Nghiên cứu chất lượng điện áp và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp khu vực

Nghiên cứu chất lượng điện áp và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp khu vực 22kv 1. Phần thuyết minh Chương 1 Giới thiệu tổng quan về đề tài Trình bày tổng quan về chất lượng điện, các phương pháp đánh giá chất lượng điện, các phương pháp nâng cao chất lượng điện. Chương 2: Đánh giá hiện trạng lưới điện (áp dụng cho một lộ trung áp cụ thể) Tính toán hoa tổn điện áp, hao tổn công suất, hao tổn điện năng. Chương 3 Áp dụng nâng cao chất lượng điện cho mạng điện trung áp cụ thể Lựa chọn và tính toán các phương pháp án nâng cao chất lượng điện cho một lộ trung áp cụ thể. Chương 4 Kết luận Trình bày tóm tắt các kết quả đã đạt được, hướng phát triển đề tài Thiết kế tối thiểu 3 bản vẽ A0

Chapter LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta ngày thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa, kinh tế quốc dân ngày phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân ngày cải thiện, trình độ dân trí nâng cao Theo thống kê dự báo Tập đoàn Điện lực Việt Nam năm tới nhu cầu sử dụng điện quốc gia tăng từ 14% đến 16% Để đáp ứng nhu cầu đó, hệ thống điện đầu tư nâng cấp, từ việc xây dựng cải tạo lại nguồn điện mạng lưới có việc quy hoạch lại lưới điện cấp điện áp khác nhằm đáp ứng nhu cầu ngày tăng phụ tải điện Cùng với phát triển ạt hệ thống lưới điện nguồn điện tuyến đường dây không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật, cũ nát, bên cạnh thiết bị lạc hậu, thiếu tính đồng không đủ tiêu chuẩn vận hành Việc xây dựng không dựa quy hoạch tổng thể mang tính tùy tiện, tự phát, với tăng nhanh phụ tải dẫn đến tình trạng tải đường dây Vì trình truyền tải phân phối điện gây tổn thất điện hao tổn điện áp lớn làm ảnh hưởng đến chất lượng điện cung cấp cho hộ tiêu thụ điện chất lượng làm việc thiết bị điện, từ ảnh hưởng gián tiếp tới hộ tiêu thụ điện ngành điện Trước thực trạng đó, ngành điện có nhiều chương trình, đề tài nghiên cứu thực nhiều biện pháp nhằm mục đích giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện Nhờ tổn thất điện trung bình hàng năm toàn hệ thống lưới điện quốc gia giảm cách đáng kể, chất lượng điện nâng cao rõ rệt Trong phạm vi đồ án em sau nghiên cứu ảnh hưởng chất lượng điện tới hộ sử dụng điện, sở đưa giải pháp nhằm đảm bảo nâng cao chất lượng điện cho hộ tiêu thụ điện Trong trình thực đồ án, em nhận bảo tận tình cô NGUYỄN THỊ KHÁNH thầy cô khác khoa Em xin chân thành cảm ơn! Lạng Sơn, ngày… tháng 03 năm 2016 Sinh Viên CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP 1.1 Các tiêu chất lượng điện Chất lượng điện có quan hệ tới nhiều yếu tố Vì để giải hợp lí vấn đề đảm bảo nâng cao chất lương điện có lẽ vấn đề khó khăn thiết kế cung cấp điện Chất lượng điện đánh giá dựa hai tiêu chất lượng điện áp chất lượng tần số Chất lượng điện mức độ trùng hợp điện áp tần số so với giá trị chuẩn quy định Chất lượng điện ảnh hưởng tới tiêu kinh tế kĩ thuật hộ dùng điện Các thiết bị dùng điện làm việc với hiệu tốt trường hợp điện có chất lượng cao 1.1.1 Tiêu chuẩn điện áp Với lưới điện ba pha xoay chiều người ta quy định chất lượng điện áp theo đại lượng sau đây: Độ lệch điện