lệ thuận với bình phương điện áp U đặt vào động cơ

Đối với động cơ đồng bộ khi điện áp thay đổi làm cho moment quay thay đổi, khả năng phát công suất phản kháng của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi khi điện áp giảm quá 5% so với định mức, vì các máy phát và máy đồng bộ được thiết

kế để giữ nguyên khả năng phát công suất phản kháng khi điện áp biến đổi ít

Hình (1.1) biểu diễn sự biến đổi đặc tính momen của động cơ điện không đồng

bộ khi điện áp thay đổi

Hình 1.1: Sự biến đổi đặc tính momen của động cơ điện không đồng bộ

b Đối với thiết bị chiế u sáng:

Các thiết bị chiếu sáng rất nhạy cảm với điện áp, khi điện áp tăng 2,5% thì quang thông của đèn dây tóc giảm 9%, đối với đèn huỳnh quang khi điện áp tăng 10% thì tuổi thọ của nó giảm (20÷25)%, với các đèn có k í khi điện áp giảm xuốh ng quá 20% định mức thì nó sẽ tắt và nếu duy trì độ tăng điện áp kéo dài thì có thể cháy bóng đèn Đối với đèn hình khi điện áp nhỏ hơn 95% điện áp định mức thì chất lượng hình ảnh bị méo mó Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên lạc bưu điện, các thiết bị tự động hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp Chính

vì thế độ lệch điện áp cho phép đối với các thiết bị chiếu sáng và điện tử được quy định nhỏ hơn so với các thiết bị điện khác

Hình 1.2: Đặc tính của đèn sợi đốt

T: Thời gian phục hồi đèn

Φ[%]: Quang thông của đèn

Còn đối với hệ thống tiêu thụ 3 pha:

P = 3I2R =3

P

U p2 (1.6) Trong đó:

d Đối với nút phụ tải tổng hợ p:

Khi thay đổi điện áp ở nút phụ tải tổng hợp bao gồm các phụ tải thành phần thì công suất tác dụng và phản kháng do nó sử dụng cũng biến đổi theo đường đặc tính tĩnh của phụ tải (Hình 1.3) Từ (Hình 1.3) ta thấy công suất tác dụng ít chịu ảnh hưởng của điện áp so với công suất phản kháng Khi điện áp giảm thì công suất tác dụng và công suất phản kháng đều giảm, đến một giá trị điện áp giới hạn Ugh nào đó nếu điện áp tiếp tục giảm, công suất phản kháng tiêu thụ tăng lên, hậu quả là điện áp lại càng giảm và phụ tải ngừng làm việc, hiện tượng này gọi là hiện tượng thác điện

áp, có thể xảy ra với một nút phụ tải hoặc toàn hệ thống điện khi điện áp giảm xuống 70 80% so với điện áp định mức ở nút phụ tải Đây là một sự cố vô cùng ÷nguy hiểm cần phải tiên đoán để tìm biện pháp ngăn chặn kịp thời

Hình 1.3: Sự ảnh hưởng của điện áp đối với công suất

e Đối với hệ thống điện:

Sự biến đổi điện áp ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của bản thân hệ thống điện Điện áp giảm sẽ làm giảm công suất phản kháng do máy phát điện các thiết bị

bù sinh ra Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng

độ cảm ứng từ trong lõi thép và có thể dẫn đến nguy hiểm do máy phát nóng cục bộ, khi điện áp tăng quá cao sẽ chọc thủng cách điện Đối với đường dây, điện áp tăng cao làm tăng công suất vầng quang ở các đường dây siêu cao áp

T n s là m t trong nh ng tiêu chuầ ố ộ ữ ẩn để đánh giá chất lượng điện năng Tốc

độ quay và năng suất làm vi c cệ ủa các động cơ đồng b ộ và không đồng b ph ộ ụthuộc vào t n s c a dòng xoay chi u Khi t n s giầ ố ủ ề ầ ố ảm thì năng suấ ủa chúng cũng t c

b ịgiảm th p T n s ấ ầ ố tăng cao dẫn đến s ự tiêu hao năng lượng quá m c Do v y và ứ ậ

do m t s nguyên nhân khác, t n s ộ ố ầ ố luôn được gi nh m c ữ ở đị ứ

fmin ≤ f ≤ fmax 9) (1

Trong đó: fmin = fđm - fΔ min

fmax = fđm+ Δfmax

1.2.2.2 Độ dao động tần số

Độ dao động t n s ầ ố đặc trưng bởi độ ệ l ch gi a giá tr l n nh t và nh nh t cữ ị ớ ấ ỏ ấ ủa

t n s khi t n s bi n thiên nhanh v i tầ ố ầ ố ế ớ ốc độ ớn hơn 0,1% Độ dao độ l ng t n s ầ ốkhông đượ ớn hơn giá trịc l cho phép

Đố ớ ệ ống điệi v i h th n Vi t nam, tr s nh m c c a t n s đưệ ị ố đị ứ ủ ầ ố ợc quy định là 50Hz Độ ệ l ch cho phép kh i tr s nh mỏ ị ố đị ức là ± 0,1Hz

1.2.3. Tổn thất công suất và điện năng trên lưới điện

Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến hộ tiêu thụ do mỗi phần tử của mạng điện đều có tổng trở nên đều gây ra tổn thất công suất và điện áp Bất kỳ một phần

tử nào nối vào hệ thống đều gây ra tổn thất công suất, ngoài ra cách lắp đặt không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng sẽ gây ra tổn thất công suất như các mối nối hoặc do

sự già hóa vật liệu thiết bị Tổn thất công suất do nhiều yếu tố và nguyên nhân gây

ra nhưng đường dây và MBA là hai phần tử trong hệ thống gây tổn thất công suất lớn nhất Trong lưới phân phối tổng chiều dài đường dây và số lượng MBA rất lớn,

hơn nữa lưới phân phối có cấp điện áp thấp nên tổn thất công suất trên lưới phân phối là con số không nhỏ Tổn thất công suất bao gồm tổn thất công suất tác dụng (chủ yếu trên đường dây) và tổn thất công suất phản kháng (chủ yếu trong MBA) Tổn thất công suất gây tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, hiệu suất truyền tải thấp, làm tăng giá thành sản xuất cũng như truyền tải điện và đưa đến hiệu quả kinh tế kém Vì vậy phân tích tổn thất công suất trên lưới phân phối có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn.

