Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện huyện xuân trường tỉnh nam định và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp

Đó là một nhiệm vụ hết sức khó khăn, trong đó việc nâng cao chất lượng điện năng ở lưới điện phân phối có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng và chỉ tiêu kinh tế chung của toàn hệ

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 4

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 8

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 11

LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI – CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 11

1.1 Đặc điểm chung 11

1.1 Đặc điểm công nghệ của lưới điện phân phối 11

1.1.1 Lưới phân phối điện trung áp 11

1.1.1.1 Lưới phân phối điện ba pha ba dây (3p3) 11

1.1.1.2 Lưới phân phối điện ba pha bốn dây (3p3) 13

1.1.2 Lưới phân phối điện hạ áp 17

1.2 Những yêu cầu của lưới phân phối 18

1.3 Chất lượng điện năng, chất lượng điện áp 20

1.4 Tổng quan về chất lượng điện năng 22

1.4.1 Quá độ 22

1.4.2 Độ lệch điện áp thời gian dài 24

1.4.3 Độ lệch điện áp thời gian ngắn 25

1.4.4 Mất cân bằng điện áp 28

1.4.5 Độ méo dạng sóng 29

1.4.6 Dao động điện áp 32

1.4.7 Độ lệch tần số 32

1.5 Tiêu chuẩn điện áp 33

1.5.1 Độ lệch điện áp ΔU 33

1.5.2 Dao động điện áp dU 34

1.5.3 Độ không đối xứng K2 35

1.5.4 Độ không hình sin Kks 36

CHƯƠNG 2 38

CÁC BIỆN PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ NÂNG CAO 38

CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 38

2.1 Sụt giảm điện áp và mất điện áp 38

2.1.1 Đánh giá hiện tượng sụt giảm điện áp 38

2.1.1.1 Ảnh hưởng của thiết bị với sự sụt giảm điện áp 39

2.1.1.2.Sụt giảm điện áp trong hệ thống phân phối 40

2.1.2 Các giải pháp giảm sụt giảm và mất điện áp 40

2.2 Các phương pháp điều chỉnh điện áp 43

2.2.1 Mục đích điều chỉnh điện áp 43

2.1.2 Phương thức điều chỉnh điện áp 44

2.3 Điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối 48

2.3.1 Độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện 48

2.2.2 Đánh giá chất lượng điện áp trong lưới hạ áp 49

2.3.3 Diễn biến điện áp trong lưới điện 53

2.4 Phương thức điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối 54

2.4.1.Phương thức chung 55

2.4.2.Tiêu chuẩn điều chỉnh điện áp 55

2.4.3.Điều chỉnh điện áp ở máy biến áp trung gian 56

CHƯƠNG 3 65

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ CHỌN GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 65

3.1 Lưới điện Huyện Xuân Trường 65

3.2 Tính toán đánh giá chất lượng điện áp cho đường dây điện : 65

3.2.1 Sơ đồ lưới phân phối 68

3.2.2 Thông số lưới phân phối 69

3.2.3 Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất khi chưa có tụ bù trên

lưới 76

3.2.4 Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất sau khi đặt tụ bù 78

3.2.4.1 Đặt bộ tụ 1100KVAr tại nút 60 78

3.2.4.2 Đặt 2 bộ tụ 1100KVAr tại 2 nút 48 và nút 60 80

3.2.5 Kết luận 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, những vấn đề được trình bày trong luận văn này là nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, các kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ một tài liệu nào Có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác.

Hà Nội, ngày 28 tháng 9 năm 2014

Tác giả luận văn

Vũ Tư Khoa

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CLĐA : Chất lượng điện áp LPPTA : Lưới phân phối trung áp LPPHA : Lưới phân phối hạ áp CSTD : Công suất tác dụng CSPK : Công suất phản kháng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Lưới phân phối điện 3 pha 3 dây 12

Hình 1.2: Lưới điện khi chạm đất 1 pha 13

Hình 1.3: Lưới điện 3 pha 4 dây 14

Hình 1.4a: Lưới phân phối hình tia 14

Hình 1.4b: Lưới phân phối hình tia phân đoạn 14

Hình 1.4c: Lưới phân phối kín vận hành hở do 1 nguồn cung cấp 15

Hình 1.4d: Lưới phân phối kín vận hành hở cấp điện từ 2 nguồn độc lập 15

Hình 1.4e: Lưới điện kiểu đường trục 15

Hình 1.4f: Lưới điện có đường dây dự phòng chung 16

Hình 1.4g : Hệ thống phân phối điện 17

Hình 1.5 : Lưới điện hạ áp 380/220V 17

Hình 1.6: Quá độ do xung sét 23

Hình 1.7: Quá độ dao động với tần số trung bình 24

Hình 1.8: Sụt giảm điện áp do sự cố chạm đất một pha 26

Hình 1.9: Sụt giảm điện áp do sự khởi động của động cơ 27

Hình 1.10: Quá điện áp do sự cố chạm đất một pha 28

Hình 1.11: Mất cân bằng điện áp 28

Hình 1.12: Dạng sóng hài và phổ của dòng điện 30

Hình 1.13: Dạng sóng nhiễu loạn điện áp 31

Hình 1.14: Dao động điện áp trong một ngày 32

Hình 1.15: Quan hệ giữa điện áp với tuổi thọ - độ sáng của đèn 34

Hình 2.1: Hệ thống lưu điện trực tiếp 42

Hình 2.2: Sơ đồ đường dây 45

Hình 2.3: Đồ thị véc tơ tổn thất điện áp trên đường dây 46

Hình 2.4: Miền chất lượng điện năng 50

Hình 2.5: Đồ thị biểu diễn miền giới hạn CLĐA theo tiêu chuẩn 52

Hình 2.6: Diễn biến điện áp trong lưới điện 53

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí cơ bản của cuộn dây có điều áp 58

Hình 2.8: Bộ điều áp của các cuộn dây đấu hình sao 58

Hình 2.9: Bố trí bộ điều áp trong cuộn dây tam giác 58

Hình 2.10: Bộ điều áp trong máy biến áp tự ngẫu 59

Hình 2.11: Cấu tạo bộ điều chỉnh điện áp 59

Hình 2.12: Bù công suất phản kháng với nhiều điểm bù 63

Hình.3.1 Mô hình phụ tải để tính toán 67

Hình 3.2: Biểu đồ điện áp nút trên lưới khi chưa có lắp tụ bù 79

Hình 3.3: Biểu đồ điện áp nút trên lưới khi đặt tụ bù tại nút 60 81

Hình 3.4: Biểu đồ điện áp nút trên lưới khi đặt tụ bù tại nút 60 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