áp( tốc độ biến đổi điện áp nhỏ 1% giây) so với giá trị định mức : qU = U − U dm 100% U dm (1-1) Độ dao động điện áp ( tốc độ biến đổi điện áp không nhỏ 1% giây) δU = U max − U 100% U dm (1-2) Độ không hình sin dạng đường cong điện áp : K K Sin Uγ ∑ 100% = U1 Uγ = ∑ ∞ ∑U γ2 γ =2 (1-3) U - Điện áp thành phần Khi K K Sin ≤ 5% dạng đường cong điện áp thường cần tính đến bậc 13 đủ Độ không đối xứng điện áp : K2 = U2 U phadinhmuc 100% = 0 U A + a U B + aU C 3U dm 100% (1-4) Trong U2 - điện áp thứ tự nghịch a = Nếu điện áp có K ≤ 1% e j120 ; a = e j 240 xem thực tế đối xứng Độ lệch trung tính K0 = U0 U phadinhmuc 100% = 0 I (U A + U B + U C ) I 3U dm 100% (1-5) Trong 1.1.2 U0 - điện áp thứ tự không Tiêu chuẩn tần số Chất lượng tần số đánh giá theo dại lượng sau a Độ lệch tần số ( lấy khoảng thời gian 10 phút) Độ lệch tần số so với tần số định mức: ∆f = f − f dm 100 f dm (1-6) Độ lệch tần số phải nằm giới hạn cho phép: ∆f ≤ ∆f ≤ ∆ fmax Cũng có nghĩa tần số phải nằm giới hạn cho phép: fmin ≤ f ≤ fmax Trong đó: fmin = fđm fmax = fđm + ∆f ∆ fmax b Độ dao động tần số ( tốc độ biến đổi tần số nhỏ 0,2 HZ thời gian giây) f = ∆ f max − f 100% f dm (1-7) Độ dao động tần số đặc trưng độ lệch giá trị lớn nhỏ tần số tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn 0,1% Độ dao động tần số không lớn giá trị cho phép Ví dụ, theo ΓOCT 13109- 87[6] Nga độ lệch tần số cho phép ±0,2 Hz với xác suất 95% (22,8 h/ngày), độ lệch tối đa cho phép ±0.4 Hz thời gian chế độ cố cho phép độ lệch ±0,5 ÷ Hz với tổng độ kéo dài không 90 h/năm Độ dao động tần số không vượt 0,2 Hz Theo tiêu chuẩn Singapo [2], độ lệch tần số cho phép 1%, tức ±0,5 Hz Ngoài ra, chất lượng điện đánh giá tiêu độ tin cậy hệ thống, tức tính lien tục cung cấp điện Giữ cho độ lệch dao động tần số nằm phạm vi cho phép nhiệm vụ nhà máy phát điện, hộ dùng điện ảnh hưởng tới tần số, sau không đề cập đến biện pháp đảm bảo chất lượng tần số Nâng cao chất lượng điện trực tiếp ảnh hưởng tới số lượng chất lượng sản phẩm làm Vì thiết kế, người thiết kế phải tìm hiểu kĩ trình công nghệ, xác định ảnh hưởng chất lượng điện chất lượng sản phẩm làm việc bình thường xí nghiệp Trên sở người thiết kế lựa chọn cách hợp lí biện pháp nâng cao chất lượng điện Khi vận hành cần tuân thủ chặt chẽ quy tình quy phạm để đảm bảo cho hệ thống cung cấp điện đạt tiêu xác định lúc thiết kế 1.2 Ảnh hưởng chất lượng điện hộ tiêu thụ Diễn biến điện áp lưới điện Hình 1: Diễn biến điện áp lưới điện - Ở chế độ max, nhờ điều áp tải trạm trung gian, điện áp đầu nguồn đạt độ lệch E1 Tổn thất điện áp ∆U TA1 làm điện áp trung áp trạm phân phối giảm xuống ( đường 1), nhờ có đầu phân áp cố định MBA phân phối nên điện áp tăng lên EP, đầu MBA điện áp tụt xuống tổn thất điện áp MBA phân phối ∆U B1 , điểm A cuối lưới phân phối hạ áp điện áp thấp tổn thất điện áp lưới hạ áp ∆U H - Ở chế độ tương tự (đường 2) Độ tăng điện áp EP đặt đầu phân áp cố định giữ nguyên giá trị cho chế độ - Nếu điện áp lưới hạ áp nằm gọn miền chất lượng điện áp (phần gạch chéo) chất lượng điện áp lưới điện tốt, ngược lại không tốt cần phải thực biện pháp hiệu chỉnh Từ sơ đồ ta có: δU B1 = E1 − ∆U TA1 + E P − ∆U B1 (1-8) δU B = E − ∆U TA + E P − ∆U B δU A1 = U B1 − ∆U H