1.2.3.1 Tổn thất công suất trên đườ ng dây:

a Đường dây có phụ tải tậ p trung:

Khi có dòng điện 3 pha chạy qua đường dây có tổng trở Z = R + X như j (Hình 1.4) sẽ gây ra tổn thất công suất như sau:

ΔP = 3.I2.R = R

U

S .

2 2

2

R U

Q

2 2

2

2 

11)(1

Trong đó:

P: là công suất tác dụng của 3 pha

Q: là công suất phản kháng của 3 pha

R: là điện trở 1 pha

X: là điện kháng 1 pha

ΔP: là tổn thất công suất tác dụng của 3 pha

ΔQ: là tổn thất công suất phản kháng của 3 pha

b Đường dây có phụ tải phân bố đề u:

Đó là trường hợp các hệ thống điện phân phối trong thành phố, đường dây chiếu sang công cộng dường phố, đường dây cung cấp điện cho các xí nghiệp trong khu chế xuất…

Gần đúng ta có thể coi dòng điện biến thiên theo đường thẳng dọc theo đường dây dẫn như (Hình 1.5)

Hình 1.5: Đồ thị biến thiên của dòng điện dọc theo đường dây có phụ tải phân bố

đều

I: Dòng tổng của phụ tải phân bố đều

Lấy một vi phân dI tại B ta có dòng Ib =

L

l I.

Tổn thất ΔP trong một vi phân dl là: dΔP =3 2

b

I dr Điện trở trên một đơn vị chiều dài dây dẫn r0 (Ω/km)  dr = r0.dl

(1.13) 2

2 0 2 2

2 0 0

2

3

L

I r dl r L

l I P

L L

A

l

Ib

So sánh (1.10) và (1.13) ta thấy tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân

bố đều bé hơn 3 lần tổn thất trên đường dây có cùng phụ tải nhưng phân bố tập trung ở cuối đường dây: ΔPtập trung =3.ΔPphân bố đều

Hình 1.6 : Sơ đồ thay thế dòng điện dọc theo đường dây có phụ tải phân bố đều

Từ đó có thể dùng sơ đồ thay thế tương đương như (Hình 1.6a) hoặc như

(Hình 1.6b) để tính tổn thất

c Tổn thất công suất khi tải không đối xứng:

Khi tải không đối xứng sẽ dẫn đến dòng điện và điện áp cũng không đối xứng

cả về biên độ và góc pha Sau đây chỉ xét biên độ Để thuận tiện trong việc tính toán, người ta sẽ phân tích các đại lượng không đối xứng thành các thành phần đối xứng Đó là các thành phần thứ tự thuận ( 1

1

.

, I

U ), thành phần thứ tự nghịch ( 2

.

Ta có U.A ,U.B,U.C,I.A,I.B,I.C là điện áp và dòng điện của 3 pha A, B, C

Ta có mối quan hệ sau:

) (

3

2

1 U A a U B a U C

) (

3

2

2 U A a U B a U C

) (

3

2

1 I A a I B a I C

) (

3

2

Với a e j120 0: Toán tử quay pha.

Trong thực tế người ta không dùng trị số dòng điện để tính tổn thất công suất

mà dùng trị số của công suất để tính toán Giả sử công suất của nguồn phát là đối

xứngS.A,S.B,S.Ctừ đó công suất của các thành phần thứ tự thuận,thứ tự nghịch và thứ

tự không được phân tích như sau:

)(

3

1

.

1 U A I S A S B S C

S      (1.14)

)

(3

1

2

2 U A I S A a S B a S C

S      (1.15)

)

(3

1

0

0 U A I S A a S B a S C

S      (1.16)

Để tính toán chế độ phụ tải không đối xứng, cũng như xác định tổn thất công

suất, phải lập sơ đồ thay thế của lưới điện ứng với từng thành phần thứ tự Từ

những sơ đồ cụ thể đó ta có thể xác định được tổn thất công suất cho đường dây

giống như ở chế độ phụ tải đối xứng

Việc xác định tổn thất công suất trên lưới có tải không đối xứng theo phương

pháp xếp chồng ứng với từng thành phần thứ tự dựa trên các giả thiết sau đây

- Hệ thống điện áp của nguồn cung cấp phải đối xứng và không phụ thuộc vào

phụ tải đang xét

- Trị số không đối xứng thường bé nên dòng phụ tải có thể xác định theo điện

áp định mức

- Tất cả các phần tử của hệ thống được xem là tuyến tính

- Mức độ không đối xứng của các thong số chủ yếu được xác định theo mức

không đối xứng Do vậy giả thiết rằng tất cả các phần tử còn lại của lưới điện

(ngoài phụ tải không đối xứng đang xét) có các thống số pha giống nhau

)(

- Sơ đồ thay thế thứ tự thuận dạng thông thường được dùng trong tính toán chế

độ đối xứng Các giá trị của các phần tử trong chế độ thứ tự thuận đều tương ứng với trị số của chúng trong chế độ đối xứng Vì vậy tổn thất công suất được xác định như trong chế độ đối xứng

- Trong sơ đồ thay thế thứ tự nghịch tất cả các phụ tải đều được thay thế bởi các nhánh tổng trở cho trước Đối với các phần tử của lưới điện có hỗ cảm giữa các pha và không phụ thuộc vào thứ tự pha thì điện kháng thứ tự thuận

và thứ tự nghịch giống nhau như đường dây trên không, cáp, kháng điện, tụđiện, MBA …Trong động cơ và máy phát dòng thứ tự nghịch tạo nên từ trường quay của stator ngược chiều với roto, do vậy điện kháng thứ tự nghịch (X2) được tính khác với điện kháng thứ tự thuận (X1) Đồng thời điện dung của đường dây trên không và cáp có thể bỏ qua trong sơ đồ thay thế

- Sơ đồ thay thế thứ tự không được thành lập tương tự Đối với lưới điện phân phối không nối đất trung tính trị số dòng thứ tự không rất bé, do vậy tổn thất này thường được bỏ qua