BẢNG 3.1: SỐ LIỆU NÚT LỘ ĐZ 475-E3.8 69BẢNG 3.2: SỐ LIỆU NHÁNH LỘ ĐZ 475-E3.8 73

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, tốc

độ công nghiệp hoá tăng nhanh, nhu cầu về điện năng ngày càng lớn đòi hỏi ngành Điện phải đi trước một bước để tạo cơ sở cho sự phát triển của nền kinh

tế Cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân là những yêu cầu ngày càng khắt khe của khách hàng về chất lượng điện năng Ngành Điện phải thực hiện những kế hoạch phát triển nguồn và lưới phù hợp với nhu cầu của phụ tải và cải tạo nâng cấp những khu vực hiện có, đề ra những biện pháp vận hành hợp lý để nâng cao chất lượng điện năng, tăng công suất truyền dẫn để có thể đáp ứng ngày càng tốt hơn những đòi hỏi ngày càng cao về sản lượng cũng như chất lượng điện năng đồng thời tiết kiệm chi phí, giảm tổn thất và nâng cao hiệu quả kinh tế cung cấp và sử dụng điện Đó là một nhiệm vụ hết sức khó khăn, trong

đó việc nâng cao chất lượng điện năng ở lưới điện phân phối có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng và chỉ tiêu kinh tế chung của toàn hệ thống

Với lưới điện phân phối việc đáp ứng những yêu cầu về chất lượng điện năng gặp không ít khó khăn Sự phát triển mạnh mẽ của phụ tải điện ảnh hưởng đến chất lượng điện năng trong lưới điện phân phối biểu hiện dễ nhận thấy là chất lượng điện áp

Với đề tài “Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện huyện Xuân

Trường tỉnh Nam Định và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp” tác

giả mong muốn đóng góp một phần nhỏ những tìm tòi, nghiên cứu của mình vào việc đảm bảo chỉ tiêu chất lượng đ iện áp trong lưới điện phân phối có nhiều cấp điện áp nhưng không có hệ thống điều áp dưới tải tại các trạm trung gian

Phương pháp nghiên cứu dựa vào các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng kết hợp số liệu thực tế sau đó chạy trên phần mềm để đánh giá chất lượng điện năng lưới điện Huyện Xuân Trường Tỉnh Nam Định và tính toán bù để nâng cao chất lượng điện áp

Luận văn bao gồm 3 chương, trong đó tại Chương 1 tác giả giới thiệu

tổng quát về lưới điện phân phối và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng điện năng trong đó chất lượng điện áp là một phần quan trọng Chương 2 trình bày về các biện pháp điều chỉnh điện áp và nâng cao chất lượng điện năng Chương 3 Đánh giá chất lượng điện áp lưới phân phối điện trung áp và chọn giải pháp khắc phục

Tác giả chân thành gửi lời cảm ơn tới TS Đào Quang Thạch và các thầy cô của Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp tác giả hoàn thành luận văn Cảm ơn các đồng nghiệp

đã giúp đỡ trong công việc để tác giả có thời gian học tập, thu thập số liệu viết luận văn

Do thời gian có hạn và kiến thức còn nhiều hạn chế nên luận văn chắc chắn còn nhiều khiếm khuyết Tác giả chân thành mong muốn nhận được sự chỉ bảo góp ý của thầy cô và các đồng nghiệp quan tâm đến nội dung luận văn này

CHƯƠNG 1 LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI – CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI

ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Đặc điểm chung

Lưới điện phân phối là khâu cuối cùng đưa điện năng tới hộ tiêu thụ điện Lưới điện nhận điện từ một hay nhiều trạm nguồn của lưới truyền tải đến hộ tiêu thụ điện.Vì vậy lưới điện phân phối ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống điện và các hộ tiêu thụ điện

Tổn thất điện năng trong lưới phân phối gấp 3-4 lần tổn thất trong lưới truyền tải Khối lượng đầu tư xây dựng lưới điện phân phối chiếm tỉ trọng khá lớn trong toàn bộ hệ thống lưới Xác suất ngừng cấp điện do sự cố, sửa chữa bảo dưỡng, cải tạo lắp đặt mới trên lưới phân phối cũng nhiều hơn trên lưới truyền tải

Cấu trúc lưới phân phối đa dạng, phức tạp và được đầu tư xây dựng không tuân thủ quy hoạch Chế độ vận hành của lưới phân phối thường ở chế độ lưới hở, rất ít vận hành ở chế độ kín do phức tạp về vận hành Tính chất phụ tải của lưới phân phối cũng đa dạng, phức tạp với nhiều các phụ tải từ hộ gia đình cho đến tiểu thu công nghiệp, các khu công nghiệp và khu chế xuất…do đó cũng gây khó khăn trong việc xây dựng các đồ thị phụ tải đặc trưng phục vụ cho các chế độ thống kê tính toán

1.1 Đặc điểm công nghệ của lưới điện phân phối

1.1.1 Lưới phân phối điện trung áp

1.1.1.1 Lưới phân phối điện ba pha ba dây (3p3)

Hình 1.1: Lưới phân phối điện 3 pha 3 dây

Lưới phân phối điện ba pha ba dây chỉ có ba dây pha, các máy biến áp phân

phối được cấp điện bằng điện áp dây Khó khăn về kỹ thuật của lưới điện này là khi

một pha chạm đất, nếu dòng điện chạm đất do điện dung của các pha đối với đất lớn

sẽ xảy ra hồ quang lặp lại, hiện tượng này gây ra quá điện áp khá lớn (đến 3,5 lần

Uđm pha) có thể làm hỏng cách điện của đường dây hoặc máy biến áp

Để khắc phục người ta phải nối đất trung tính của các cuộn dây trung áp, đây

là nối đất kỹ thuật(cùng với nối đất lưới cao áp gọi chung là nối đất làm việc).Trung

tính của phía trung áp được nối đất theo một trong các cách sau:

a) Nối đất trực tiếp xuống đất: Loại trừ hiện tượng hồ quang lặp lại bằng

cách cắt ngay đường dây vì lúc này chạm đất sẽ gây ra dòng ngắn mạch

rất lớn Bất lợi của cách nối đất này là dòng điện ngắn mạch quá lớn gây

nguy hại cho lưới điện và gây nhiễu thông tin

b) Nối đất qua tổng trở: điện trở hoặc điện kháng nhằm giảm dòng ngắn

mạch xuống mức cho phép

c) Nối đất qua cuộn dập hồ quang: điện kháng của cuộn dập hồ quang (còn

gọi là cuộn Petersen) tạo ra dòng điện điện cảm triệt tiêu dòng điện điện

dung khi chạm đất làm cho dòng điện tổng đi qua điểm chạm đất nhỏ đến

mức không gây ra hồ quang lặp lại Do đó khi xảy ra chạm đất một pha

lưới điện vẫn vận hành được

Hình 1.2: Lưới điện khi chạm đất 1 pha

Trên hình vẽ là sơ đồ lưới điện khi chạm đất một pha Trong trạng thái bình

thường có 3 dòng điện giữa các pha và đất do điện dung pha – đất C0-d sinh ra,

nhưng 3 dòng này triệt tiêu nhau nên không có dòng điện đi vào đất Khi 1 pha

chạm đất, ví dụ pha C chạm đất thì đất mạng điện áp pha C, dòng điện do điện dung

pha C: Icc = 0, do đó xuất hiện dòng điện điện dung IC = ICa + ICb đi vào điểm chạm

