Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện năng do sóng hài gây ra trong hệ thống cung cấp điện các công trình dân dụng và các yếu tố ảnh hưởng Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện năng do sóng hài gây ra trong hệ thống cung cấp điện các công trình dân dụng và các yếu tố ảnh hưởng luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG TRẦN THÀNH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SÓNG HÀI GÂY RA TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CÁC CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS BẠCH QUỐC KHÁNH Hà Nội – Năm 2017 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Hoàng Trần Thành Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện sóng hài gây hệ thống cung cấp điện cơng trình dân dụng yếu tố ảnh hưởng Chuyên ngành: Hệ thống điện Mã số HV: CA160500 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 27/10/2017 với nội dung sau: Chỉnh sửa mơ hình tính tốn sóng hài tính tốn lại dịng điện nhánh tổn thất điện Bổ sung dẫn tài liệu tham khảo Chỉnh sửa hình vẽ rõ ràng Ngày ……./……./ 2017 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Bạch Quốc Khánh Hoàng Trần Thành CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS Đặng Quốc Thống Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1.1 Khái niệm chất lượng điện 1.1.2 Các tiêu chuẩn cho phép chất lượng điện 1.2 TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI, NGUỒN GỐC SINH SÓNG HÀI VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI 13 1.2.1 Giới thiệu chung 13 1.2.2 Định nghĩa sóng hài: 16 1.2.3 Số lượng méo sóng hài 21 1.2.4 Giới hạn méo sóng hài 23 1.2.5 Ảnh hưởng sóng hài bậc 24 1.2.6 Hiện tượng cộng hưởng 26 1.2.7 Các nguồn gây sóng hài 28 1.2.8 Các ảnh hưởng sóng hài 35 I.2.9 Khử sóng hài 41 1.3 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HẠ THẾ TRONG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG 44 1.3.1 Các sơ đồ phân phối hạ cơng trình dân dụng 44 1.3.2 Các quy chuẩn, tài liệu làm sơ tính tốn hệ thống điện tồ nhà 47 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SÓNG HÀI GÂY RA TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CÁC CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG 51 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: 51 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN 51 2.2.1 Các phương pháp tính tốn tổn thất điện (TTĐN)[1] 51 Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN 2.2.2 Lựa chọn phương pháp tính tốn TTĐN lưới điện cơng trình dân dụng 53 2.3 TÍNH TỐN TTĐN DO SĨNG HÀI GÂY RA TRONG NHÀ CAO TẦNG 55 2.3.1 Xây dựng mơ hình tính tốn lưới điện tần số sóng hài 55 2.3.2 Lựa chọn mơ hình lưới điện tần số sóng hài 55 2.3.3 Xây dựng lưu đồ trình tự tính tốn 57 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SĨNG HÀI CHO TÒA NHÀ N07-B3 DỊCH VỌNG CẤU GIÁY HÀ NỘI 60 3.1 ĐỐI TƯỢNG TÍNH TỐN