δU A = U B − ∆U B ⇒ Kết luận: Độ lệch điện áp tiêu chuẩn chất lượng điện áp, ảnh hưởng lớn đến cấu trúc lưới điện 1.2.1 Nguyên nhân gây biến động điện áp Độ lệch điện áp xác định sau: δU = U − U dm δU % = U − U dm * 100 U dm (1-9) Nếu điện áp đặt vào phụ tải không với điện áp định mức phụ tải yêu cầu nhiều tình trạng làm việc phụ tải trở nên không tốt Hay độ lệch điện áp lớn tiêu kinh tế thiết bị dùng điện thấp.Sự biến động điện áp nguyên nhân sau đây: 1.2.2 Nguyên nhân phát sinh thân hộ tiêu thụ điện - Phụ tải hộ dùng điện luôn thay đổi gây nên độ lệch điện áp Vì phụ tải thay đổi khiến công suất chuyên trở mạng điện thay đổi, mức tổn thất điện áp mạng thay đổi gây độ lệch khác điện áp Đây biến đổi tự nhiên chậm VD: Đèn điện thắp sáng vào ban ngày 10-15% vào buổi tối Các khu công nghiệp lớn, phụ tải đêm 40-50% phụ tải lớn - Khởi động động - Sự thay đổi đột ngột động công suất lớn 1.2.3 Nguyên nhân phát sinh cố biến đổi tình trạng vận hành hệ thống điện - Phương thức vận hành nhà máy điện VD: nhà máy thuỷ điện hồ chứa nước mùa nước vận hành mãn tải, tới mùa cạc nước phải cho dừng số máy phát, giảm bớt phần cung cấp cho hệ thống - Sự thay đổi cấu trúc lưới điện VD: Thời kỳ đại tu phải cho số máy dừng hoạt động Những thay đổi làm cho phân bố công suất toàn hệ thống bị thay đổi, làm thay đổi mức tổn thất điện áp dẫn đến làm thay đổi độ lệch điện áp nơi tiêu thụ điện 1.2.4 Ảnh hưởng chất lượng điện áp tới hộ dùng điện 1.2.4.1 Chất lượng điện hộ dùng điện không đạt yêu cầu - Đối với động không đồng bộ: Khi điện áp cực động bị giảm thấp mômen quay tốc độ quay giảm, dòng điện stato tăng lên làm tăng phát nóng động cơ, động khó khởi động, thời gian khởi động kéo dài - Đối với máy công cụ: Do động truyền động ảnh hưởng điện áp liên quan đến phụ tải cơ, đến hiệu suất công tác thiết bị Cụ thể điện áp giảm ngắn mạch đến 15% khởi động từ không giữ đuợc, gây cắt điện Dòng khởi động ngắn hạn động KĐB ( có thành phần trở kháng chủ yếu) gây lưới điện có điện kháng cao ( dẫn, đường dây không ) kháng điện độ giảm áp lớn làm ảnh hưởng đến làm việc bình thường động làm việc khởi động Nếu điện áp giảm thấp thân động khởi động không thành công Hiện tượng thường gặp máy bơm nước phục vụ tưới tiêu - Đối với thiết bị chiếu sáng: Khi điện áp giảm, quang thông đèn nung nóng giảm Điện áp giảm 5% quang thông giảm 10% dẫn đến giảm suất chất lượng lao động, không đảm bảo an toàn lao động Khi điện áp tăng cao, tuổi thọ đèn giảm Điện áp tăng 1% so với điện áp định mức đèn, tuổi thọ đèn giảm 15%, điện áp tăng 5%, tuổi thọ giảm nửa, điện áp tăng 10-15%, bóng đèn bị cháy VD: Đối với đèn huỳnh quang, điện áp tăng 10% tuổi thọ đèn giảm 2030% Nếu điẹn áp đèn giảm đèn khó khởi động Khi điện áp giảm 30% đèn không khởi động Đối với đèn sợi tim ( hay đèn nung sáng) Ta có đặc tính đèn hình vẽ sau: Hình 2: Đặc tính đền nung nóng Quang thông Φ thời gian phục vụ T đèn phụ thuộc vào điện áp đặt vào Điện áp tăng quang thông tăng thời gian T lại giảm - Đối với lò điện, biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế- kỹ thuật lò điện - Hao tổn đường dây là: ΣΔAđường day = 27033,5 (kWh) - Hao tổn nhiệt là: ΔAnh = 0,12ΔAdườngday = 0,12 27033,5 = 3244 (kWh) - Hao tổn kỹ thuật