đất và gây ra hồ quang Nếu có nối đất trung tính máy biến áp thì khi pha c chạm

đất sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch pha c qua nối đất Inđ và cũng đi vào điểm

chạm đất, khi đó dòng điện đi vào đất sẽ là Iđ = Inđ + IC Nếu nối đất của lưới là trực

tiếp hay đi qua điện trở, điện kháng thì dòng điện này có giá trị khá lớn( là dòng

ngắn mạch một pha) và cho máy cắt đầu đường dây cắt đường dây chạm đất khỏi

nguồn điện Nếu là cuộn dập hồ quang thì dòng này sẽ là dòng điện cảm IL ngược

pha với dòng IC, tạo ra dòng điện tổng Iđ = IL + IC có giá trị rất nhỏ( xung quanh giá

trị 0) nên không gây hồ quang và đường dây không bị cắt điện

Trong thực tế lưới điện trên không 10kV không phải nối đất, với lưới cáp

điện thì phải có tính toán cụ thể nhưng với lưới điện 22kV trở lên nhất định phải nối

đất theo một trong các cách trên

1.1.1.2 Lưới phân phối điện ba pha bốn dây (3p3)

Hình 1.3: Lưới điện 3 pha 4 dây

Đặc điểm của lưới điện ba pha bốn dây là ngoài 3 dây pha còn có dây trung tính, các máy biến áp phân phối được cấp điện bằng điện áp dây( máy biến áp ba pha) và điện áp pha (máy biến áp 1 pha) Trung tính của các cuộn dây trung áp được nối đất trực tiếp và khi có chạm đất xảy ra đối với một pha bất kỳ thì sự cố sẽ trở thành ngắn mạch một pha

*/ Sơ đồ lưới phân phối điện trung áp

Trong lưới điện Việt Nam hiện nay có 6 loại sơ đồ cơ sở của lưới phân phối điện trung áp :

Hình 1.4a: Lưới phân phối hình tia

Lưới phân phối hình tia thường rẻ tiền, tiết kiệm chi phí nhưng độ tin cậy rất thấp

Hình 1.4b: Lưới phân phối hình tia phân đoạn

Lưới phân phối hình tia phân đoạn có độ tin cậy cao hơn Phân đoạn lưới phía nguồn có độ tin cậy cao do sự cố hay dừng điện công tác các đoạn lưới phía sau vì nó ảnh hưởng ít đến phân đoạn trước Nếu thiết bị phân đoạn là máy cắt thì không ảnh hưởng, nếu là dao cách ly thì ảnh hưởng trong thời gian đổi nối lưới

Hình 1.4c: Lưới phân phối kín vận hành hở do 1 nguồn cung cấp

Lưới phân phối kín vận hành hở do 1 nguồn cung cấp có độ tin cậy cao hơn nữa do mỗi phân đoạn được cấp điện từ hai phía Lưới điện này có thể vận hành kín cho độ tin cậy cao hơn nhưng phải trang bị máy cắt và thiết bị bảo vệ có hướng nên đắt tiền Vận hành hở độ tin cậy thấp hơn một chút do phải do phải thao tác khi sự

cố nhưng rẻ tiền, có thể dùng dao cách ly tự đông hay điều khiển từ xa ( ở một số nước đã sản xuất được rơ le có hướng giá rẻ nên có thể trang bị cho lưới để có thể vận hành kín)

Hình 1.4d: Lưới phân phối kín vận hành hở cấp điện từ 2 nguồn độc lập

Lưới điện này phải vận hành hở vì không đảm bảo điều kiện vận hành song song lưới điện ở các điểm phân đoạn, khi thao tác có thể gây ngắn mạch

Hình 1.4e: Lưới điện kiểu đường trục

Lưới điện kiểu đường trục cấp điện cho một trạm cắt hay trạm biến áp, từ đó

có các đường dây cấp điện cho các trạm biến áp phụ tải Trên các đường dây cấp

điện không có nhánh rẽ, loại này có độ tin cậy cao Loại này hay dùng để cấp điện cho các xí nghiệp hay các nhóm phụ tải xa trạm nguồn và có yêu cầu công suất lớn

Hình 1.4f: Lưới điện có đường dây dự phòng chung

Đặc điểm của lưới điện này là có nhiều đường dây phân phối được dự phòng chung bởi 1 đường dây dự phòng Lưới điện này có độ tin cậy cao và rẻ tiền hơn là kiểu một đường dây dự phòng cho một đường dây như ở trên Lưới điện này rất tiện lợi khi thiết kế cho lưới điện cáp ngầm

Lưới điện trong thực tế sẽ là tổ hợp của của năm loại lưới điện trên Áp dụng

cụ thể chp lưới điện trên không hay lưới điện cáp ngầm khác nhau và ở mỗi hệ thống điện có kiểu sơ đồ riêng

Lưới điện có thể điều khiển từ xa nhờ hệ thống SCADA và cũng có thể được điều khiển bằng tay Các thiết bị phân đoạn phải là loại không đòi hỏi bảo dưỡng định kỳ và xác suất sự cố rất nhỏ đến mức coi như tin cậy tuyệt đối

Hệ thống phân phối điện( hình vẽ 1.4g) là dạng cao cấp nhất và hoàn hảo nhất của lưới phân phối trung áp Lưới điện có nhiều nguồn, nhiều đường dây tạo thành các mạch kín có nhiều điểm đặt thiết bị phân đoạn Lưới điện bắt buộc phải điều khiển từ xa với sự trợ giúp của máy tính và hệ thống SCADA Các điểm cắt được chọn theo điều kiện tổn thất điện năng nhỏ nhất cho chế độ bình thường, chọn lại theo mùa trong năm và chọn theo điều kiện an toàn cao nhất khi sự cố

Hình 1.4g : Hệ thống phân phối điện

1.1.2 Lưới phân phối điện hạ áp

Lưới phân phối điện hạ áp được thực hiện bằng đường dây trên không, cáp ngầm hay cáp treo( dây vặn xoắn), trong phân xưởng của xí nghiệp có thể dùng thanh dẫn, lưới hạ áp trong nhà được đi ngầm trong tường bằng dây cáp Để có thể lấy ra cả hai loại điện áp 380V và 220V, cuộn dây hạ áp của máy biến áp phân phối

có sơ đồ đấu dây như trên hình vẽ 1.5 Ngoài 3 dây pha, từ điểm trung tính của 3 cuộn dây hạ áp của máy biến áp phân phối có thêm dây thứ 4 đi đến các hộ dùng điện, day này gọi là dây trung tính, điện áp 220V là điện áp của dây pha và dây này Trung tính máy biến áp được nối đất trực tiếp – đây là nối đất an toàn