1.2.3.2 Tổn thất công suất trong máy biế n áp (MBA):

Tổn thất công suất trên mỗi MBA chiếm vài phần trăm so với công suất danh định của nó Trong hệ thống điện nói chung và lưới phân phối nói riêng số lượng MBA áp rất lớn vì vậy tổn thất trên MBA áp là con số đáng kể Vậy ngoài vấn đề tổn thất công suất trên đường dây cần phải tính đến tổn thất công suất trong MBA Tổn thất công suất trong MBA bao gồm tổn thất công suất không tải ổn thất (ttrong lõi thép hay tổn thất sắt) và tổn thất khi có tải ổn thất trong dây quấn hay tổn (tthất đồng)

Tổn thất công suất phản kháng ở MBA công suất nhỏ khoảng 10%Sđm, MBA lớn là 3%Sđm, còn các MBA siêu cao áp có thể từ 8÷10% (tương ứng với điện kháng ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch)

Thành phần tổn thất trong lõi thép không thay đổi khi phụ tải thay đổi và bằng tổn thất không tải

Io%: Dòng không tải so với dòng định mức

Đối với MBA hai cuộn dây, tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây khi

Unm%: Điện áp ngắn mạch phần trăm so với điện áp định mức

Vì MBA làm việc với phụ tải S. pt khác với dung lượng định mức nên khi xác

định tổn thất trong MBA cần chú ý xét đến hệ số tải

Kt =

đm pt đm

pt

I

I S

S

 (1.19) Khi đó tổn thất trong cuộn dây sẽ là:

ΔScd = Kt2ΔPnm +jKt2 100

% đm

nm S U

Trước hết tính tổn thất công suất trong cuộn dây 2 và 3 theo phụ tải tương ứng

trung và hạ áp (Hình 1.7)

ΔS.3= '

3

2 3

2 3

2 3

2 2

2 2

2

3

2

' 3

' 2

''

1

2 '' 1 2 ''

1    

1 2

1

2 '' 1 2 ''

trực tiếp theo các đại lượng định mức và hệ số tải

t đm nm t đm

K S U K

1.2.3.3 Tổn thất điện năng trong lưới điệ n:

Trên cơ sở tính tổn thất công suất trên đường dây và MBA, ta tính được tổn thất điện năng của chúng trong thời gian sử dụng điện năng t

Trị số tổn thất điện năng trên các phần tử của lưới điện phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính phụ tải Nếu phụ tải không thay đổi thì trên phần tử có tổn thất công suất

ΔP sẽ gây ra tổn thất điện năng trong thời gian t là:

ΔA =ΔP.t (1.27) Song trong thực tế phụ tải luôn thay dổi theo thời gian, vì vậy phải dùng phương pháp tích phân để tính tổn thất điện năng

ΔA =

t

dt P

0 (1.28)Tuy nhiên Δ là một hàm số phức tạp của thời gian t rất khó P tích phân, người

ta thường dùng hai phương pháp sau:

Phương pháp dòng điện đẳng trị

Xác định tổn thất điện năng trong một năm theo công thức sau:

t U

t S R dt t I R

2 2

t P R

2

30)(1

P(t) và Q(t) khó biểu diễn được dưới dạng giải tích, khi đó có thể xác định điện năng gần đúng bằng cách bậc thang hóa đường cong P(t) và Q(t) và lấy trị số bằng điện áp định mức

  i

n

i i đm i

n

S R

1

2 2 2 1

2

Phương pháp này trong nhiều trường hợp không làm được vì ta không biết trước đồ thị P(t) và Q(t)

8760

0 max

8760

0 max

.)

(

S

dt S I

dt t I



 (1.32)

2 max

8760

0 2

2 max

dt t

τ = (0.124 +Tmax.10-4 )2.8760 (1.34) Nếu biết P(t) có Pmin và Pmax , biết Tmax thì ta có thể tính τ theo công thức thực nghiệm sau có độ chính xác cao hơn so với công thức:

τ = 2Tmax 8760 +–

2

max min

max

min max

max 12

87601

P T

T

(1.35)

Một công thức thực nghiệm khác:

τ = 0.3Tmax+08760.7

2 max

T (1.36)

a Tổn thất điện năng trên đườ ng dây:

Tổn thất điện năng trên đường dây có phụ tải tập trung, phân bố đều được tính như sau:

8760h

τmax Τmax

Smax

S2 max

ΔA = ΔP.τ (1.37) ΔP: Tổn thất công suất lớn nhất trên đường dây và phụ tải tính toán

τ: Thời gian tổn thất công suất cực đại

Trường hợp cosφ của nhiều phụ tải giống nhau:

Hình 1.9: Sơ đồ thay thế của đường dây có 3 phụ tải

Nếu phụ tải A, C c B, ó cosφ giống nhau(Hình 1.9), Tmax như nhau thì trị số τ

của cả 3 phụ tải đều giống nhau, tổn thất điện năng được xác định như sau:

2 '' 2 3

2 ''

U

S r U

S r U

S A

B C

D

Trường hợp cosφ của nhiều phụ tải khác nhau:

Nếu cosφ và Tmax của các phụ tải khác nhau nhiều thì phải tính riêng rẽ tổn

thất trên từng đoạn dây

2 '' 2 3 3

2 ''

U

S r

U

S r

U

S A

B C

D

(1.39)

Nếu cosφ của các phụ tải khác nhau không nhiều, ta dùng trị số trung bình của

Tmaxtb và tính cosφtbtheo công thức gần đúng sau:

3

'' 2

'' 1

'' 3

'' 2

''

1 cos cos cos

S S S

S S

tính được tổn thất công suất của đường dây

Tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây được xác định như sau:



2 max 0

2   



đm

pt nm MBA

S

S P t P

Tổn thất điện năng trong MBA 3 cuộn dây được xác định như sau:



2 3 max 3

2 2 max 2

2 1 max 1 0

pt nm đm

pt nm MBA

S

S P S

S P S

S P t P

Sđm: Công suất định mức của MBA

Sptmax: Công suất phụ tải cực đại của MBA

.1

2 max 0

2     



đm

pt nm

S P n t P n



.1

2 3 max 3

2 2 max 2

2 1 max 1 0

pt nm đm

pt nm MBA

S

S P S

S P S

S P n t

P

n

Khi biết đồ ph tthị ụ ải, đểgiảm t n thổ ất điện năng người ta thường thay đổ ối s

lượng MBA thùy theo m c ph t i (Hình 1.10) khi đó tổứ ụ ả n th t c a tr m MBA 2 ấ ủ ạ

cuộn dây được xác định như sau:

i đm i n

i i nm n

i i i

S

S n P t n P

2

1 1

V i nớ i: S MBA làm vi c trong th i gian tố ệ ờ i

Si: Ph t i c a nụ ả ủ i MBA vận hành song song trong th i gian tờ i

Trong trường h p các MBA có công su t khác nhau làm việc song song, trước ợ ấ

h t c n tìm s phân b ph t i gi a chúng ế ầ ự ố ụ ả ữ Đố ới các MBA có điệi v n áp ng n m ch ắ ạ

(Unm%) b ng nhau thì ph t i phân b ằ ụ ả ốgiữa chúng có th ể xem như tỉ ệ ớ l v i công suất

định m c c a chúng ứ ủ

Phụ ả ủ t i c a toàn tr m là S thì m i MBA s nh n công su t là: ạ ỗ ẽ ậ ấ

.

1

.

đmi i





 (1.46)

Hình 1.10 : Đồ ph t thị ụ ải trong 1 năm

1.2.4 Độ tin cậy cung cấp điện và các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp

điện

1.2.3.1 Độ tin cậy cung cấp điệ n:

Độ tin c y cậ ủa lưới điện phân ph i là kh ố ả năng mà hệ ố th ng cung cấp đầy đủ

và liên tục điện năng cho hộ tiêu th v i ch t lụ ớ ấ ượng điện năng đảm b o ả

Để phân tích các ch tiêu cỉ ủa độ tin c y cung cậ ấp điện s d ng các thu t ng ử ụ ậ ữ

và các thông s ố cơ ảb n sau:

- S cự ố h ng hóc:ỏ Sự c h ng hóc là tr ng thái c a m t ph n t hoố ỏ ạ ủ ộ ầ ử ạt động không như mong muốn nên ph i c t ph n t ả ắ ầ ử đó ra khỏ ệ ối h th ng

- Cắt cưỡng bức: là h u qu ậ ả do các điều ki n kh n cệ ẩ ấp liên quan đến thi t b ế ị

c n ph i c t t c th i, ho c t ầ ả ắ ứ ờ ặ ự động như thiết b b o v rơle, ho c thao tác ị ả ệ ặđóng cắt, hoặc do tác động sai c a thi t b b o v ủ ế ị ả ệ hay ngườ ậi v n hành thao tác sai

- C t theo l ch: ắ ị Thiế ị đưa ra khỏ ật b i v n hành theo t thời gian định trước, thông thường khi có b o trì, s a ch a ho c thay th ả ử ữ ặ ế

- Cắt cưỡng b c ng n hứ ắ ạn: Do các s c thoáng qua gây ra,các thi t b có th ự ố ế ị ểđược đưa vào vận hành tr l i t ng,ho c khi thay th c u chì.ở ạ ự độ ặ ế ầ

- Mấ t điệ Ngừn: ng cấp điện cho m t hay nhi u khách hàng do m t hay nhi u ộ ề ộ ềthiế ị ắt b c t kh i v n hành ỏ ậ

- Mất điện định kỳ: ất điệM n gây ra do cắt điện theo lịch

- Mất điện cưỡng bức: Gây ra do cắt cưỡng bức

- Thời gian mất điện: Khoảng th i gian t lúc bờ ừ ất đầu cắt điệ cho đến n khi

ph c h i cung cụ ồ ấp điện tr lở ại

- Mất điện thoáng qua: Mất điện có th i gian ng n, thi t b ờ ắ ế ị được đưa vào vận hành tr l i b ng các thao tác t ng.ở ạ ằ ự độ

- Mất điện duy trì: Là các trường h p còn l i không thu c lo i mợ ạ ộ ạ ất điện thoáng qua

Để đánh giá độ tin c y cung cậ ấp điệ ổn t ch c IEEE (Instiute of Elictrical and ứElectronic Engineers) Mỹ đã xây dựng m t s ch s c th ộ ố ỉ ố ụ ể như sau:

 Chỉ s t n su t m ố ầ ấ ất điệ n trung bình c a h thống (System Average ủ ệ

Interruption Frequency Index - SAIFI): Chỉ ố s này cung c p thông tin v s ấ ề ố

l n mầ ất điện trung bình c a m t khách hàng (trong mủ ộ ột khu v c) trong một năm ự

- λi: Cường độ ỏng hóc trong năm h

- Ni: S ố lượng khách hành t i nút th i ạ ứ

 Chỉ s ố thời gian ng ng cung cừ ấp điện trung bình c a h th ng: (System ủ ệ ố

Average Interruption Duration Index - SAIDI): Ch s này cung c p thông tin v ỉ ố ấ ềthời gian (phút ho c gi ) mặ ờ ất điện trung bình c a m t khách hàng (trong m t khu ủ ộ ộvực) trong một năm

- Ui: Thời gian cắt điện hàng năm

- Ni: S ố lượng khách hang t i nút th i ạ ứ

 Chỉ ố ầ s t n su t mấ ất điện trung bình c a khách hàng (Customer Average ủ

Interruption Frequecy Index - CAIFI): Chỉ ố s này th hi n s l n mể ệ ố ầ ất điện trung bình c a m t khách hàng (trong m t khu v c) trong mủ ộ ộ ự ột năm Trong phép tính này

ta ch quan tâm t i s ỉ ớ ố lượng khách hàng và không tính n s l n mđế ố ầ ất điện

 Chỉ s ố thời gian mất điện trung bình c a khách hàng (Customer Average ủ

Interruption Duration Index - CAIDI): Ch s này cung c p thông tin v ỉ ố ấ ềthời gian trung bình cần để ph c h i c a m t l n mụ ồ ủ ộ ầ ất điện duy trì cho khách hàng

Đố ới v i khách hàng th c s tr i qua mự ự ả ất điện duy trì, ch s này nói lên t ng th i ỉ ố ổ ờgian trung bình không được cấp điện Đây là thông số ỗ h n h p cợ ủa CAIDI và được chấp nh n tính b ng s khách hàng nhân v i s l n mậ ằ ố ớ ố ầ ất điện được đếm ch m t l n ỉ ộ ầ