THEO MƠ HÌNH CHƯƠNG LÀ TỊA NHÀ CHUNG CƯ N07-B3 DỊCH VỌNG CẦU GIẤY 60 3.2 TÍNH TỐN TTĐN VỚI SĨNG HÀI CƠ BẢN ( 50Hz) 65 3.3 TÍNH TỐN TTĐN DO SĨNG HÀI CHUNG CƯ N07-B3 DỊCH VỌNG CẦU GIẤY 75 3.3.1.Tính tốn TTĐN sóng hài thời gian từ 0h6h 23h24h mùa hè 75 3.3.2 Tính tốn tổn thất điện sóng hài khoảng thời gian khác mùa hè 81 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA TỤ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 83 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 4.1 TỔNG HỢP KẾT QUẢ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ HÀNG NĂM PHẢI TRẢ THÊM DO SÓNG HÀI 97 4.2 KẾT LUẬN: 99 4.3 KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 100 Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện Ký hiệu CSPK TTĐN TTCS CLĐN ĐTPT HTCCĐ RMS THD TDD IDH IEEE PC SMPS ASD TOV CTC START STOP KQ BIBC BCBV GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ý nghĩa Công suất phản kháng Tổn thất điện Tổn thất công suất Chất lượng điện Đồ thị phụ tải điện Hệ thống cung cấp điện Giá trị tổng bình phương( quân phương) Tổng méo sóng hài Tổng méo nhu cầu Méo sóng hài riêng lẻ Tiêu chuẩn viện kỹ thuật điện điện tử ban hành Máy tính cá nhân Bộ chuyển đổi chế độ nguồn cấp Biến tần Qúa điện áp tạm thời Chương trình Bắt đầu Kết thúc Kết Ma trân biến đổi từ dòng nút sang dòng nhánh Ma trận tính tốn tổng độ lệch điện áp nút so với nút sở từ dòng điện nhánh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 Tiêu chuẩn quy định Việt Nam (QCVN:2015)về giới hạn méo điện áp 12 Bảng Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 quy định giới hạn méo điện áp 13 Bảng IEEE 519-1992 tổng giới hạn dịng điện sóng hài bậc lẻ đưa phần trăm dòng điện phụ tải Các sóng hài bậc chẵn giới hạn đến 25% giới hạn sóng hài bậc lẻ 23 Bảng Bảng liệu phổ sóng hài phụ tải điện có khả sinh sóng hài 50 Bảng Thông số đường dây 61 Bảng Thông số máy biến áp 61 Bảng 3 Thông số thiết kế chiếu sáng theo tiêu chuẩn Việt nam 62 Bảng Thông số phụ tải hộ 62 Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Bảng Hệ số đồng thời hộ chung cư ( theo tiêu chuẩn IEC 2016) 62 Bảng Hệ số đồng thời phụ tải điển hình ( theo tiêu chuẩn Việt nam) 63 Bảng Số liệu máy biến áp ( nút đến nút 2) 65 Bảng Số liệu cáp điện tổng (nút đến nút ) 65 Bảng Số liệu cáp điện nhánh 65 Bảng 10 Bảng tổng hợp thông số đường dây tần số 50Hz 66 Bảng 11 Thông số tải khoảng thời gian 6h 23h 24h ngày mùa hè 67 Bảng 12 Cấu trúc kết nối liệu nút lưới điện 67 Bảng 13 Bảng thông số tải: 70 Bảng 14 Dòng điện nhánh 71 Bảng 15 Điện áp nút 71 Bảng 16 Dòng điện qua phụ tải sinh sóng hài ( tần số 50Hz) 72 Bảng 17 TTCS HTCCĐ tòa nhà theo khoảng thời gian 74 Bảng 18 Thông số đường dây tần số sóng hài bậc 77 Bảng 19 Bảng thông số phụ tải tần số sóng hài bậc nút tải 77 Bảng 20 Dòng qua thiết bị chế độ xác lập 0 6h 23h 24h mùa hè 78 Bảng 21 Dịng sóng hài bậc bơm vào lưới nút 78 