Hình 1.5 : Lưới điện hạ áp 380/220V

1.2 Những yêu cầu của lưới phân phối

Mục tiêu chính của hệ thống cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn

đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép với các yêu cầu cụ thể sau đây:

Độ tin cậy cấp điện: Mức độ đảm bảo cấp điện liên tục, được phân thành loaijn phụ tải sau:

Phụ tải loại 1: là những hộ tiêu thụ mà khi sự cố ngừng cấp điện có thể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn về kinh

tế, dẫn đến hư hỏng các thiết bị, gây rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp, hoặc làm hỏng hàng loạt sản phẩm, hoặc có ảnh hưởng không tốt về phương diện chính trị(ví dụ như hội trường quốc hội, nhà khách chính phủ, đại sứ quán, sân bay, bệnh viện, hầm mỏ,khu công nghệ cao…) Đối với hộ tiêu thụ điện loại một phải được cấp điện với độ tin cậy cao, thường dùng hai nguồn cung cấp, đường dây hai lộ, có nguồn dự phòng…nhằm hạn chế mức thấp nhất về sự số mất điện Thời gian mất điện thường được xác định bằng thời gian đóng nguồn dự trữ

Phụ tải loại 2: là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cấp điện sẽ dẫn đến thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động Hộ tiêu thụ loại này có thể dùng phương án có hoặc không có nguồn dự phòng, đường dây một mạch hay mạch kép Việc chọn phương án cần dựa vào kết quả so sánh giữa vốn đầu tư để tăng thêm nguồn dự phòng và giá trị thiệt hại kinh tế do ngừng cung cấp điện Hộ loại hai cho phép ngừng cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay

Phụ tải loại 3: là tất cả những hộ còn lại ngoài hộ loại 1 và hộ loại 2, tức là những hộ cho phép cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưng thường không cho phép quá một ngày đêm (24 giờ) như các khu nhà ở, kho tàng, các trường học, hoặc lưới cấp điện cho

nông nghiệp Đối với hộ tiêu thụ loại này có thể dùng một nguồn điện, hoặc đường dây một mạch

Cách phân loại như trên nhằm có sự chọn lựa hợp lí về sơ đồ và các giải pháp cấp điện đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật, độ tin cậy cũng như chất lượng điện năng cho đối tượng cần cung cấp điện

Chất lượng điện: Chất lượng điện được đánh giá qua hai chỉ tiêu là tần số

và điện áp Chỉ tiêu tấn số do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh mang tính toàn hệ thống, Chất lượng điện áp mang tính cục bộ nên các công ty điện lực cần phải đảm bảo cho khách hàng mà mình quản lí Nói chung điện áp lưới trung và hạ áp chỉ cho phép dao động quanh giá trị định mức U cp% Ở những xí nghiệp phân xưởng yêu cầu chất lượng điện áp cao như may, hóa chất , cơ khí chính xác, điện tử chỉ cho phép dao động điện áp (2.5%)[27]

An toàn: Công trình thiết kế cấp điện phải có tính an toàn cao: an toàn cho người vận hành , người sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ công trình Người thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, chọn dùng đúng các thiết

bị và khí cụ điện còn phải nắm vững về những quy định an toàn, hiểu rõ môi trường lắp đặt hệ thống cấp điện và những đặc điểm của đối tượng cấp điện Khâu lắp đặt cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng làm nâng cao hay hạ thấp tính an toàn của hệ thống điện Cuối cùng người vận hành và sử dụng điện phải tuyệt đối tuân thủ triệt

để các quy tắc an toàn và quy trình sử dụng, vận hành

Kinh tế: Chỉ tiêu kinh tế của mạng điện được xác định trên cơ sở:

+ Chi phí vốn đầu tư, bảo trì, duy tu, sửa chữa và vận hành là thấp nhất + Tồn thất điện năng trên các phần tủ của lưới điện

Quan điểm kinh tế kỹ thuật phải biết vận dụng linh hoạt tùy theo từng đối tượng cung cấp điện và tùy thuộc vào từng giai đoạn phát triển Khi thiết kế hay

nhược điểm riêng, đều có những mâu thuẫn giữa hai mặt kinh tế kỹ thuật Phương

án kinh tế không phải là phương án có vốn đầu tư ít nhất, phương án tổng hòa kinh

tế kỹ thuật sao cho thời gian thu hồi vốn đầu tư là sớm nhất Ngoài bốn yêu cầu chính nêu trên, khi thiết kế cần phải lưu ý sao cho hệ thống cấp điện thật đơn giản,

dễ thi công, dễ vận hành , dễ sử dụng, dễ phát triển phụ tải sau này hay quy hoạch nâng cấp

Để đảm bảo những yêu cầu trên của lưới phân phối thì lưới phân phối phải có cấu trúc phù hợp Dựa vào hình dáng, người ta chia lưới phân phối ra làm hai dạng chính là dạng hở và dạng kín

Dạng hở: là mạng điện mà các hộ tiệu thụ nhận điện từ một phía Mạng này đơn giản, dễ vận hành, dễ tính toán nhưng tính liên tục cung cấp điện thấp

Dạng kín: là mạng điện mà trong đó các hộ tiêu thụ được cấp điện ít nhất từ 2 nguồn trở lên.Mạng điện này tinh toán thiết kế khó khăn, vận hành phức tạp nhưng mức đảm bảo cấp điện cao

1.3 Chất lượng điện năng, chất lượng điện áp

Chất lượng điện năng trong hầu hết các trường hợp là chất lượng của điện áp

Về mặt kỹ thuật, công suất là định mức của năng lượng cung cấp và là tích số của dòng điện và điện áp Nó sẽ khó khăn để định nghĩa chất lượng của công thức này trong nghĩa nào Hệ thống cung cấp công suất có thể chỉ điều khiển chất lượng của điện áp, nó không điều khiển dòng điện Chính vì vậy các tiêu chuẩn chất lượng điện năng chủ yếu giành cho điều chỉnh điện áp cung cấp trong giới hạn cho phép

Hệ thống điện xoay chiều được thiết kế để hoạt động tại điện áp sin của tần số cơ bản (50Hz hoặc 60 Hz) và biên độ Bất kỳ sự lệch đáng kể nào trong biên độ, dạng sóng, tần số sẽ gây ra vấn đề về chất lượng điện áp

Dĩ nhiên, thường có mối quan hệ gần giữa điện áp và dòng điện trong bất kì hệ thống điện thực tế nào Mặc dù các máy phát có thể cung cấp điện áp sóng sin gần

hoàn hảo nhưng dòng điện qua trở kháng của hệ thống có thể gây ra các mất cân bằng lớn trong điện áp Ví dụ:

