ảnh hưởng của nguồn điện phân tán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới trung áp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ========== NGUYỄN THỊ DIỆU THÚY ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI TRUNG CÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Thái Nguyên - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ========== NGUYỄN THỊ DIỆU THÚY ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI TRUNG CÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Thái Nguyên - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác. Tác giả Nguyễn Thị Diệu Thuý Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, còn phải kể đến những sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè và gia đình. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS - TS Trần Bách, người đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình tôi thực hiện luận văn của mình. Xin cảm ơn các thầy cô đã có những góp ý qúy báu về nội dung của đề tài. Đồng thời tôi cũng xin gửi tới các bạn bè, đồng nghiệp đã cùng tôi trao đổi và giúp tôi tháo gỡ nhiều vướng mắc trong quá trình thực hiện. Cuối cùng tôi xin gửi tới gia đình và người thân, những người luôn bên cạnh tôi, là chỗ dựa tinh thần giúp tôi vượt qua những khó khăn trong thời gian qua. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa 1 Lời cam đoan 2 Lời cảm ơn 3 Mục lục 4 Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt 6 Danh mục các bảng biểu 7 Danh mục các hình vẽ, đồ thị 8 Mở đầu 10 Chƣơng 1: Giới thiệu về lƣới trung áp 12 1.1. Phân loại lưới điện 12 1.2. Công nghệ phân phối điện trung áp 14 1.3. Sơ đồ lưới phân phối điện trung áp 16 1.4. Các chế độ làm việc và yêu cầu của lưới điện phân phối 21 Chƣơng 2: Tổng quan về nguồn điện phân tán 25 2.1. Định nghĩa và đặc điểm công nghệ 25 2.2. Một số dạng nguồn điện phân tán 27 Chƣơng 3: Ảnh hƣởng của nguồn điện phân tán tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lƣới trung áp 42 3.1. Khái quát chung 42 3.2. Tổn thất công suất trên lưới 43 3.3. Các vấn đề về điện áp 46 3.4. Vấn đề về dòng điện sự cố và bảo vệ rơle 53 3.5. Độ tin cậy cung cấp điện 60 3.6. Vấn đề kinh tế và môi trường 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 3.7. Đánh giá ảnh hưởng của DG bằng hệ số đa mục tiêu 67 Chƣơng 4: Tính toán áp dụng, phân tích ả nh hƣở ng củ a DG đế n chấ t lƣợ ng điệ n á p và tổn thất điện năng trên lƣớ i điệ n 72 4.1. Bài toán phân bố dòng công suất 72 4.2. Hiệu quả của DG trong việc cải thiện chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng trên đường dây 77 4.3. Tnh toán áp dụng cho lưới điện thực tế 78 Kết luận 93 Phụ lục, dữ liệu và kết quả tính toán 95 Tóm tắt 133 Tài liệu tham khảo 134 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, chữ viết tắt Nghĩa tiếng việt CC Cầu chì CHP Đồng phát nhiệt điện DG Nguồn điện phân tán ĐSK Điện sinh khối FCL Thiết bị hạn chế dòng sự cố GA Thuật toán di truyền LPP Lưới điện phân phối MBA Máy biến áp MPĐ Máy phát điện MPĐB Máy phát điện đồng bộ MPKĐB Máy phát điện không đồng bộ TBA Trạm biến áp TĐL Tự đóng lặp lại TĐN Thuỷ điện nhỏ WF Trang trạigió WT Tuabin gió Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Danh mục Trang Bảng 1.1. Hệ số thống kê cho một số phụ tải thông dụng 24 Bảng 2.1. Dãy công suất tương ứng của các công nghệ nguồn phân tán 26 Bảng 4.1. Số liệu lưới thử nghiệm 79 Bảng 4.2. Độ cải thiện điện áp sau khi kết nối DG 86 Bảng 4.3. Mức giảm tổn thất công suất sau khi kết nối DG 89 Bảng 4.4. Hệ số đánh giá phương án (IMO) 92 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Danh mục Trang Hình 1.1. Lưới điện 3 pha 3 dây 14 Hình 1.2. Lưới điện 3 