Bảng 22 Dòng điện nhánh dịng điện tải sóng hài bậc gây 79 Bảng 23 Điện áp nút sóng hài bậc gây 79 Bảng 24 TTCS đường dây DPdd gia tăng TTCS phụ tải thụ động DPpt sóng hài tất bậc 80 Bảng 25 Bảng tổng hợp tổn thất cơng suất sóng hài gây khoảng thời gian 83 Bảng 26 Bảng thông số điện trở nhánh 89 Bảng 27 Bảng thông số tải nhánh 89 Bảng 28 Bảng tính dung lượng bù CSPK 89 Bảng 29 Bảng so sánh dòng điện qua nhánh có khơng có tụ bù cơng suất phản kháng thời gian từ 19-23h (xét sóng hài bậc 5) 90 Bảng 30 Bảng so sánh dòng điện nút tải có khơng có tụ bù cơng suất phản thời gian từ 19-23h (xét sóng hài bậc 5) 91 Bảng 31 Bảng so sánh điện áp nút có khơng có tụ bù công suất phản kháng thời gian từ 19-23h 91 Bảng 32 Bảng so sánh tổn thất công suất đường dây có khơng có tụ bù công suất phản kháng thời gian từ 19-23h 92 Bảng 33 Bảng so sánh gia tăng tiêu thụ công suất phụ tải có khơng có tụ bù cơng suất phản kháng thời gian từ 19-23h 92 Bảng 34 Bảng so sánh tổn thất điện trường hợp có tụ bù 94 Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Bảng 35 Bảng tính dung lượng cơng suất phản kháng sau lắp tụ bù tập trung 94 Bảng 36 Bảng tính dung lượng cơng suất phản kháng sau bù phân nhóm nút số 95 Bảng 37 Bảng tổng hợp kết CSPK lắp tụ phân nhóm 95 Bảng 38 Bảng đánh giá dòng điện qua tụ sau khí bù bị ảnh hưởng tần số sóng hài 96 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ Hình 1 Ảnh hưởng sóng hài dạng sóng dịng điện điện áp chế độ bình thường 14 Hình Dạng sóng khác phụ tải phi tuyến tuyến tính 15 Hình Suy giảm dạng sóng điện áp với ảnh hưởng sóng hài 18 Hình Minh họa hình dạng sóng hài bậc dây cáp trung tính 26 Hình Đặc tính từ tính máy biến áp 31 Hình Sơ đồ thay điển hình mạng lưới phân tán hình tia 45 Hình Dạng sóng dịng điện đèn huỳnh quang phố tần THD = 45,57% 48 Hình Dạng phố tần dòng điện điều hòa THD = 88,5% 48 Hình Dạng phố tần dòng điện tivi THD = 72,5% 49 Hình 10 Dạng phố tần dịng điện tủ lạnh THD = 68,1% 49 Hình 11 Dạng phố tần dịng điện PC THD = 60,1% 49 Hình Lưu đồ thuật tốn tính tốn TTCS tần số 50Hz 55 Hình 2 Lưu đồ thuật tốn tính tốn TTĐN sóng hài gây HTCCĐ 59 Hình Sơ đồ sợi HTCCĐ tòa nhà NO7-B3 – Dịch vọng – Cầu Giấy 60 Hình Sơ đồ thay HTCCĐ tòa nhà NO7-B3 – Dịch vọng – Cầu giấy 61 Hình 3 Đồ thị phụ tải thiết bị hộ mùa hè 63 Hình ĐTPT thiết bị hộ 64 Hình Tổng hợp ĐTPT điển hình ngày mùa hè mùa đơng cho hộ 64 Hình Sơ đồ thay HTCCĐ tòa nhà NO7-B3 – Dịch vọng ( 50Hz) 66 Hình TTCS HTCCĐ tòa nhà ngày mùa hè ngày mùa đơng 75 Hình Sơ đồ đánh số HTCCĐ phân tích tổn hao sóng hài 76 Hình TTCS đường dây gia tăng TTCS phụ tải thụ động thời gian từ 19h 24h ngày mùa hè 81 Hình 10 Biểu đồ gia tăng TTĐN phụ tải lắp tụ 93 Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN MỞ ĐẦU a Lý chọn đề tài: Vì tác giả quan tâm đến chất lượng điện năng, mà sóng hài làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện Sau