 Dòng điện ngắn mạch có thể gây ra điện áp sụt giảm hoặc mất điện

áp

 Dòng điện sét qua hệ thống điện sẽ gây ra điện áp xung cao thường xuyên quá mức cách điện, ảnh hưởng điến các hiện tượng khác như ngắn mạch

 Dòng điện dao động tức các tải tạo ra sóng hài cũng làm méo các điện

áp khi chúng qua trở kháng của hệ thống Chính vì vậy sẽ làm xuất hiện các dao động điện áp tại các thiết bị sử dụng khác trong hệ thống điện

Bởi các lý do trên, trong khi nghiên cứu chất lượng điện áp đồng thời ta cũng phải lưu ý đến hiện tượng trong dòng điện để có thể hiểu được cơ bản các vấn đề của chất lượng điện năng

Chất lượng điện năng trong hầu hết các trường hợp là chất lượng của điện áp

Về mặt kỹ thuật, công suất là định mức của năng lượng cung cấp và là tích số của dòng điện và điện áp Nó sẽ khó khăn để định nghĩa chất lượng của công thức này trong nghĩa nào Hệ thống cung cấp công suất có thể chỉ điều khiển chất lượng của điện áp, nó không điều khiển dòng điện Chính vì vậy các tiêu chuẩn chất lượng điện năng chủ yếu giành cho điều chỉnh điện áp cung cấp trong giới hạn cho phép

Hệ thống điện xoay chiều được thiết kế để hoạt động tại điện áp sin của tần số cơ bản (50Hz hoặc 60 Hz) và biên độ Bất kỳ sự lệch đáng kể nào trong biên độ dạng sóng, tần số sẽ gây ra vấn đề về chất lượng điện áp

Dĩ nhiên, thường có mối quan hệ gần giữa điện áp và dòng điện trong bất kì

hệ thống điện thực tế nào Mặc dufcacs máy phát có thể cung cấp điện áp sóng sin gần hoàn hảo nhưng dòng điện qua trở kháng của hệ thống có thể gây ra các mất cân bằng lớn trong điện áp Ví dụ:

 Dòng điện ngắn mạch có thể gây ra điện áp sụt giảm hoặc mất điện

áp

 Dòng điện sét qua hệ thống điện sẽ gây ra điện áp xung cao thường xuyên quá mức cách điện, ảnh hưởng điến các hiện tượng khác như ngắn mạch

 Dòng điện dao động tức các tải tạo ra sóng hài cũng làm méo các điện

áp khi chúng qua trở kháng của hệ thống Chính vì vậy sẽ làm xuất hiện các dao động điện áp tại các thiết bị sử dụng khác trong hệ thống điện

Bởi các lý do trên, trong khi nghiên cứu chất lượng điện áp đồng thời ta cũng phải lưu ý đến hiện tượng trong dòng điện để có thể hiểu được cơ bản các vấn đề của chất lượng điện năng

1.4 Tổng quan về chất lượng điện năng

Định nghĩa về chất lượng điện năng được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện Sự gia tăng ứng dụng của các thiết bị điện tử và các máy phát phân phối đã làm tăng sự quan tâm đến chất lượng điện năng trong nhưng năm gần đây và đi cùng là sự phát triển của các thuật ngữ để miêu tả các hiện tượng này Ở đây sẽ miêu tả các thuật ngữ được sử dụng để miêu tả về chất lượng điện năng

1.4.1 Quá độ

Định nghĩa quá độ đã được sử dụng từ lâu trong tính toán phân tích sự biến đổi của hệ thống điện để hiển thị một sự kiện không mong muốn và thoáng qua trong trạng thái tự nhiên

Định nghĩa khác cũng thường được sử dụng là “sự chuyển tiếp từ trạng thái hoạt động ổn định này sang hoạt động của trạng thái khác” Tuy nhiên, định nghĩa này cũng được sử dụng để miêu tả về những điều bất bình thường xảy ra trong hệ thống điện

Nói chung, quá độ có thể chia thành hai nhóm là xung và dao động Các định nghĩa này theo dạng sóng của dòng điện và điện áp quá độ

 Quá độ xung (Impulsive Transient)

Quá độ xung là sự thay đổi tần số đột ngột của điện áp, dòng điện hoặc cả hai theo một hướng của cực ( hoặc cực âm, hoặc cực dương) Các quá độ xung thường

đặc trưng bởi độ tăng và thời gian phân rã của chúng Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này là do sét Hình 1.8 thể hiện một dạng sóng quá độ xung dòng gây bởi sóng sét

Hình 1.6: Quá độ do xung sét

Bởi bao gồm tần số cao, hình dạng của quá độ xung có thể thay đổi nhanh chóng bởi các thành phần của mạch điện và có thể có các đặc điểm giá trị khác nhau khi xem xét từ các phần khác nhau của hệ thống Quá độ xung thường không xa nguồn nơi xung vào hệ thống Quá độ xung có thể kích thích tần số cơ bản của mạch điện và tạo ra xung dao động

 Quá độ dao động (Oscillatory Transient)

Quá độ dao động là một sự thay đổi tần số đột ngột của điện áp, dòng điện hoặc cả hai theo cả giá trị cực âm và cực dương Một quá độ dao động bao gồm điện áp và dòng điện có giá trị tức thời thay đổi theo cực rất nhanh Một ví dụ điển hình khi thao tác đóng cắt bộ tụ, ta có thấy rõ quá độ dao động điện áp xảy ra nhanh gây biến đổi tần số ở mức trung bình ( 5-500 kHz)

Hình 1.7: Quá độ dao động với tần số trung bình

Các quá độ dao động với thành phần tần số chính cao hơn 500kHz được coi

là quá độ tần số cao Các quá độ này thường là kết quả của đáp ứng hệ thống cục bộ

với xung quá độ

Một quá độ với thành phần tần số chính giữa 5 và 500kHz được định nghĩa là

một quá độ tần số trung bình Các quá độ này cũng có thể là kết quả của đáp ứng hệ

thống với xung quá độ

Một quá độ với thành phần tần số chính nhỏ hơn 5kHz được định nghĩa là

một quá độ tần số thấp Nhóm các hiện tượng này thường bắt gặp trong hệ thống

truyền tải và phân phối và do nhiều nguyên nhân khác nhau

Các quá độ dao động với tần số cơ bản nhỏ hơn 300Hz cũng có thể tìm thấy trong hệ thống phân phối Chúng thường lien kết với hiện tượng cộng hưởng sắt từ

và hoạt động của máy biến áp Quá độ bao gồm các bộ tụ nối tiếp cũng có thể thuộc nhóm này Chúng xuất hiện khi hệ thống đáp ứng với thành phần tần số thấp của dòng khởi động máy biến áp hoặc một tình trạng không bình thường gây bởi cộng hưởng sắt từ

