Nghiên cứu giải pháp bù công suất phản kháng để nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện phân phối thị xã từ sơn, tỉnh bắc ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN THỊ SEN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ðỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG CHO LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI THỊ Xà TỪ SƠN – TỈNH BẮC NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: ðiện khí hóa sản xuất nông nghiệp và nông thôn Mã số ngành: 60.52.54 N gười hướng dẫn khoa học: PGS. TS ðặng Quốc Thống Hà Nội - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng: Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Trần Thị Sen Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của tập thể và cá nhân các Thầy Cô giáo: Trường ĐHNN Hà Nội, Trường ĐHBK Hà Nội, gia đình và của các bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS Đặng Quốc Thống – ĐHBK Hà Nội. Cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn cung cấp và sử dụng điện, Khoa cơ điện, Viện sau Đại học trường ĐHNN Hà Nội. Cảm ơn các bạn bè và đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi nghiên cứu hoàn thành luận văn này. Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn, vì thời gian và trình độ có hạn, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành của các Thầy Cô và bạn bè đồng nghiệp. Tác giả luận văn Trần Thị Sen Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii MỤC LỤC PHẦN 1: ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ Xà HỘI VÀ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN THỊ Xà TỪ SƠN 3 CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN Xà HỘI VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ. 3 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN 7 PHẦN 2: BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 16 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 16 1.1. CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI 16 1.2. SỰ TIÊU THỤ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 17 1.2.1. Khái niệm về CSPK 17 1.2.2. Sự tiêu thụ CSPK 18 1.3. CÁC NGUỒN PHÁT CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN 19 1.4. Ý NGHĨA CỦA VIỆC BÙ CSPK TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI 22 1.4.1. Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện 22 1.4.2. Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện 22 1.4.3. Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp 22 1.5. CÁC TIÊU CHÍ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 23 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv 1.5.1. Tiêu chí kỹ thuật 23 1.5.2. Tiêu chí kinh tế 27 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG - XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 30 2.1. Xác định dung lượng bù CSPK để nâng cao hệ số công suất cosφ 30 2.2. Chọn thiết bị bù 30 2.3. Tính bù CSPK theo điều kiện cực tiểu tổn thất công suất 30 2.4. Bù công suất phản kháng theo điều kiện điều chỉnh điện áp 36 2.5. Lựa chọn dung lượng bù theo quan điểm kinh tế 48 2.6. Phương pháp tính toán lựa chọn công suất và vị trí bù tối ưu trong mạng điện phân phối 54 2.7. Vị trí đặt thiết bị bù 61 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI TỤ VÀ PHƯƠNG THỨC ĐIỀU KHIỂN TỤ BÙ TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 64 3.1. SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI TỤ BÙ TĨNH 64 3.1.1. Nối tụ điện theo sơ đồ hình tam giác (∆) 64 3.1.2. Nối tụ điện theo sơ đồ hình sao (Y) 64 3.1.3. Các kiểu đấu nối bộ tụ điện ba pha 65 3.2. SƠ ĐỒ NỐI DÂY VÀ ĐIỆN TRỞ PHÓNG ĐIỆN 66 3.2.1. Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp cao 66 3.2.2 . Sơ đồ đấu dây tụ điện điện áp thấp 67 3.2.3. Bù riêng 68 3.2.4. Bù nhóm 68 3.2.5. Bù tập trung 69 3.3. NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ BÙ SỬ DỤNG TỤ ĐIỆN Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v TĨNH 70 3.3.1. Cơ sở điều khiển 70 3.3.2. Điều chỉnh dung lượng bù 71 3.4.THIẾT BỊ BÙ BÙ NGANG CÓ ĐIỀU KHIỂN (SVC) 74 3.4.1. Cấu tạo cơ bản của SVC 74 3.4.2. Hoạt động của thiết bị bù ngang có điều khiển SVC 75 3.4.3. Mô hình của thiết bụ bù tĩnh có điều khiển băng Thyristor 78 CHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ ĐẾN THỐNG SỐ THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 85 4.1. ẢNH HƯỞNG CỦA TB BÙ ĐẾN THÔNG SỐ THIẾT KẾ 85 4.1.1. Đặt vấn đề 85 4.1.2. Các ảnh hưởng của thiết bị bù đến thông số thiết kế của mạng điện 86 4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ ĐẾN TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG. 90 4.2.1. Lưới phân phối có một phụ tải 90 4. 2.2. Lưới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính 93 4.3. ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ ĐẾN CHẾ ĐỘ ĐIỆN ÁP CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI 95 4.3.1. Phân tích ảnh hưởng của TB bù CSPK đối với chất lượng điện áp 95 4.3.2. Các hạn chế của công suất bù phản kháng đối với chất lượng điện 108 4.3.3. Một số giải pháp chống quá điện áp khi đóng cắt tụ 111 PHẦN 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LĐPP THỊ Xà TỪ SƠN 113 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSS/ADEPT. 113 1.1. Mô hình lưới điện trên chương trình PSS/ADEPT 117 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi 1.2. Giao diện của PSS/ADEPT 117 1.3. Chức năng tính toán của chương trình PSS/ADEPT 117 1.4. Mô phỏng LĐPP trên chương trình PSS/ADEPT 117 CHƯƠNG 2: TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO XT 471E74 BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT 117 2.1. Sơ đồ nguyên lý xuất tuyến 471-E74 117 2.2. Cơ sở tính toán bù CSPK bằng chương trình PSS/ADEPT 118 2.3 Xác định vị trí đặt tụ bù tối ưu (CAPO) 120 2.4. Xây dựng sơ đồ tính toán 126 3.4. Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu kinh tế trên lộ 471E74 132 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 138 4.1. KẾT LUẬN 138 4.2. KIẾN NGHỊ 139 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình số Tên hình Hình 1 Bản đồ hành chính Từ Sơn Hình 2 Phường Đông Kỵ Hình 3 Sơ đồ phân bố điện năng Hình 4 Sơ đồ một sợi lưới điện trung áp Từ Sơn Hình 5 Mạch điện đơn giản RL Hình 6 Quan hệ giữa công suất P và Q Hình 7 Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia Hình 8 Phân phối dung lượng bù trong mạng phân nhánh Hình 9 Sơ đồ mạng điện dùng máy bù đồng bộ để điều chỉnh điện áp Hình 10 Sơ đồ mạng điện có phân nhánh Hình 11 Sơ đồ mạng điện kín: a, Sơ đồ nối dây; b, Sơ đồ thay thế Hình 12 Mạng điện có đặt bù tụ điện tại hai trạm biến áp T b và T c Hình 13 Điều chỉnh điện áp trong mạng điện kín bằng tụ điện Hình 14 Sơ đồ mạng điện 1 phụ tải Hình 15 Sơ đồ mạch tải điện có đặt thiết bị bù Hình 16 Đồ thi phụ tải phản kháng năm Hình 17 Sơ đồ tính toán dung lượng bù tại nhiều điểm Hình 18 Đường dây chính có phụ tải phân bố đều và tập trung Hình 19 Đường dây phụ tải tập trung và phân bố đều có một bộ tụ Hình 20 Các đường biểu thị độ giảm tổn thất công suất ứng với các độ bù và các vị trí trên đường dây có phụ tải phân bố đều ( λ = 0) Hình 21 Đường dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 2 bộ tụ Hình 22 Đường dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 3 bộ tụ Hình 23 Đường dây phụ tải tập trung và phân bố đều có bù 4 bộ tụ Hình 24 So sánh độ giảm tổn thất đạt được khi số tụ bù n = 1,2,3 và ∞ trên đường dây có phụ tải phân