nghiên cứu môn chất lượng điện năng, tác giả định chọn đề tài sóng hài để nghiên cứu Do tác giả đến gặp Thầy hướng dẫn, Thầy nhiệt tình giúp đỡ định hướng nghiên cứu thống tên đề tài:” Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện sóng hài gây hệ thống cung cấp điện cơng trình dân dụng yếu tố ảnh hưởng” Tác giả nhận thấy đề tài mang tính thực tế, đồng thời đề tài Việt nam, có tính khoa học cao Do tác giả muốn sâu tìm hiểu nghiên cứu để đóng góp thêm cho cơng việc thực tế sống b Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu -Mục đích nghiên cứu: Đi sâu tìm hiểu sóng hài, đồng thời nghiên cứu mơ hính tính tốn mơ để đánh giá tổn thất điện sóng hài gây yếu tố ảnh hưởng khác -Đối tượng nghiên cứu: Các phụ tải tiêu thụ phát sinh sóng hài đền chiếu sáng, điều hịa khơng khí, tivi, tủ lạnh, máy tính PC gia đình Máy biến áp nơi cấp điện, tụ điện bù công suất phản kháng để hệ số công suất Các dây dẫn điện để đưa điện từ máy biến áp đến phụ tải điện -Phạm vi nghiên cứu: “Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện sóng hài gây hệ thống cung cấp điện phạm vi công trình dân dụng yếu tố ảnh hưởng” c Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN nhóm tủ phân phối động lực đặt phân tán thiết bị dùng điện Đứng mặt giảm tổn thất điện mà xét việc đặt phân tán tụ bù thiết bị điện có lợi Song với cách khơng thích hợp với phụ tải điện nhà ở, cơng trình dân dụng Nên ta chọn bù tập trung tủ điện phân phối bù phân nhóm tủ điện cụm tầng Sơ đồ bù tập trung TPP-C Sơ đồ bù phân nhóm tủ TPP-CT -Bù cơng suất phản kháng đặt tụ điện tập trung dùng dung lượng bù lớn có yêu cầu tự động điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp mạng Tính tốn dung lượng bù cho máy biến áp theo thiết kế S=1800kVA, cos1=0,85, yêu cầu thiết kế tụ bù công suất phản kháng để nâng cơng suất lên cos2= 0,93 = Ta có = 1− 1− =0,5268; tgφ1 = =0.3676, tgφ2= sinφ2 cosφ2 sinφ1 cosφ1 =0,6197 =0,3952 P=Sxcos1=1800x0,85=1530 kW Theo cơng thức (3.4.2) ta có Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 86 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Qc=P(tg1-tg2)=1530x(0.6197-0,3952)=343,5kVAR Chọn công suất phản kháng tụ bù Qc =360kVAR Công suất phản kháng tụ điện phát phụ thuộc vào điện áp Qc =wCU2 10-3 (kVAR) (3.4.3) Trong đó: w=2pf C: điện dung tụ điện (mF) U: Điện áp lưới nút lắp tụ (kV) Tính thơng số tụ tần số 50Hz Theo công thức (3.4.3) ta rú C= Qc wU = 360 2x3,14x50x0.222 x10-3 =23.70x103mF=0,02370 F Tính thơng số tụ tần số sóng hài Ở tần số sóng hài có bậc sóng hài khác điện áp nút khác Ta có cơng thức tính biểu diễn dạng số phức Qc =Ic Ȗ = Uc Zc Ȗ (3.4.4) Trong : = ; Ȗc: Điện áp phức liên hợp JwC Có w=2pfh với fh tần số theo bậc sóng hài bơm vào ( 150Hz, 250Hz, 350Hz,450Hz, 550Hz,650Hz, 750Hz) tương ứng bậc sóng hài ( 3,5,7,9,11,15) C: điện dung tụ điện đơn vị (F) Thay vào công thức (3.4.4) ta có dung lượng