1.4.2 Độ lệch điện áp thời gian dài

Độ lệch điện áp thời gian dài có thể là quá điện áp hoặc thấp điện áp Quá áp

và thấp áp không thường là kết quả của sự cố hệ thống, nhưng chúng cũng có thể là

sự biến đổi tải và hoạt động chuyển mạch trong hệ thống

 Quá điện áp (Overvoltage)

Quá điện áp là sự tăng điện áp lên quá 110% điện áp định mức tại tần số công nghiệp trong thời gian lớn hơn một phút Quá điện áp thường là kết quả của chuyển mạch tải (ngắt tải lớn khỏi hệ thống hoặc hoạt động một bộ tụ) Điều chỉnh đầu phân áp máy biến áp không đúng cũng gây ra hiện tượng quá điện áp trong hệ thống điện

 Thấp điện áp (Undervoltage)

Thấp điện áp là sự giảm của điện áp nhỏ hơn 90% điện áp định mức tại tần

số công nghiệp trong thời gian lớn hơn một phút Nguyên nhân của sự giảm thấp điện áp ngược lại với nguyên nhân gây ra quá điện áp Một tải đóng vào hệ thống hoặc ngắt một bộ tụ ra khỏi hệ thống có thể gây ra hiện tượng giảm thấp điện áp cho đến khi thiết bị điều chỉnh điện áp đưa điện áp trong hệ thống về lại giá trị cho phép Mạch điện quá tải cũng có thể gây ra hiện tượng giảm thấp điện áp

 Gián đoạn duy trì (Sustained interruptions)

Khi điện áp cung cấp về 0 trong một chu kỳ thời gian hơn một phút, biến đổi điện áp thời gian dài được định nghĩa là gián đoạn duy trì Gián đoạn điện áp hơn một phút thường yêu cầu sự can thiệp của con người để phục hồi tình trạng hoạt động của hệ thống

1.4.3 Độ lệch điện áp thời gian ngắn

Nguyên nhân gây ra độ lệch điện áp thời gian ngắn là do tình trạng sự cố trong hệ thống, hoạt động của các tải lớn yêu cầu dòng khởi động cao, hoặc do sự kết nối gián đoạn trong hệ thống dây dẫn Tùy thuộc vào vị trí sự cố và tình trạng của hệ thống, sự cố có thể gây ra hoặc hiện tượng sụt giảm điện áp (sags), tăng điện

áp (swells) hoặc mất điện áp hoàn toàn (interruptions) Tình trạng sự cố có thể gần hoặc xa điểm quan tâm Trong các trường hợp khác nhau, sự tác động tới điện áp

trong suốt quá trình sự cố là các biến đổi thời gian ngắn cho đến khi các thiết bị bảo

từ khi biên độ của điện áp nhỏ hơn 10% giá trị danh định Thời gian của mất điện

áp theo sự cố trong hệ thống được định nghĩa bởi thời gian hoạt động của thiết bị bảo vệ Tự đóng lại tức thời sẽ có thể giới hạn mất điện áp gây bởi các sự cố vĩnh cửu giảm dười 30 chu kỳ Sự trì hoãn việc tự động đóng lại của các thiết bị bảo vệ

có thể gây ra sự mất điện áp Thời gian của mất điện áp theo sự cố thiết bị hoặc đứt dây có thể theo quy luật

Có thể xuất hiện hiện tượng sụt giảm điện áp trước khi có mất điện áp do sự

cố trong hệ thống Sự sụt giảm điện áp xuất hiện giữa thời gian của sự cố và hoạt động của thiết bị bảo vệ

 Sụt giảm điện áp (Sags)

Sụt giảm điện áp là sự giảm điện áp khoảng 10% đến 90% giá trị điện áp hoặc dòng điện tại tần số công nghiệp trong thời gian từ 0.5 chu kỳ đến 1 phút

Hình 1.8: Sụt giảm điện áp do sự cố chạm đất một pha

Nguyên nhân của sự sụt giảm điện áp thường lien quan đến sự cố trong hệ thống nhưng cũng có thể do bởi hoạt động của tải nặng, hoặc sự khởi động của một động cơ có công suất lớn

Hình 1.9: Sụt giảm điện áp do sự khởi động của động cơ

Quá điện áp được định nghĩa từ sự tăng điện áp từ 110% đến 180% so với giá trị định mức của dòng điện hoặc điện áp tại tần số công nghiệp trong thời gian

từ 0.5 chu kỳ đến 1 phút

Cũng giống như hiện tượng sụt giảm điện áp, quá điện áp cũng lien quan đến

sự cố hệ thống, nhưng chúng không phổ biến như sụt giảm điện áp Sự tăng điện áp được đặc điểm bằng biên độ và thời gian của chúng

Hình 1.10: Quá điện áp do sự cố chạm đất một pha

1.4.4 Mất cân bằng điện áp

Mất cân bằng điện áp được định nghĩa là độ biến đổi lớn nhất khỏi giá trị trung bình của điện áp hoặc dòng điện ba pha Hình 1.13 là một dạng sóng của hiện tượng mất cân bằng điện áp

Hình 1.11: Mất cân bằng điện áp

Tỷ lệ giữa thành phần thứ tự nghịch hoặc thứ tự không với thành phần thứ tự thuận có thể sử dụng để xác định phần trăm mất cân bằng điện áp Các tiêu chuẩn gần đây xác định rằng phương pháp thứ tự nghịch được sử dụng

Nguyên nhân chính của mất cân bằng điện áp nhỏ hơn 2% là tải đơn pha trong mạch điện ba pha Mất cân bằng điện áp cũng có thể là nguyên nhân do cầu chì trong một pha của bộ tụ ba pha Một vài mất cân bằng điện áp (lớn hơn 5%) có thể gây bởi tình trạng đơn pha

1.4.5 Độ méo dạng sóng

Độ méo được định nghĩa như là sự biến đổi trạng thái ổn định từ một dạng sóng sin lý tưởng của tần số cơ bản Độ méo dạng sóng được thể hiện bởi thành phần phổ của biến đổi

ăn mòn điện phân của các điện cực nối đất hoặc các thiết bị kết nôi

Sóng hài Sóng hài là các điện áp và dòng điện hình sin có tần số là bội số nguyên của tần số cơ bản của hệ thống Các dạng sóng dao động có thể phân tích thành tổng của tần số cơ bản và sóng hài Các dao động điều hòa bắt nguồn từ đặc điểm không đối xứng của thiết bị và tải trong hệ thống điện