 Chỉ s s n sàng c ố ẵ ấp điện trung bình (Average Service Availability Index - ASAI): Chỉ ố s này th hi n th i gian tể ệ ờ rung bình (thường tính b ng %) mà khách ằhàng được cung cấp điện trong vòng một năm Được định nghĩa là tỉ ố s giữ ổa t ng s ố

giờ ủa khách hàng đượ c c cung cấp điện trong năm và t ng s ờ khách hàng yêu ổ ố gi

c u (S ầ ốgiờ khách hàng yêu c u = 24h/ngày*365 ngày =8760h) ầ

 Chỉ s trung bình th i gian m ố ờ ất điện c a hủ ệ th ng (Average System ố

Interrupion Duration Index - ASIDI): v m t ph t i nó là t s ề ặ ụ ả ỉ ố thời gian không được cấp điện trên t ng s (kổ ố VA) được cung c p ấ

 Chỉ s t n su t m ố ầ ấ ất điện (thoáng qua) trung bình c a khách hàng ủ (Customer Experiencing Multiple Interruptions - CEMI): Chỉ ố này dùng để s theo dõi s ố lượng

n khách hàng mất điện thoáng qua c a m t t p các khách hàng riêng bi ủ ộ ậ ệt

 Chỉ s t n su t m ố ầ ấ ất điện (thoáng qua và duy trì) trung bình c a khách hàng ủ

(Customer Experiencing Multiple Sustained Interruption and Momentary Interruptions events - CEMSMIN): Ch s ỉ ố này dùng để theo dõi s ố lượng n khách hàng mất điện duy trì và mất điện thoáng qua c a m t t p các khách hàng riêng bi t ủ ộ ậ ệ

Mục đích của nó là giúp nh n biậ ết khó khăn của khách hàng mà không thấy được khi s d ng ch s trung bình ử ụ ỉ ố

 Chỉ s t n su t m ố ầ ấ ất điện thoáng qua trung bình c a h ủ ệ thống (Momentary

Average Interruption Frequency Index - MAIFI): Chỉ ố s này cung c p thông tin v ấ ề

s l n mố ầ ất điện thoáng qua trung bình c a m t khách hàng (trong m t khu vủ ộ ộ ực) trong một năm

 Chỉ s ố điện năng không cung cấp (Energy №t Supplied Index - ENS):

 Chỉ ố ện năng không cung cấ s đi p trung bình (Average Energy №t Supplied Index - AENS):

 Chỉ s c ố ắt điện năng trung bình của khách hàng: ACCI

 Chỉ s t n su t m ố ầ ấ ất điệ n trung bình c a h thống (Average System ủ ệ

Interruption Frequency Index - ASIFI): Ch s ỉ ố này tính toán độ tin c y ch y u dậ ủ ế ựa trên công su t thay vì d a trên s ấ ự ố lượng khách hàng Chỉ ố này quan trong đố ới s i v

ph n l n các khách hàng công nghiầ ớ ệp hay thương mại Nó còn được dùng cho các

m ng công c ng, ạ ộ ở đó thể loại khách hàng không đa dạng lắm Tương tự như SAIFI, nó cho bi t thông tin v t n su t trung bình mế ề ầ ấ ất điện duy trì

 Chỉ s không s n sàng cung c ố độ ẵ ấp điện (Average Service Unavailability Index

- ASUI):

ASUI = 1 ASAI –Điện năng là nguồn năng lượng c c k quan trự ỳ ọng, là động l c chính c a toàn ự ủ

n n kinh t quề ế ốc dân, do đó phải luôn m bđả ảo độ tin c y cung cậ ấp điện, vì khi xảy

ra s c mự ố ất điện s gây thi t h i l n v m t kinh t ẽ ệ ạ ớ ề ặ ế cũng như chính trị xã hội Đểđánh giá độ tin c y cung cậ ấp điện và cũng để làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng qu n lí, v n hành h thả ậ ệ ống điện T ng công ổ ty Điệ ựn l c Vi t Nam (nay là T p ệ ậđoàn Điệ ựn l c Việt Nam) đã có các quy định c th v ch tiêu su t s c ụ ể ề ỉ ấ ự ố như sau:

- Suấ ự ố thoáng qua đườt s c ng dây trung áp: 12 vụ/100km.năm

- Suấ ự ố vĩnh cửu đường dây trung áp: 3,6 vt s c ụ/100km.năm

- Suấ ự ố vĩnh cửt s c u tr m bi n áp: 1,8 vạ ế ụ/100km.năm

1.2.3.2 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điệ n:

Các biện pháp nâng cao độ tin c y cung cậ ấp điện được chia làm hai nhóm chính Các bi n pháp làm gi m s l n s c và các bi n pháp ệ ả ố ầ ự ố ệ giảm th i gian mờ ất điện

a Các bi n pháp gi m s l n s c : ệ ả ố ầ ự ố

1 Nâng cao chất lượng:

- Sử ụ d ng các thi t b ế ị có cường độ hư hỏng bé Thay th các thi t b ế ế ị có cường

độ hư hỏng l n b ng các thi t b ớ ằ ế ị có cường độ hư hỏng bé

- Trong thi t kế ế, lắp đặ ử ụt s d ng các vật tư, thiế ịt b và gi i pháp phù h p nhả ợ ằm giảm s c có tác nhân t bên ngoài, ví d ự ố ừ ụ như:

 Sử ụ d ng dây bọc cách điện để ngăn ngừ ự ốa s c do ti p xúc v i các v t th ế ớ ậ ểkhác

 Sử ụ d ng các thi t b phù h p vế ị ợ ới môi trường vận hành như sử ụ d ng s ứchống nhi m mễ ặn khi các đường dây đi qua khu vực g n bi n ầ ể

 Lắp đặt các ch ng ố sét đường dây, mô phỏng cho các đường dây đi quavùng có mật độ sét l n, su t s c do sét cao ớ ấ ự ố

2 Tăng cường công tác bảo dưỡng đường dây, thi t b ế ị để ngăn ngừa s c ự ố chủquan:

- Trang b ị phương tiện ph c v cho công tác qu n lý v n hành, bụ ụ ả ậ ảo dưỡng như

xe thang, thi t b ế ịkiểm tra phát nóng

- Đào tạo và b i hu n ki n th c, tính k ồ ấ ế ứ ỷluật cho nhân viên v n hành ậ

b Các bi n pháp gi m th i gian m ệ ả ờ ất điệ n:

1 Giảm đến m c t i thi u có th khu v c mứ ố ể ể ự ất điện bằng cách tăng số lượng lắp

đặt thi t b ế ị phân đoạn

2 Nhanh chóng khoanh vùng s c b ng cách áp d ng công ngh t ng hóa ự ố ằ ụ ệ ự độlưới điện phân ph i nh m t ng khoanh vùng s c ố ằ ự độ ự ố

3 Xây d ng h ự ệthống m ch kép, m ch vòng ạ ạ

4 Khắc ph c s c nhanh ụ ự ố

- Xác định nhanh điểm s c b ng các thi t b ự ố ằ ế ị chuyên dùng để dò tìm s c ự ốnhư thiế ịt b ch th s c (Fault indicator) ỉ ị ự ố

- Trang b các thi t b ị ế ị chuyên dùng để ử x lý s c ự ố

- Tăng cường công tác b i hu n, hu n luy n nhân viên v n hành v ồ ấ ấ ệ ậ ề trình độ và khả năng xử lý s c ự ố

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO:

CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI

2.1 C ẤU HÌNH LƯỚI PHÂN PHỐI TRONG VẬN HÀNH

Lưới phân ph i làm nhi m v phân phố ệ ụ ối điện năng từ các tr m trung gian, ạtrạm khu v c, hoự ặc thanh cái nhà máy điện cho các ph tụ ải Do đó lưới phân ph i có ốnhi m v chính trong việ ụ ệc đảm b o chả ất lượng điện năng và độ n c y cung cti ậ ấp điện cho các h tiêu th T nh ng nhi m v ộ ụ ừ ữ ệ ụ đó của lưới phân ph i và yêu c u cố ầ ủa

ph t i, buụ ả ộc lưới phân ph i ph i có c u hình hố ả ấ ợp lý để hoàn thành nhi m v cung ệ ụ

cấp điện cho ph t ụ ải

2.1.1 Đặc điểm chung của lưới phân phối:

n phân ph i là khâu cu i h tiêu th n Lưới điệ ố ối cùng đưa điện năng tớ ộ ụ điệLưới điện nhận điện t m t, hai hay nhi u tr m ngu n cừ ộ ề ạ ồ ủa lưới truy n tề ải đến h ộtiêu th ụ điện Vì vậy lưới điện phân phối ảnh hưởng đến các ch tiêu kinh t k thu t ỉ ế ỹ ậ

c a h ủ ệ thống điện,quyết định cu i cùng v ố ề chất lượng điện năng, ảnh hưởng tr c ựtiếp đến h tiêu th ộ ụ

T n thổ ất điện năng trong lưới phân ph i g p 3÷4 l n t n thố ấ ầ ổ ất trong lưới truy n ề

t ải Khối lượng đầu tư xây dựng lưới điện phân ph i chi m t ng khá l n trong ố ế ỉ trọ ớtoàn b h ộ ệthống lưới Xác su t ng ng cung cấ ừ ấp điện do s c , s a ch a bự ố ử ữ ảo dưỡng,

c i t o lả ạ ắp đặt mới trên lưới phân phối cũng nhiều hơn trên lưới truy n t ề ải

Cấu trúc lưới phân phối đa dạng, ph c tứ ạp, lưới điện được đầu tư và xây dựng thường không tuân th theo quy ho ch Do ngu n v n quyủ ạ ồ ố ết định, lưới điện được phát triển, đấu n i tùy ti n theo ý ch quan nên có nhi u cố ệ ủ ề ấu trúc lưới quá dài đối

v i cớ ấp điện áp, quá tải đố ới v i ti t di n dây dế ệ ẫn đường tr c, các ch tiêu tính toán ụ ỉthường n m ra ngoài vùng cho phép ằ

Chế độ ậ v n hành của lưới phân phối thường ch lư i h , rấở ế độ ớ ở t ít v n hành ậ ởchế độ kín do ph c tứ ạp, nhưng yêu cầu ph i thi t k lư i phân ph i kín có d ả ế ế ớ ố ựphòng, tăng độ tin c y cung cậ ấp điện, m t khác v ặ ị trí lướ ậi v n hành h ,quá trình ởthao tác, chuyển đổi đưa ra sửa ch a, khôi ph c tr l i d dàng ữ ụ ở ạ ễ

Tính ch t ph t i cấ ụ ả ủa lưới phân phối cũng đa dạng, ph c t p, nh t là theo t p ứ ạ ấ ậquán s n xu t nh c a Vi t Nam, các ph t i ti u công nghi p, d ch v , sinh hoả ấ ỏ ủ ệ ụ ả ể ệ ị ụ ạt…

n m trong cùng m t h tiêu thằ ộ ộ ụ, do đó rất khó khăn trong việc xây dựng các đồ thị

ph tụ ải đặc trưng phục v cho các ch ụ ế độthống kê tính toán

2.1.2 Những yêu cầu của lưới phân phối:

M c tiêu chính c a h ụ ủ ệ thống cung cấp điện là đảm b o cho h tiêu th luôn ả ộ ụluôn đủ điện năng với chất lượng n m trong ph m vi cho phép v i các yêu c u c ằ ạ ớ ầ ụthể sau đây:

 Độ tin c y cung cậ ấp điện:

- Độ tin c y cung cậ ấp điện tùy thu c vào h tiêu th ộ ộ ụthuộc loại nào, trong điều kiện cho phép người ta c g ng chố ắ ọn phương án cung cấp điện có độ tin c y ậcàng cao t ốt

 Chất lượng điện:

- Chất lượng điện được đánh giá bằng hai ch tiêu là t n s ỉ ầ ố và điện áp

- Chỉ tiêu t n s ầ ố do cơ quan điều khi n h ể ệthống điện điều ch nh ỉ Chỉ có nh ng ữ

h tiêu th l n (hàng ch c MW tr ộ ụ ớ ụ ở lên) m i phớ ải quan tâm đến ch vận ế độhành c a mình sao cho hủ ợp lý để góp ph n ầ ổn định t n s c a h ầ ố ủ ệthống điện