tính tốn tụ bù sau Qc = Ic xȖ = Uc Zc xȖ = Ȗ (w )= Ȗ ( 2p ) (3.4.5) Mặt khác theo mơ hình tính tụ điện ta có Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 87 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN = ℎ (3.4.6) Trong Qc: điện dung tụ tần số (kVAR) U: điện áp 220V -Bù công suất phản kháng theo phương án phân phối dung lượng bù theo mạng hình tia r1 r2 r3 Q Qc r5 r4 r6 Q1 Qc1 Q2 Qc2 Q3 Q5 Q5 Q6 Qc3 Qc4 Qc5 Qc6 Phân phối cho nhánh cho tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng gây nhỏ để đạt hiệu lớn Tổng dung lượng bù Qc, dung lượng tính bù nhánh Qc1, Qc2,Qc3, Qc4, Qc5, Qc6 Phụ tải phản kháng điện trở nhánh Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, r1, r2, r3, r4, r5, r6 Cơng thức tính phân bổ dung lượng bù = − đ (3.4.7) Trong đó: Qci: Dung lượng bù thứ i , i=1÷6 Qi: Phụ tải phản kháng thứ i , i=1÷6 ri: Điện trở nhánh thứ i , i=1÷6 Rtđ: điện trở tương đương nhánh có đặt thiết bị bù Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 88 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện = GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN đ Áp dụng vào mô hình đề tải ta có Bảng 26 Bảng thơng số điện trở nhánh Điện trở nhánh r1 r2 r3 r4 r5 r6 Nút đầu 2 2 2 Nút cuối r() 0,0019 0,0033 0,0054 0,0075 0,0097 0,0116 Bảng 27 Bảng thông số tải nhánh Phụ tải phản kháng Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Nút Q(kVAR) 1,116 1,116 1,116 1,116 1,116 1,116 Ta có Rtđ=0,7514x10-3 (); =∑ =2,23 kVAR; Qc=360 kVAR Bảng 28 Bảng tính dung lượng bù CSPK Nhánh Nút tổng r1 r2 r3 r4 r5 r6 2 2 2 Nút phân phối tụ Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Q tải r tải 1,116 1,116 1,116 1,116 1,116 1,116 0,0019 0,0033 0,0054 0,0075 0,0097 0,0116 Dung lượng bù (kVAR) Qci 141 82 50 36 28 23 Trang 89 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Sau tính tốn tụ bù, chạy lại mơ trào lưu cơng suất, tính tốn tổn thất cơng suất tổn thất điện Ta có bảng so sánh sau: Bảng 29 Bảng so sánh dòng điện qua nhánh có khơng có tụ bù cơng suất phản kháng thời gian từ 19-23h (xét sóng hài bậc 5) Nhánh 1-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 3-9 3-10 3-11 4-12 4-13 4-14 5-15 5-16 5-17 6-18 6-19 6-20 7-21 7-22 7-23 8-24 8-25 8-26 Dòng điện nhánh (A) chưa lắp tụ 1366 198 198 199 199 200 199 65 65 66 65 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 Dòng điện nhánh (A) lắp tụ tập trung Dòng điện nhánh (A) lắp tụ phân nhóm 1102 196 196 196 197 197 197 65 65 66 65 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 1104 196 196 196 197 197 197 65 65 66 65 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 90 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Bảng 30 Bảng so sánh dịng điện nút tải có khơng có tụ bù cơng suất phản thời gian từ 19-23h (xét sóng hài bậc 5) Nút 25 26 Dòng điện nút (A) chưa lắp tụ 179,69 1,74 1,75 1,77 1,79 1,81 1,83 0,0 … 0,0 