pha 4 dây 16 Hình 1.3. Các loại sơ đồ lưới điện trung áp 18 Hình 1.4. Các loại sơ đồ trung áp trên không 19 Hình 2.1. Điểm kết nối (CP) và điểm kết nối chung (PCC) 27 Hình 2.2. Mặt cắt dọc hộp tổ hợp tuabin - máy phát điện gió 28 Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của loại tuabin gió tốc độ không đổi 30 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của loại tuabin gió DFIG 32 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý của loại tuabin gió kết nối trực tiếp 33 Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống năng lượng mặt trời 35 Hình 2.7. Mô hình nhà máy thủy điện nhỏ 37 Hình 2.8. Mô hình cung cấp điện sử dụng kh Biogass 39 Hình 2.9. Nhà máy điện địa nhiệt 40 Hình 3.1. DG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới 43 Hình 3.2. Phân bố hợp lý các DG trên lưới sẽ giảm được tổn thất so với đặt tập trung 45 Hình 3.3. Điện áp nút tăng lên tại nút có đấu nối DG 48 Hình 3.4. Ảnh hưởng của DG tới sự phối hợp giữa các bảo vệ 55 Hình 3.5. Sự phối hợp giữa TĐL và CC trên lưới điện hình tia 57 Hình 3.6. DG làm việc song song với lưới 61 Hình 3.7. Chế độ vận hàn cô lập của DG làm tăng độ tin cậy CCĐ 61 Hình 3.8. Cách thức đặt TĐL có thể làm tăng độ tin cậy của lưới 62 Hình 4.1. Lưới điện phân phối 78 Hình 4.2. Biểu đồ điện áp nút trên lưới điện 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 Hình 4.3. TH1: Mức độ thâm nhập của P DG = 30%P L đấu vào nút 43 82 Hình 4.4. TH2: Mức độ thâm nhập của P DG = 50%P L đấu vào nút 43 82 Hình 4.5. TH3: Mức độ thâm nhập của P DG = 100%P L đấu vào nút 43 83 Hình 4.6. TH4: Mức độ thâm nhập của P DG = 30%P L đấu vào nút 43, 52 83 Hình 4.7. TH5: Mức độ thâm nhập của P DG = 30%P L đấu vào nút 43, 52, 25 84 Hình 4.8. TH6: Mức độ thâm nhập của P DG = 50%P L đấu vào nút 43, 52 84 Hình 4.9. TH7: Mức độ thâm nhập của P DG = 50%P L đấu vào nút 43, 52, 25 85 Hình 4.10. TH8: Mức độ thâm nhập của P DG = 100%P L đấu vào nút 43, 52 85 Hình 4.11.TH9: Mức độ thâm nhập của P DG = 100%P L đấu vào nút 43,52,25 86 Hình 4.12: Điện áp các nút tăng dần theo mức độ thâm nhập của DG 88 Hình 4.13: Điện áp các nút tăng dần mức độ phân tán của DG 88 Hình 4.14: Biểu đồ mô tả mức độ cải thiện điện áp khi lưới có kết nối DG 89 Hình4.15:Biểu đồ mô tả mức giảm tổn thất công suất khi lưới có kết nối DG 90 Hình 4.16: Tổn thất công suất trên lưới khi thay đổi mức độ phân tán của DG (P DG = 30%P L ) 90 Hình 4.17: Tổn thất công suất trên lưới khi thay đổi mức độ thâm nhập của DG [P DG = (30, 50, 100)%P L ] 91 Hình 4.18: Áp dụng hệ số đa mục tiêu để lựa chọn phương án 92 [...]... hình từng khu vực và cấp điện cho các trạm biến áp phân phối hạ áp - Trạm biến áp phân phối hạ áp, với mật độ dày đặc trên LPP, biến đổi điện năng từ cấp điện áp trung áp xuống cấp điện áp 0,4kV cấp điện trực tiếp cho phụ tải 1.1.3 Theo điện áp - Lưới điện cao và siêu cao áp; - Lưới điện trung áp; - Lưới điện hạ áp 1.1.4 Theo phạm vi hoạt động - Lưới điện đô thị; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại... tối ưu của DG vào lưới điện bởi vì trên thực tế vị trí của DG đã được xác định và phần nào là cố định tuỳ thuộc vào tiềm năng của các nguồn nhiên liệu sơ cấp (gió, mặt trời, sông ngòi ) Mục tiêu của luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 - Phân tích ảnh hưởng của DG tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới điện trung áp - Đi sâu tính toán và phân. .. Tải điện từ các nhà máy điện hoặc các trạm khu vực đến các trạm trung gian địa phương, lưới điện này có mạch vòng kín đơn giản và có thể vận hành kín hoặc hở Lưới điện này có điện áp 35, 110 hoặc 220kV - Lưới phân phối trung áp: Đưa điện năng từ các nguồn điện hay các