Các mức độ dao động điều hòa được miêu tả bởi hình ảnh của sóng hài đầy

đủ với biên độ và góc pha của mỗi thành phần điều hòa riêng biệt Tổng độ méo

điều hòa (THD-Total harmonic distortion) là phép đo giá trị tác dụng của độ méo

điều hòa Dạng sóng có dạng phổ của sóng hài lần lượt được thể hiện trong hình 1.14 cho dòng điện vào truyề động có thể điều chỉnh tốc độ

Hình 1.12: Dạng sóng hài và phổ của dòng điện

Đa hài Điện áp và dòng điện có thành phần tần số mà không phải là bội số nguyên của tần số cơ bản được gọi là đa hài Chúng có thể xuất hiện như là tần số riêng rẽ hoặc hình ảnh dải rộng

Đa hài có thể tìm thấy trong hệ thống của tất cả các nhóm điện áp Nguyên nhân chính của độ méo dạng sóng đa hài là các biến đổi tần số tĩnh, các bộ biến đổi chu trình, các lò cảm ứng, các thiết bị hồ quang Các tín hiệu mạng cũng có thể miêu tả như là đa hài

Notching là sự nhiễu loạn điện áp theo chu kỳ gây bởi hoạt động bình thường của các thiết bị điện tử công suất khi dòng điện được giao hoán giữa pha này với pha kia

Khi sự nhiễu loạn điện áp xuất hiện liên tiếp, nó có thể được thể hiên qua hình ảnh sóng hài của điện áp tác dụng Tuy nhiên nó thường được xem như một hiện tượng đặc biệt Thành phần tần số liên quan với sự nhiễu loạn điện áp có thể rất cao và có thể không dễ dàng mô tả bằng các thiết bị đo lường thong thường sử dụng cho tính toán sóng hài Hình 1.15 là một ví dụ về nhiễu loạn điện áp từ một thiết bị biến đổi ba pha

Hình 1.13: Dạng sóng nhiễu loạn điện áp

Tạp âm (Noise) Tạp âm được định nghĩa như là tín hiệu điện không mong muốn với thành phần dải thấp hơn 200kHz trên cùng điện áp hoặc dòng điện trong pha dẫn, hoặc tìm thấy trong dây dẫn trung tính hoặc đường dây tín hiệu

Tạp âm trong hệ thống điện có thể bởi các thiết bị điện tử công suất, các mạch điện điều khiển, các thiết bị hồ quang, tải và các bộ chỉnh lưu một chiều và chuyển mạch nguồn cung cấp Vấn đề tạp âm thường tăng lên bởi nối đất không đúng dẫn đến tạp âm phát triển trong hệ thống điện Cơ bản tạp âm bao gồm bất kỳ dao động không mong muốn nào của tín hiệu công suất mà không giống như sóng hài quá độ Tạp âm làm nhiễu loạn các thiết bị ví dụ như các máy tính và các

chương trình điều khiển Vấn đề này có thể hạn chế bằng cách sử dụng các bộ lọc, các máy biến áp cách ly và điều hòa đường dây

1.4.6 Dao động điện áp

Dao động điện áp là sự biến đổi có hệ thống của điện áp hoặc nối tiếp các sự thay đổi điện áp ngẫu nhiên

Hình 1.14: Dao động điện áp trong một ngày

Sự biến đổi nhanh, liên tiếp trong biên độ dòng tải có thể gây ra biến đổi điện

áp thoáng qua Để chính xác, dao động điện áp là một hiện tượng điện từ trong khi dao động thoáng qua là một kết qua không mong muốn của dao động điện áp trong một số tải Tuy nhiên, hai định nghĩa này thường được nối với nhau trong cùng tiêu chuẩn Chình vì vậy, ta cũng sẽ sử dụng định nghĩa dao động điện áp thoáng qua để miêu tả như dao động điện áp

Hệ thống điện càng lớn, yêu cầu về độ chính xác của điều chỉnh tần số càng cao vì

độ lệch tần số sẽ ảnh hưởng đến trào lưu công suất giữa nhiều nhà máy và giữa các khu vực khác nhau của hệ thống

Độ lệch tần số nếu ra ngoài giới hạn cho phép của hoạt động ổn định bình thường của hệ thống có thể sẽ gây ra sự cố trong hệ thống truyền tải Trong chế độ làm việc bình thường của hệ thống, các thiết bị tự động điều chỉnh tần số và công suất tác dụng có nhiệm vụ duy trì tần số trong giới hạn cho phép Khi xảy ra sự cố

hư hỏng các tổ máy phát, tần số có thể giảm ngoài sự kiểm soát của hệ thống điều chỉnh tần số Hiện tượng thác (sụp đổ) tần số và điện áp có thể xảy ra rất nhanh (từ vài giây đến vài chục giây) và kéo theo những hậu quả hết sức nghiêm trọng: cắt hàng loạt phụ tải, tan rã hệ thống

1.5 Tiêu chuẩn điện áp

Duy trì điện áp định mức là một trong những yêu cầu cơ bản để đảm bảo chất lượng điện năng của hệ thống điện Chất lượng điện năng được đặc trưng bằng các giá trị quy định của điện áp và tần số trong hệ thống điện Chất lượng điện năng ảnh hưởng nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các thiết bị dùng điện Các thiết bị dùng điện chỉ có thể làm việc hiệu quả tốt trong trường hợp điện năng có chất lượng cao Tần số của dòng điện được điều khiển trong phạm vi toàn hệ thống Các chỉ tiêu chính của chất lượng điện áp là độ lệch điện áp, dao động điện áp, sự không đối xứng, độ không hình sin của đường cong điện áp và độ không cân bằng

1.5.1 Độ lệch điện áp ΔU

Độ lệch điện áp tại một điểm trong hệ thống cung cấp điện là độ chênh lệch giữa điện áp thực tế Ut và điện áp định mức Uđm với điều kiện tốc độ biến thiên của điện áp nhỏ hơn 1% Uđm/s, được tính như sau:

%100

dm

dm t

U

U U

- Trên các cực của động cơ, các thiết bị mở máy từ -5% 10 %

- Trên các thiết bị còn lại từ -5% 5 %

- Trong các trạng thái sự cố, cho phép tăng giới hạn trên thêm 2.5% và giới hạn dưới thêm 5%

Nguyên nhân gây ra độ lệch điện áp thường là do tổn thất điện áp trên lưới điện và sự biến đổi theo thời gian của phụ tải điện

Khi điện áp quá cao làm tăng dòng điện trong thiết bị dùng điện, tăng độ phát nóng làm già hóa cách điện dẫn đến giảm tuổi thọ của thiết bị dùng điện và cả thiết bị của lưới điện

Còn khi điện áp thấp quá làm cho các thiết bị dùng điện giảm công suất nhất

là đèn điện Điện áp thấp cũng gây ra phát nóng cho thiết bị dùng điện quay, làm giảm tuổi thọ và năng suất công tác, làm hỏng sản phẩm… nếu thấp quá nhiều thiết bị dùng điện sẽ không làm việc được Đèn điện là thiết bị nhạy cảm nhất với sự biến thiên điện áp, dễ cháy khi điện áp cao và giảm độ sáng khi điện áp thấp.