Dòng điện nút (A) lắp tụ tập trung 104,96 0,99 0,98 0,97 0,95 0,94 0,92 0,0 … 0,0 Dòng điện nút (A) lắp tụ phân nhóm 101,3 1,01 0,98 0,97 0,96 0.0 … 0,0 Bảng 31 Bảng so sánh điện áp nút có khơng có tụ bù cơng suất phản kháng thời gian từ 19-23h Nút 10 11 12 13 14 Điện áp nút (V) chưa lắp tụ 84,42 85,26 85,85 86,78 87,72 88,66 89,51 85,59 85,93 86,27 86,19 86,52 86,86 Điện áp nút (V) lắp tụ tập trung 49,31 48,62 48,13 47,37 46,62 45,87 45,2 48,39 48,17 47,96 47,91 47,69 47,48 Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Điện áp nút (V) lắp tụ phân nhóm 47,59 49,68 49,15 48,14 47,65 46,97 46,27 49,45 49,22 48,99 48,93 48,7 48,47 Trang 91 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 87,12 87,46 87,8 88,06 88,4 88,74 89 89,34 89,69 89,85 90,19 90,53 GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN 47,16 46,94 46,73 46,41 46,2 45,99 45,66 45,45 45,25 45 44,8 44,6 47,91 47,69 47,47 47,43 47,21 46,99 46,76 46,54 46,33 46,06 45,84 45,64 Bảng 32 Bảng so sánh tổn thất công suất đường dây có khơng có tụ bù công suất phản kháng thời gian từ 19-23h Tổn thất cơng suất đường dây (W) Bậc sóng hài Bậc Bậc Bậc Bậc Bậc 11 Bậc 13 Bậc 15 Tổng Khơng có tụ Lắp tụ tập trung Lắp tụ phân nhóm 5,98x104 7,26x104 9,71x104 4,54x104 8,62x104 4,14x104 4,92x104 45,20x104 7,80x104 4,95x104 5,94x104 2,53x104 4,46x104 2,02x104 2,31x104 30,04x104 7,50x104 4,97x104 5,95x104 2,53x104 4,47x104 2,02x104 2,31x104 29,70x104 Nhận thấy tổn thất đường dây chưa lắp tụ lắp tụ chênh lệch, dịng điện sóng hài bị hút phía tụ điện nên tổn thất đường dây giảm Về hai phương án lắp tụ cho kết tôn thất đường dây giảm so với chưa lắp tụ Bảng 33 Bảng so sánh gia tăng tiêu thụ công suất phụ tải có khơng có tụ bù cơng suất phản kháng thời gian từ 19-23h Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 92 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện Bậc sóng hài3 Bậc Bậc Bậc Bậc Bậc 11 Bậc 13 Bậc 15 Tổng GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Gia tăng tiêu thụ công suất tải (W) Khơng có tụ Lắp tụ tập trung Lắp tụ phân nhóm 4,93x10 5,89x10 5,28x104 1,36x104 4,62x103 4,33x103 2,90x104 1,86x103 1,78x103 1,79x104 414,89 400,35 4,07x10 458,70 446,04 2,18x10 144,49 141,77 2,78x10 122,63 122,72 4 6,66x10 6,01x104 15,06x10 Nhận thấy tổn thất phụ tải chưa lắp tụ lắp tụ chênh lệch tương đối nhiều, dịng điện sóng hài bị hút phía tụ điện phân bố dịng điện lưới, nên dòng điện đến phụ tải bị giảm đi, dẫn đến giảm gia tăng tiêu thụ công suất phụ tải Biểu đồ TTĐN dây dẫn lắp tụ Hình 10 Biểu đồ gia tăng TTĐN phụ tải lắp tụ Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 93 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Bảng 34 Bảng so sánh tổn thất điện trường hợp có tụ bù Tổn thất điên Không lắp tụ Lắp tụ tập trung Lắp tụ phân tán Tổn thất đường dây (MWh 667 446 442 Gia tăng tiêu thụ điện phụ tải(MWh) 233 99 89 Kết cho ta