bố đều (λ = 0) Hình 25 Tụ đấu tam giác Hình 26 Tụ đấu sao Hình 27 Sơ đồ nối dây của tụ điện điện áp cao Hình 28 Sơ đồ đấu dây của tụ điện điện áp cao bù riêng cho động cơ Hình 29 Sơ đồ đấu dây tụ điện điện áp thấp Hình 30 Bù nhóm Hình 31 Bù tập trung Hình 32 Sự phân bố CSPK theo thời gian Hình 33 Ví dụ về điều chỉnh dung lượng bù Hình 34 Sơ đồ điều chỉnh tự động dung lượng bù theo điện áp Hình 35 Sơ đồ điều chỉnh tự động dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… viii Hình 36 Nguyên lý cấu tạo SVC Hình 37 Sơ đồ giải thích nguyên lý làm việc của SVC Hình 38 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của Thyristor Hình 39 Sơ đồ biểu diễn đặc tính làm việc của SVC Hình 40 Đặc tính điều chỉnh của SVC Hình 41 Sơ đồ tính toán chế độ xác lập Hình 42 Đặc tính của CSTD Hình 43 Đặc tính CSPK của máy phát Hình 44 Mô hình SVC Hình 45 Các dạng đặc tính của SVC Hình 46 a. Sơ đồ nguyên lý b. sơ đồ tính toán Hình 47 Sơ đồ mạch tải điện Hình 48 Phân tính các dung lượng bù Hình 49 Lưới phân phối có phụ tải phân bố đều Hình 50a Sơ đồ mô phỏng Hình 50b Sóng điện áp và dòng điện trên tụ khi U C (0) = 0, t = 5ms Hình 51a Sơ đồ mô phỏng quá độ đóng điện vào trạm tụ làm việc song song Hình 51b Sóng điện áp và dòng điện trên tụ khi U C (0) = 0 và t = 5ms Hình 52a Sơ đồ mô phỏng quá độ với hiện tượng phóng điện trước Hình 52b Dạng sóng điện áp và dòng điện trên tụ khi U C (0) = 0 Hình 53a Sơ đồ mô phỏng quá độ với hiện tượng phóng điện trở lại Hình 53b Dạng sóng điện áp và dòng điện trên tụ khi U C (0) = 0 Hình 54 Quá độ trên lưới phân phối khi đóng tụ bù [5] Hình 55a Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba đồng pha Hình 55b Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba lệch pha Hình 56 Mạch cộng hưởng LC Hình 57 Các cửa sổ View trong PSS Hình 58 Sơ đồ áp dụng triển khai trong PSS Hình 59 Sơ đồ lộ 471 E74 Hình 60 Hộp thoại thiết đặt thông số trong CAPO Hình 61 Hộp thoại thông số kinh tế trong CAPO Hình 62 Kết quả tính CAPO Hình 63 Sơ đồ lộ 471 E74 trên nền PSS/ADEPT Hình 64 Thư viện thiết lập Hình 65 Thẻ thiết lập thông số đường dây Hình 66 Thẻ thiết lập thông số MBA Hình 67 Thẻ nhập thông số kinh tế Hình 68 Thông số kinh tế cho bù hạ áp giờ thấp điểm Hình 69 Thông số kinh tế cho bù trung áp giờ thấp điểm Hình 70 Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2010 của lộ 479 E28.4 Hình 71 Thẻ phân loại phụ tải Hình 72 Thẻ xây dụng đồ thị phụ tải Hình 73 Cách xác định hao tổn của lộ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ix Hình 74 Thẻ tính toán dung lượng bù [...]... KINH T HI N TR NG LƯ I ðI N TH Xà T SƠN Xà H I VÀ Chương 1: ð c ñi m t nhiên xã h i và phương hư ng phát tri n kinh t Chương 2: Hi n tr ng lư i ñi n và tình hình cung c p ñi n PH N 2: BÙ CÔNG SU T PH N KHÁNG TRÊN LƯ I PHÂN PH I Chương 1 T ng quan v bù công su t ph n kháng trên lư i phân ph i Chương 2 Tính toán dung lư ng - xác ñ nh v trí bù công su t ph n kháng trên lư i phân ph i Chương 3: Sơ ñ n i... n áp - Dùng máy bù ñ ng b - Dùng máy bi n áp có t ñ ng ñi u ch nh ñi n áp Trong ph m vi bài lu n văn này em xin trình bày bi n pháp bù công su t ph n kháng ñ nâng cao h s cosϕ c a m ng ñi n, ñi u ch nh ñi n áp nh m nâng cao ch t lư ng ñi n năng 1.2 S TIÊU TH CÔNG SU T PH N KHÁNG 1.2.1 Khái ni m v CSPK Xét s tiêu th năng lư ng trong m t m ch ñi n ñơn gi n có t i là ñi n tr và ñi n kháng (hình 5) sau:... khoa h c k thu t ………………………… 15 PH N 2: BÙ CÔNG SU T PH N KHÁNG TRÊN LƯ I PHÂN PH I CHƯƠNG 1: T NG QUAN V BÙ CÔNG SU T PH N KHÁNG TRÊN LƯ I ðI N PHÂN PH I 1.1 CH T LƯ NG ðI N NĂNG C A LƯ I PHÂN PH I N n kinh t qu c dân ngày càng phát tri n, do ñó ngày càng ñòi h i nhi u năng lư ng ñi n ði u ñó ñ t ra cho