Hình 1.15: Quan hệ giữa điện áp với tuổi thọ - độ sáng của đèn

1.5.2 Dao động điện áp dU

Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời gian tương đối ngắn Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao động điện áp không những về biên độ dao động mà cả về tần số xuất hiện các dao động đó

Nguyên nhân chủ yếu là do mở máy các động cơ lớn, ngắn mạch trong hệ thống điện , các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi sự đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng và phản kháng, các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn thường gây ra dao động điện áp

%100

min max

dm

U

U U

dU   (1.2)

Trong đó: Umax điện áp hiệu dụng lớn nhất ; Umin điện áp hiệu dụng bé nhất ;

Uđm điện 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 dU=0,5% Uđm

Dao động điện áp sẽ gây ra dao động ánh sáng làm hại mắt người lao động, gây nhiễu radio, tivi và các thiết bị điện tử khác Dao động điện áp cho phép trên các cực thiết bị chiếu sáng là:

61

1.5.3 Độ không đối xứng K2

Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng, sự không đối xứng này được đặc trưng bởi các thành phần thứ tự nghịch U2 và thứ tự không Uo của điện áp Khi điện áp TTN lớn thì độ không đối xứng cao.Độ không đối xứng K2:

2 2

Tiêu chuẩn quy định:

Kbs =

1

100%

U U

   5% (1.5)

Chất lượng điện áp được đảm bảo nhờ các biện pháp điều chỉnh điện áp trong lưới điện truyền tải và phân phối Các biện pháp điều chỉnh điện áp và thiết bị cần thiết để thực hiện được lựa chọn trong quy hoạch và thiết kế lưới điện và được hoàn thiện thường xuyên trong vận hành, các tác động điều khiển được thực hiện trong vận hành gồm có tác động dưới tải và ngoài tải Điều khiển dưới tải được thực hiện tự động bằng tay từ xa hoặc tại chỗ

CHƯƠNG 2 CÁC BIỆN PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ NÂNG CAO

CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 2.1 Sụt giảm điện áp và mất điện áp

Nguyên nhân của sự sụt giảm điện áp và mất điện áp là do sự cố trong hệ thống và các thao tác đóng cắt để tách sự cố Đặc điểm của hiện tượng này là sự dao động điện áp khỏi ngưỡng hoạt động bình thường của điện áp hệ thống

Sụt giảm điện áp là một quá trình diễn ra trong thời gian ngắn (thông thường 0.5 đến 30 chu kỳ), nguyên nhân bởi sự cố trong hệ thống hoặc khởi động của các tải lớn, như động cơ Mất điện áp tức thời (thường nhỏ hơn 2 đến 5s) thường là kết quả của các hoạt động để tách sự cố quá độ trong hệ thống, hiện tượng mất điện áp

có thời gian lâu hơn 1 phút thường là do các sự cố xác lập gây ra

Công ty điện lực đang phải đối mật với sự phàn nàn về chất lượng điện năng

do hiện tượng sụt giảm và mất điện áp gây ra cho khách hàng Các khách hàng ngày càng có nhiều tải dễ bị ảnh hưởng bởi sự cố trong hệ thống Các máy tính điều khiển mất bộ nhớ, các qui trình ngày càng phức tạp cũng mất nhiều thời gian để khởi động lại Các ngành công nghiệp phải dựa nhiều vào các thiết bị tự động để đạt được hiệu suất lớn nhất để duy trì sức cạnh tranh Chính vì vậy, các hiện tượng này

có tác động rất lớn về mặt kinh tế

2.1.1 Đánh giá hiện tượng sụt giảm điện áp

Đánh giá hiện tượng sụt giảm điện áp của nguồn cung cấp để các thiết bị có thể được thiết kế và phát triển các thông số kỹ thuật nhằm tối ưu hoạt động của chúng Trong các qui trình sản xuất, để đảm bảo sự tương thích giữa đặc điểm nguồn và hoạt động của hệ thống thì phải chú ý :

 Xác định số lượng và đặc điểm của hiện tượng sụt giảm điện áp do sự

cố trong hệ thống truyền tải

 Xác định số lượng và đặc điểm của hiện tượng sụt giảm điện áp do sự

cố trong hệ thống phân phối

 Xác định ảnh hưởng của thiết bị với hiện tượng sụt giảm điện áp Điều này sẽ xác định được hiệu suất thực tế của các qui trình sản xuất dựa trên việc tính toán sự sụt giảm điện áp theo hai bước trên

 Đánh giá kinh tế theo các giải pháp tăng hiệu suất khác nhau, hoặc ở mức hệ thống cung cấp (ít sụt giảm điện áp hơn) hoặc trong các thiết

bị

2.1.1.1 Ảnh hưởng của thiết bị với sự sụt giảm điện áp

Các thiết bị sử dụng có thể có nhiều ảnh hưởng khác nhau với hiện tượng sụt giảm điện áp, chúng phụ thuộc vào loại tải, hệ thống điều khiển và các ứng dụng

Do đó, thường khó để nhận biết được đặc điểm của hiện tượng sụt giảm điện áp gây mất hoạt động cho các thiết bị Đặc điểm chung thường được sử dụng là thời gian

và biên độ của sự sụt giảm Ít sử dụng hơn là sự thay đổi pha và mất cân bằng, mất điện áp, mất cân bằng điện áp 3 pha trong trường hhowpj giảm thấp điện áp… Thông thường, các thiết bị ảnh hưởng với sự sụt giảm điện áp có thể chia thành ba

nhóm:

 Các thiết bị chỉ ảnh hưởng với biên độ của sụt giảm điện áp

Nhóm thiết bị này bao gồm các thiết bị như rơ le thấp áp, các bộ điều khiển quy trình, điều khiển truyền động cơ, và các loại máy tự độngu CÁc thiết bị trong nhóm này thường ảnh hưởng với biên độ nhỏ nhất (hoặc lớn nhất) của điện áp xuất hiện trong quá trình sụt giảm điện áp Với nhóm thiết bị này, thời gian trong các dao động là quan trọng bậc hai sau biên độ

 Các thiết bị ảnh hưởng với cả biên độ và thời gian của sụt giảm điện áp Nhóm thiết bị này bao gồm các thiết bị sử dụng trong các nguồn cung cấp điện tử các thiết bị này sẽ mất hoạt động hoặc sự cố khi điện áp đầu ra giảm xuống dưới giá trị danh định Chính vì vậy, đặc điểm quan trọng của các thiết bị này là thời gian mà điện áp định mức bị giảm xuống dưới ngưỡng định mức

 Các thiết bị ảnh hưởng với các đặc điểm khác của sự sụt giảm điện áp