thấy lắp tụ bù giảm TTĐN đường dây giảm gia tăng tiêu thụ điện phụ tải Tính tốn lại thơng số tụ có tác động sóng hài Cơng thức tính điện dung tần số C=Q/(2Pif Uc2) (3.4.8) Cơng thức tính cơng suất phản kháng tần số sóng hài Qc(kVAR)=(2PifhCUcȖc)/1000 (kVAR) (3.4.9) a) Bảng tính tốn dung lượng tụ bù tập trung theo tần số sóng hài Bảng 35 Bảng tính dung lượng công suất phản kháng sau lắp tụ bù tập trung Bậc Điện dung C tần số (F) Điện áp Uc nút (V) Công suất phản kháng Q (kVAR) hài bậc 0,0237 0,69+13,10j 11 QCRMS= bậc 0,0237 185,1+40,6j 802 bậc 11 0,0237 0,55+13,13j 14 bậc 0,0237 7,66+48,71j 90 bậc 13 0,0237 0,25+7,05j bậc 0,0237 2,2+29,3j 44 bậc 15 0,0237 0,20+6,23j + ∑61 Qci=885kVAR; Q CRMS/Qc= 885/360= 245% b) Bảng tính tốn dung lượng tụ bù phân nhóm theo tần số sóng hài Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 94 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Bảng 36 Bảng tính dung lượng cơng suất phản kháng sau bù phân nhóm nút số Bậc Điện dung C tần số (F) Điện áp Uc nút (V) Công suất phản kháng Qc(kVAR) hài bậc 0,0091 0,05+14,5j QCRMS= bậc 0,0091 175+54,1j 287 bậc 11 0,0091 -0,52+15,65j bậc 0,0091 6,81+49,2j 35 bậc 13 0,0091 -0,76+9,29j bậc 0,0091 1,39+30,84j 19 bậc 15 0,0091 -1,53+9,4j + ∑61 Qci=322kVAR Qc=140 kVAR, nên ta có tỷ lệ QCRMS/Qc=230 % Tính tốn tương tự cho nhóm nút cịn lại ta có bảng tổng hợp cơng suất phản kháng tụ có sóng hài Bảng 37 Bảng tổng hợp kết CSPK lắp tụ phân nhóm Tính tốn Qc trước bù (kVAR QcRMS sau bù (kVAR) QCRMS /Qci(%) nút nút nút nút nút nút 140 82 46 37 30 25 322 192 106 85 68 578 230 232 231 231 227 230 Tính tốn lại dịng điện qua tụ điện có sóng hài Tiêu chuẩn để kiểm tra tải tụ bù IEC 60831-1, dòng điện RMS qua tụ cho phép tải không vượt 1,3 lần dòng điện định mức Từ kết Qc sau bù Uc=IcZc=Ic/(jwC)=Ic/(2xPifh C) suy Ic=2PifhCUc Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 95 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN Bảng 38 Bảng đánh giá dịng điện qua tụ sau khí bù bị ảnh hưởng tần số sóng hài Phân tán Tập trung Nút bù C (10-3F) 23,7 9,3 5,4 3,3 2,4 1,8 1,5 I1 (A) 1637 629 373 207 166 131 110 Uc.3 190 183 183 183 184 185 185 Ic.3 4232 1571 933 518 416 330 278 Uc.5 49 49 50 49 48 48 47 I5 1834 709 416 226 179 140 Uc.7 29 30 30 28 28 26 25 I7 1530 617 356 187 145 110 88 Uc.9 13 14 14 12 13 11 10 I9 878 373 210 105 78 56 43 Uc.11 13 14 14 12 11 I11 1076 492 267 124 87 57 40 I13 683 346 179 74 47 28 21 Uc.13 8 69 Uc.15 8 5 Ic.15 696 409 198 1,89 39 32 40 IRMS(A) 5402 2102 1223 659 521 408 341 IRMS/I1 (%) 330 334 328 318 314 311 309 116 Nhận thấy dịng điện sóng hài bị hút phía tụ điện, dẫn đến tổng dịng điện qua tụ tần số sóng hài lớn dòng điên qua tụ tần số Đây là cảnh báo tải tụ điện sóng hài gây ra, nên thiết kế tụ phải chọn tụ điện chịu dòng điện tần số sóng hài Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 96 