- Vì vậy người thi t k cung cế ế ấp điện thường ch phỉ ải quan tâm đảm b o chả ất lượng điện áp cho khách hàng

- Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và h ạ áp cho phép dao động quanh giá tr ị

±5% điện áp định m c ứ Đố ới v i nh ng ph t i có yêu c u cao v chữ ụ ả ầ ề ất lượng điện áp như nhà máy hóa chấ điệt, n tử, cơ khí chính xác… điện áp ch cho ỉphép dao động trong kho ng ±2,5% ả

 An toàn cung cấp điện:

- H ệthống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đố ới người v i và thi t bế ị Muốn đạt được yêu cầu đó người thi t k ph i ch n sế ế ả ọ ơ đồ cung cấp điện h p ợ

lý, rõ ràng, m ch lạ ạc để tránh nh m l n trong vầ ẫ ận hành Các thi t b ph i ế ị ảđược chọn đúng chủng loại, đúng công suất

 Kinh t : ế

- Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, ch tiêu kinh t ỉ ếchỉ được xét đến khi các ch tiêu k ỉ ỹthuật nêu trên đã được đảm b o ả

 Độ tin c y cậ ấp điện: Mức độ đả m b o cả ấp điện liên tục, được phân thành lo i ạ

ph t i sau: ụ ả

- Phụ ả t i lo i 1ạ : Là nh ng h tiêu th mà khi s c ngữ ộ ụ ự ố ừng cấp điện có th gây ểnên nh ng h u qu nguy hiữ ậ ả ểm đến tính mạng con người, làm thi t h i l n v ệ ạ ớ ềkinh t , dế ẫn đến hư hỏng các thi t b , gây r i lo n các quá trình công ngh ế ị ố ạ ệ

ph c t p, ho c làm h ng hàng lo t s n ph m, ho c có ứ ạ ặ ỏ ạ ả ẩ ặ ảnh hưởng không tốt

v ề phương diện chính tr (ví d ị ụ như hội trường qu c h i, nhà khách chính ố ộ

phủ, đạ ứi s quán, sân bay, b nh vi n, h m m , khu công ngh ệ ệ ầ ỏ ệ cao… ) Đối

v i h tiêu th ớ ộ ụ điện lo i m t phạ ộ ải được cấp điện với độ tin cậy cao, thường dùng hai ngu n cung cồ ấp, đường dây hai l , có ngu n d phòng, nh m hộ ồ ự ằ ạn chế ứ m c th p nh t v s c mấ ấ ề ự ố ất điện Th i gian mờ ất điện thường được xác

định b ng thằ ời gian đóng nguồn d tr ự ữ

- Phụ ả t i lo i 2: ạ Là nh ng h tiêu th mà n u ng ng cữ ộ ụ ế ừ ấp điện s dẽ ẫn đến thiệt

h i v kinh t do ng ng tr s n xuạ ề ế ừ ệ ả ất, hư hỏng s n ph m, lãng phí s c lao ả ẩ ứ

động H tiêu th lo i này có th ộ ụ ạ ể dùng phương án có hoặc không có nguồn

d ự phòng, đường dây một m ch hay m ch kép Vi c chạ ạ ệ ọn phương án cần

d a vào k t qu so sánh gi a vự ế ả ữ ốn đầu tư để tăng thêm ngu n d phòng và ồ ựgiá tr ịthiệ ạt h i kinh t do ng ng cế ừ ấp điện H ộ loại hai cho phép ng ng cừ ấp điện trong thời gian đóng ngu n d tr b ng tay ồ ự ữ ằ

- Phụ ả t i lo i 3: ạ Là t t c nh ng h còn l i ngoài h ấ ả ữ ộ ạ ộ loại 1 và h ộ loại 2, tức

nh ng h cho phép cữ ộ ấp điện v i mớ ức độ tin c y th p, cho phép mậ ấ ất điện trong th i gian s a ch a, thay th ờ ử ữ ế thiế ị ự ố, nhưng thườt b s c ng không cho phép quá một ngày đêm (24h) như các khu nhà ở, kho tàng, các trường h c ọ

hoặc lướ ấp điệi c n cho nông nghi p ệ Đố ớ ội v i h tiêu th ụloại này có th dùng ể

m t nguộ ồn điện, hoặc đường dây m t mộ ạch

Các phân loại như trên nhằm có s l a ch n h p lí v ự ự ọ ợ ề sơ đồ và các gi i pháp ả

cấp điện bảo đảm yêu c u kinh t k ầ ế ỹ thuật, độ tin cậy cũng như chất lượng điện năng cho các đối tượng c n cầ ấp điện

- Chất lượng điện: Chất lượng điện được đánh giá qua hai chỉ tiêu là t n s và ầ ốđiện áp Ch tiêu t n s ỉ ầ ố do cơ quan điều khi n h thể ệ ống điện quốc gia điều chỉnh mang tính toàn h thốệ ng Chất lượng điện áp mang tính c c b nên các ụ ộcông ty điện l c c n phự ầ ải đảm b o cho khách hàng mà mình qu n lý Nói ả ảchung điện áp lưới trung và h ạáp ch ỉ cho phép dao động quanh giá tr ịđịnh mức ±ΔUcp% nh ng xí nghiỞ ữ ệp phân xưởng yêu c u chầ ất lượng điện áp cao như may, hóa chất, cơ khí chính xác, điệ ửn t ch ỉ cho phép dao động điện

áp ±(2.5%)

- An toàn: Công trình thi t k cế ế ấp điện ph i có tính an toàn cao, ả an toàn người

vận hành, ngườ ử ụi s d ng và an toàn cho chính các thi t b ế ị điện và toàn b ộcông trình Người thi t k ngoài vi c tính toán chính xác, chế ế ệ ọn đúng các thiết

b và khí c ị ụ điện còn ph i n m v ng v nhả ắ ữ ề ững quy định an toàn, hi u rõ môi ểtrường lắp đặ ệ ốt h th ng cấp điện và những đặc điểm của đối tượng cấp điện Khâu lắp đặt cũng có ý nghĩa hế ứt s c quan tr ng làm nâng cao hay h ọ ạthấp an toàn c a toàn h ủ ệthống điện Cuối cùng ngườ ậi v n hành và s dử ụng điện phải tuyệt đối tuân th ệt đểủtri các quy t c an toàn và quy trình s d ng vận hành ắ ử ụ