h th ng cung c p ñi n m t nhi m v khó khăn là v a ph i th a mãn năng lư ng ñi n, v a ph i ñ m b o ch... ph i Chương 3: Sơ ñ n i t và phương th c ñi u khi n t bù trong lư i ñi n phân ph i Chương 4: nh hư ng c a thi t b bù ñ n thông s thi t k và v n hành c a lư i ñi n phân ph i PH N 3: S D NG PH N M M PSS/ADEPT ð TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SU T PH N KHÁNG CHO LðPP TH Xà T SƠN Chương 1: Gi i thi u v ph n m m PSS/ADEPT Chương 2: Tính toán bù công su t ph n kháng cho XT 491-E74 b ng ph n m m PSS/ADEPT PH N 4: K T LU... th t công su t và tăng ñ t nóng dây d n, tăng ti t di n dây d n, h n ch kh năng truy n t i công su t tác d ng, không s d ng h t kh năng c a ñ ng cơ sơ c p, gi m ch t lư ng ñi n, tăng giá thành ñi n năng Hi n nay m t s t nh ñã quan tâm ñ n v n ñ này như B c Ninh, Hà N i, H i Dương, Nam ð nh, Ninh Bình… nhưng vi c th c thi thì r t ít N u có h th ng bù công su t ph n kháng thì ch là bù tĩnh, thi t b bù. .. phí ð kh c ph c nh ng như c ñi m ñó ñ tài ñi nghiên c u phương pháp bù công su t ph n kháng, ñ xác ñ nh dung lư ng và v trí bù t i ưu cho lư i phân ph i, ñ ng th i lu n văn cũng ñi nghiên c u ph n m n PSS/ADEPT ñ tính toán dung Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t ………………………… 1 lư ng và v trí bù cho lư i ñi n T Sơn – T nh B c Ninh V i s n l c c a b n thân, s giúp ñ t n... phát ñi n… Vi c bù CSPK ngoài vi c nâng cao h s công su t cosφ còn ñưa ñ n hi u qu là gi m ñư c chi phí kim lo i màu t c gi m ñư c ti t di n dây d n…nên ti t ki m ñư c chi phí ñ u tư xây d ng lư i ñi n Gi m ñư c chi phí ñi n năng 1.5 CÁC TIÊU CHÍ BÙ CÔNG SU T PH N KHÁNG TRÊN LƯ I PHÂN PH I 1.5.1 Tiêu chí k thu t 1.5.1.1 Yêu c u v cosφ Ph t i c a các h gia ñình thư ng có h s công su t cao, thư ng là... là m t bài toán ñư c r t nhi u ñ tài nghiên c u T n hao công su t là v n ñ nh hư ng ñ n ch t lư ng ngu n ñi n và kinh t , ñ gi m nó m t trong nh ng bi n pháp khá hi u qu là bù công su t ph n kh ng cho lư i ñi n M t s các h th ng lư i ñi n trên các t nh thành c a nư c ta không có h th ng bù công su t ph n kháng th m chí còn không quan tâm ñ n v n ñ này Do ñó h s công su t cosφ có giá tr nh ñi u này... trong nh ng th xã ñông dân nh t Vi t Nam Kinh t - Xã h i: T Sơn là th xã c a ngõ c a t nh B c Ninh, là ñô th v tinh c a Th ñô Hà N i và là m t trong hai trung tâm kinh t - văn hóa - giáo d c c a t nh B c Ninh (sau Thành ph B c Ninh) T Sơn là m t ñô th công nghi p v i nhi u khu công nghi p, nhi u làng ngh truy n th ng n i ti ng như ða H i, ð ng K , Phù Khê, Mai ð ng và có nhi u trư ng cao ñ ng, ñ i... ph n t này cũng không ñáng k nên ngu n phát CSPK chính trong lư i phân ph i v n là t ñi n, ñ ng cơ ñ ng b và máy bù Các ngu n phát công su t ph n kháng trên lư i 1) Máy bù ñ ng b Máy bù ñ ng b là lo i máy ñi n ñ ng b ch y không t i dùng ñ phát ho c tiêu th CSPK Máy bù ñ ng b là phương pháp c truy n ñ ñi u ch nh liên t c CSPK Các máy bù ñ ng b thư ng ñư c dùng trong h th ng truy n t i, ch ng h n ñ u . NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN THỊ SEN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ðỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG CHO LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI THỊ Xà TỪ SƠN – TỈNH BẮC NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ. PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 16 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 16 1.1. CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI 16 1.2. SỰ TIÊU THỤ CÔNG SUẤT PHẢN. DUNG LƯỢNG - XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 30 2.1. Xác định dung lượng bù CSPK để nâng cao hệ số công suất cosφ 30 2.2. Chọn thiết bị bù 30 2.3. Tính bù CSPK