toàn lộ: ΔAkt = Σ ΔABA + ΣΔAdườngday + ΔAnh ΔAkt = 90389,8 + 27033,5 + 3244 = 120667,3 (kWh) - Như thay đổi điện áp truyền tải từ 22 kV lên 35 kV chênh lệch điện hao tổn kỹ thuật là: ΔAkt = 123417,37 – 120667,3 = 2750 (kWh) Vậy ta thấy nâng cấp điện áp truyền tải hao tổn điện giảm nhiều việc nâng điện áp truyền tải vấn đề khó khăn đòi hỏi kinh phí lớn cần phải xem xét đánh giá xem phương án có tính khả thi không Nếu khả thi cần phải chuẩn bị kỹ lưỡng thời gian dài 3.3.2 Thay máy biến áp có công suất không phù hợp Ta xét dung lượng tối ưu máy biến áp Dung lượng tối ưu máy biến áp dung lượng phải thỏa mãn điều kiện sau: SB ≥ Spt ΔPB ⇒ Trong đó: S B ≥ Spt  ∆AB SB: Công suất định mức máy biến áp (kVA) Spt: Công suất phụ tải (kVA) ΔAB: Hao tổn điện máy biến áp (kWh) ΔPB: Hao tổn công suất tác dụng máy biến áp Thực tế tổn thất điện máy biến áp tính theo công thức: ' ΔA = ΔP t + ΔP ' N  S pt     S dm  τ (5.2) Trong đó: ΔA: Hao tổn điện máy biến áp ' ΔP : Tổn thất công suất tác dụng không tải (kWh) (kW) ' N ΔP : Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch (kW) t: Thời gian vận hành máy biến áp (h) τ: Thời gian hao tổn công suất cực đại Xét quan hệ tổn thất điện máy biến áp với thông số máy biến áp với chế độ vận hành: ' - ' N Tổn thất điện với tham số máy biến áp (S đm, ΔP , ΔP ), cho trước chế ' độ vận hành (t, τ, Spt) Nếu tăng dung lượng máy biến áp thành phần ΔP , ΔP ' N tăng lên, hệ số mang tải Kmt =  S pt    S  đm  lại giảm xuống Kết đường cong ΔAB có cực tiểu đó, từ ta tìm dung lượng tối ưu máy biến áp ứng với điểm cực tiểu đường cong ΔAB = f(SđmB) ∆AB ∆AB ∆P0.t ∆PN(Spt/Sddm)2.τ SB1 Spt SB2 SB Hình : Quan hệ ∆AB = f(SđmB) Spt = const, τ = const Từ đồ thị ta nhận thấy chọn công suất máy biến áp phù hợp với phụ tải tức SB = Spt tương ứng với Spt hao tổn máy biến áp nhỏ Do khi: + Máy biến áp tải SB1 < Spt hao tổn điện tăng lên + Máy biến áp non tải SB1 > Spt hao tổn điện tăng lên - Xét quan hệ tổn thất máy biến áp với chế độ vận hành máy biến áp Giả sử máy biến áp đóng vào mạng suốt năm, tức t = 8760 h Vậy chế độ vận hành máy biến áp thể thời gian τ Chúng ta biết thời gian τ phụ thuộc vào hai tham số đặc trưng cho chế độ vận hành Tmax cosϕ Ta có mối quan hệ ΔAB = f(SđmB, τ) ∆AB τ τ [...]... cao chất lượng điện Các phương pháp điều chỉnh điện áp Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các biện pháp sau đây: Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện kích thích Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và của máy biến áp giảm áp bằng cách đặt đầu phân áp cố định hoặc điều áp dưới tải Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh và máy... 2πfC XC (1-13) Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp 1.3.1 Đánh giá chất lượng điện theo độ lệch giới hạn của điện áp Ta biết rằng hao tổn điện áp trong mạng điện được xác định theo công thức: ∆U = P.R + Q.X Un Trong đó : (V); (1-14) P, Q - Công suất tác dụng và phản kháng R, X - Điện trở tác dụng và phản kháng Un - Điện áp định mức của mạng điện Điện áp tại đầu vào của thiết bị dùng điện được xác... sẽ tắt Với các ống đèn hình, khi điện áp giảm nhỏ hơn 95% điện áp định mức thì chất lượng hình ảnh sẽ bị méo mó Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên lạc bưu điện, các thiết bị tự động hoá rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp Các Tivi nhạy cảm với cả điện áp và tần số c Tụ điện tĩnh Công suất phản kháng của tụ điện tĩnh tỉ lệ thuận với tần số và bình phuơng của điện áp đặt vào: Qbù =... điện Theo bản chất vật lý, chỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoặc tăng thêm nguồn công suất phản kháng ( các phương pháp 1 và 4) hoặc phân bố lại công suất phản kháng trong mạng điện ( các phương pháp còn lại ), phương pháp sau chỉ có hiệu quả khi hệ thống điện có đủ công suất phản kháng Khi hệ thống điện thiếu công suất phản kháng, phương pháp duy nhất để điều chỉnh điện áp là tăng thêm các. .. thanh cái nhà máy điện và trạm biến áp cao hơn trong thời gian có phụ tải cao nhất và hạ thấp đến điện áp định mức trong thời gian phụ tải thấp nhất 1.4.2 Các thiết bị điều chỉnh điện áp Các thiết bị sử dụng để điều chỉnh điện áp gồm có: - Đầu phân áp của các máy biến áp - Máy biến áp điều áp dưới tải - Máy biến áp bổ trợ và máy biến áp điều chỉnh đường dây - Máy bù đồng bộ - Bộ tụ điện có điều chỉnh... thất điện áp và biện pháp nâng cao điện áp vận hành của mạng điện a Giảm tổn thất ∆ U bằng cách chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý VD: Dùng sơ đồ “dẫn sâu”, phân nhỏ công suất trạm biến áp và đưa chúng vào gần trung tâm phụ tải Biện pháp này chủ yếu được dung trong giai đoạn thiết kế và có ảnh hưởng sâu sắc đến toàn bộ hệ thống cung cấp điện b Thay đổi tiết diện dây dẫn Biện pháp này được dùng với điện áp. .. 0.4 0.85 0.4 2.1.4.3 Các phương pháp tính toán tổn thất công suất - điện năng - điện áp trong mạng E985 – 3 Yên Dũng và xây dựng đồ thị phụ tải a Nhận xét về các phương pháp tính tổn thất điện năng Từ nội dung của các phương pháp ta có một số nhận xét về mỗi phương pháp như sau: + Đối với biện pháp sử dụng các thiết bị đo đếm: Nếu dựa vào các chỉ số công tơ đo điện năng tiêu thụ tại các trạm tiêu thụ... vọt, tuy nhiên biện pháp này chỉ phù hợp với các phụ tải sản xuất làm việc theo ca Đối với phụ tải thuần sinh hoạt như ở nông thôn rất khó thực hiện d Điều chỉnh điện áp máy phát điện Biện pháp này chỉ dùng đối với các nhà máy phát điện e Dùng tụ điện tĩnh để điều chỉnh điện áp Có hai cách mắc tụ điện tĩnh vào mạng điện: - Mắc song song hay còn gọi là biện pháp bù ngang, tổn thất điện áp trên đường dây... = Un - ∆U; Độ lệch điện áp tại đầu của hộ dùng điện được xác định: ν = U - Un 100 Un (%); (1-16) So sánh giá trị này với độ lệch điện áp cho phép đối với các loại thiết bị dùng điện ta có thể đánh giá được chất lượng điện áp của lưới Điện áp được coi là ν cp- ≤ ν ≤ ν cp+ đảm bảo nếu 1.3.2 Đánh giá chất lượng điện theo tiêu chuẩn tích phân điện áp Vì số lượng phụ tải trong lưới điện rất lớn, chúng... gian chất lượng: TCL = pCL.T (h); (1-26) Điện năng chất lượng ACL = pCL.A; A - Tổng điện năng tiêu thụ trong thời gian T; Độ bất định của điện áp được xác định: H = ν 2 + σν2 ; Các đại lượng H, ν, σν là những đại lượng đóng vai trò quan trọng không chỉ trong việc đánh giá chất lượng điện mà còn trong việc xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật có liên quan đến chất lượng điện 1.3.4 Đánh giá chất lượng