- Kinh tế: Chỉ tiêu kinh t c a mế ủ ạng điện được xác định trên cơ sở:

 Chi phí vốn đầu tư, bảo trì, s a ch a và v n hành là th p nh ử ữ ậ ấ ất

 T n thổ ất điện năng trên các phầ ử ủa lưới điện t c n

m kinh t k t ph i bi t v n d ng linh ho t tùy theo t

tượng cấp điện và tùy thu c vào tộ ừng giai đoạn phát tri n Khi thi t k hay nâng cấp ể ế ế

h ệthống cần đưa ra nhiều phương án, mỗi phương án đều có những ưu nhược điểm riêng, đều có nh ng mâu thu n gi a hai m t kinh t k thu t ữ ẫ ữ ặ ế ỹ ậ Phương án kinh tếkhông phải là phương án có vốn đầu tư ít nhất, phương án tổng hòa kinh t k ế ỹthuật sao cho th i gian thu h i vờ ồ ốn đầu tư là sớm nh t Ngoài b n yêu c u chính nêu trên, ấ ố ầ

khi thi t k c n phế ế ầ ải lưu ý sao cho hệthống cấp điện thật đơn giản, d thi công, d ễ ễ

v n hành, d s d ng, d phát tri n ph t i sau này hay quy ho ch nâng c p ậ ễ ử ụ ễ ể ụ ả ạ ấ

Để đả m b o nh ng yêu c u trên cả ữ ầ ủa lưới phân phối thì lưới phân ph i ph i có ố ả

c u trúc phù h p Dấ ợ ựa vào hình dáng người ta chia lưới phân ph i ra làm hai d ng ố ạchính là d ng h và kín ạ ở

- D ng hạ ở: Là mạng điện mà các h tiêu th ộ ụnhận điệ ừ ộn t m t phía M ng này ạđơn giản, d v n hành, d ễ ậ ễ tính toán nhưng tính liên tục cấp điện th p ấ

- D ng kín: ạ Là mạng điện mà trong đó các hộ tiêu th ụ điện được cung c p t ấ ừ

ít nh t 2 ngu n tr lên Mấ ồ ở ạng điện này tính toán thi t k ế ế khó khăn, vận hành

ph c tứ ạp nhưng mức đảm b o cả ấp điện cao

2.1.3 Lựa chọn cấu hình hợp lý của lưới phân phối trong vận hành:

Lựa ch n c u hình h p lý cọ ấ ợ ủa lưới phân ph i trong vố ận hành cũng là một trong

nh ng gi i pháp h u hi u nh m nâng cao chữ ả ữ ệ ầ ất lượng điện áp, gi m t n thả ổ ất điện

năng Do mạng điện phân ph i có c u trúc ph c t p, bao g m nhiố ấ ứ ạ ồ ều đường dây, trạm bi n áp, nhi u thi t b ế ề ế ị đi kèm… ụ ả ủph t i c a m ng phân phạ ối cũng đa dạng và phân b ố không đều nên trong v n hành tùy theo lo i h tiêu thậ ạ ộ ụ, điều ki n c ệ ụ thể

c a t ng khu v c mà ủ ừ ự chọn sơ đồ thích h p nhợ ất Sau đây là mộ ố sơ đồ thườt s ng

g p ặ

2.1.3.1 Sơ đồ phân phối dạng hình tia (dạng cây).

Sơ đồ ạ d ng hình tia c ổ điển (Hình 2.1)

Đặc điểm c a loủ ại sơ đồ này là cấu trúc đơn giản Toàn b tộ ải được cung cấp

t m t nguừ ộ ồn đơn nên vận hành ti n lệ ợi Sơ đồ này thường được dùng để ấp điện ccho h tiêu th ộ ụloại 3 và m t ph n h tiêu th ộ ầ ộ ụloại 2, vì độ tin c y thậ ấp, điều chỉnh điện áp khó khăn và độ ụ s t áp l n H n ch khi ph t i có yêu c u cung c p công ớ ạ ế ụ ả ầ ấsuấ ớt l n

Khi có s c ự ố đường dây vùng K, thì m 1 b mở trạ ị ất điện, đồng th i các trờ ạm

h tiêu th ộ ụ 3a, 3b cũng bị ất điệ m n vì các h tiêu th này lộ ụ ấy điệ ừn t m 1 Khi có trạ

s c x y ra phía ngu n thì s ng ng cự ố ả ở ồ ẽ ừ ấp điện cho toàn b t ộ ải

 635kV

1K

3b3b

0.4kV

Hình 2.1: Sơ đồ d ng hình tia c ạ ổ điể n

Trong m t s ộ ố trường h p nhợ ất định, người ta dùng sơ đồ(Hình 2.2) có c i tiả ến

m t ít so vộ ới sơ đồ(Hình 2.1) Với sơ đồ loại này thì việc điều chỉnh điện áp và hiệu suấ ốt hơn, tổt t n thất cũng thấp hơn, số lư ng máy c t và máy biợ ắ ến áp cũng giảm

xu ng.ố

Hình 2.2: Sơ đồ d ng hình tia c có c i ti n ạ ổ ả ế

Đối v i các h tiêu th lo i 2 v i th i gian cho phép ng ng cung cớ ộ ụ ạ ớ ờ ừ ấp điện 15÷30 phút thì có th s dể ủ ụng sơ đồ ạ d ng cây có c i tiả ến theo phương án có đường dây d ựtrữ (Hình 2.3).

6-35 kV

0.4 kV

ÐZ du phong

MC phan doan

Hình 2.3: Sơ đồ d ng hình tia c ạ ổ điể n c i ti ả ến có đườ ng dây d phòng ự

Khi có s c hay duy tu, s a chự ố ử ữa đường dây phía cao áp ho c thanh cái thì ặđường dây còn lại đảm nhi m vi c mang t i và có th ph i th c hi n vi c sa thệ ệ ả ể ả ự ệ ệ ải

m t s ph t Vộ ố ụ ải ới sơ đồ này thì chi phí xây dựng đường dây tăng gần gấp đôi Nhưng bù lại độ tin c y cậ ấp điện cao T n thổ ất trên đường dây thấp, điều chỉnh điện

áp và hi u su t tệ ấ ốt hơn