trạm trung gian (địa phương hay khu vực) đến các trạm phân phối phụ tải (gọi tắt là trạm phân phối hay trạm phụ tải) Lưới phân phối trung. .. trung áp (phạm vi nghiên cứu của đề tài - sau đây gọi tắt là Lưới điện phân phối - LPP) làm nhiện vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian (hoặc trạm khu vực hoặc thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải Lưới phân phối gồm hai phần: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 - Lưới phân phối trung áp có điện áp 6, 10, 15, 22, 35kV phân phối điện cho các trạm phân. .. – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 - Lưới điện nông thôn; - Lưới điện xí nghiệp và dân dụng 1.1.5 Theo công nghệ - Lưới điện trên không; - Lưới cáp 1.1.6 Theo sự phát triển - Lưới điện phát triển hay lưới điện động: là lưới điện cung cấp điện cho phụ tải luôn phát triển theo thời gian và không gian - Lưới điện bão hòa hay lưới điện tĩnh: cung cấp điện cho phụ tải cố định, không phát... Trên thực tế lưới điện trên không 6-1 0kV không phải nối đất, lưới cáp thì phải tính toán cụ thể, lưới điện 22kV trở lên nhất định phải nối đất theo một trong các cách trên 1.2.2 Lƣới phân phối điện 3 pha 4 dây (3p4) Lưới này ngoài 3 dây pha còn có dây trung tính, các máy biến áp được phân phối được cấp điện bằng điện áp dây (máy biến áp 3 pha) và điện áp pha (máy biến áp 1 pha) Trung tính của các cuộn... cho các trạm phân phối trung áp/ hạ áp và các phụ tải trung áp - Lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220V Các động cơ công suất lớn và lò điện dùng trực tiếp điện áp 6  10kV, còn tuyệt đại các bộ phận phụ tải dùng điện áp 0,4kV Lưới phân phối có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục vụ phụ tải (bao gồm chất lượng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện) Lưới phân phối có cấu trúc... nghệ phân phối điện trung áp Hiện tại có hai loại công nghệ lưới phân phối điện trung áp được sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam 1.2.1 Lƣới phân phối điện 3 pha 3 dây (3p3) Lưới này chỉ có 3 dây pha, các máy biến áp phân phối được cấp điện bằng điện áp dây MBA nguồn Đường trục pha 3 dây MBA phụ tải 3 pha Nhánh 3 pha MBA phụ tải 2 pha Nhánh 2 pha Hình 1.1: Lưới điện 3 pha 3 dây Khó khăn về kỹ thuật của. .. nguồn điện phân tán (DG) trong lưới điện phân phối cũng kéo theo một số vấn đề nảy sinh khi bản thân các lưới phân phối chưa áp ứng được sự gia tăng của nguồn và tải Sự kết nối DG vào lưới có thể làm thay đổi dòng công suất trên lưới, ảnh hưởng tới tổn thất điện áp và tổn thất công suất trên lưới, ảnh hưởng tới dòng sự cố và độ tin cậy cung cấp điện của lưới Với sự tăng lên về mức độ thâm nhập của DG,... phối có độ đồng thời thấp Các khối cơ bản của LPP là: - Trạm biến áp trung gian, biến đổi điện năng sơ cấp máy biến áp (MBA) ở các cấp điện áp cao (110kV, 220kV) cấp cho các LPP địa phương và thường là nâng cao khả năng điều chỉnh điện áp cho lưới cao áp phía sơ cấp MBA - Lưới phân phối trung áp thường được thiết kế dưới dạng đường dây trên không hoặc cáp ngầm, có cấp điện áp 6, 10, 15, 22, 35kV, được . đổi điện năng từ cấp điện áp trung áp xuống cấp điện áp 0,4kV cấp điện trực tiếp cho phụ tải. 1.1.3. Theo điện áp - Lưới điện cao và siêu cao áp; - Lưới điện trung áp; - Lưới điện hạ áp. . Phân tích ảnh hưởng của DG tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới điện trung áp. - Đi sâu tính toán và phân tích ảnh hưởng của DG trong việc cải thiện chất luợng điện áp và giảm tổn. dạng nguồn điện phân tán 27 Chƣơng 3: Ảnh hƣởng của nguồn điện phân tán tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lƣới trung áp 42 3.1. Khái quát chung 42 3.2. Tổn thất công suất trên lưới