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 TỔNG HỢP KẾT QUẢ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ HÀNG NĂM PHẢI TRẢ THÊM DO SĨNG HÀI Bảng Tổn thất công suất tần số mùa đông Mùa thu T(h) (0 11);(1318);(2324) 1113 đông 798,03 1108,76 DP(W) Bảng Tổn thất công suất tần số mùa hè Mùa hè T(h) (0 6) (6 11) 1113 ;(2324) ;(1318) 6646,07 DP(W) 798,32 7468,19 Tổng tổn thất điện LĐTN sóng hài ∆ =∑ ∆ +∑ ∆ +∆ 1819 6412,64 1923 9451,60 1819 1923 16928,75 21343,53 =138,30x106+26,32x106=164,62 MWh TTCS HTCCĐ tịa nhà sóng hài theo khoảng thời gian Bảng TTCS sóng hài vào mùa thu đông Mùa thu đông T(h) DPdd (W) DPpt (W) DP (W) (011);(1318); (2324) 242,38 28,95 271,33 1113 1819 1923 2,4x103 616,84 3,0x103 16,85x10 6,71x104 23,56x104 20,85x104 7,84x104 4 26,70x10 Bảng 4 TTCS sóng hài vào mùa hè T (h) Mùa xuân DPdd (W) hè DPpt (W) DP (W) (06); (2324) 5,06x104 152x10 6,59x104 (611); (1318) 242,38 28,94 271,32 1113 1819 1923 4,77x104 1,14x104 5,91x104 38,32x104 13,71x104 52,03x104 45,20x10 15,60x10 60,81x10 Tổng tổn thất điện đường dây sóng hài năm: = ∑ ∆ ∆ =667 MWh Gia tăng tiêu hao điện phụ tải: ∆ = ∫ ∆ ∆ =56,36+751,03=232 MWh Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 97 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN BẢNG TỔNG ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP TRONG NĂM: Điện A Thiết bị tiêu thụ (MWh) Thiết bị thụ động ( thang máy, chiếu sáng nhà, bơm nước) (MWh)) Đường dây máy biến áp (MWh) 884,28 57,479 164,62 Tổng điện tiêu thụ (MWh) 1546,25 BẢNG BẢNG ĐÁNH GIÁ TTĐN TRÊN ĐƯỜNG DÂY DO SÓNG HÀI VÀ TẦN SỐ CƠ BẢN TTĐN đường dây sóng hài (MWh) 0.73 667 TTĐN đường dây sóng (MWh) 138,30 Tỷ lệ 4,82 lần BẢNG BẢNG ĐÁNH GIÁ GIA TĂNG TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG Ở PHỤ TẢI DO SÓNG HÀI VÀ TỔNG ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ Ở TẦN SỐ CƠ BẢN Gia tăng tiêu thụ điện phụ tải Tổng điện tiêu thụ tần sóng hài số (MWh) (MWh) 232 1546,25 Tỷ lệ 43,15 % BẢNG BẢNG TỔNG HỢP CHI PHÍ HÀNG NĂM DO SĨNG HÀI GÂY RA Tổn thất điên Tổn thất điện (MWh) 667 Giá thành (VND/KWh ) 1500 Thành tiền (VND/ năm) 999.570.605 Tổn thất đường dây Gia tăng tiêu thụ điện 232 1500 348.725.095 phụ tải BẢNG BẢNG TỔNG HỢP SO SÁNH TỔN THẤT KHI LẮP TỤ Tổn thất điên Không lắp tụ Lắp tụ tập trung Lắp tụ phân tán 667 446 442 232 99 89 899 545 532 Tổn thất đường dây DP dd (MWh) Gia tăng tiêu thụ điện phụ tải DPpt (MWh) Tồng TTĐN (MWh) Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 98 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN 4.2 KẾT LUẬN: Kết sóng hài hệ thống điện làm gia tăng tiêu thụ điện phụ tải 43,15% so với tổng điện tiêu thụ TTĐN dây dẫn so với TTĐN tần số 4,82 lần TTĐN gây thiệt hại cho kinh tế chi phí lên đến 1,35 tỷ VNĐ năm mà người dùng điện phải trả Sóng hài làm tải tụ bù CSPK Lắp thêm tụ bù CSPK làm giảm TTĐN Ý nghĩa khoa học kết nghiên cứu: Đề tài đưa kết đánh giá TTĐN dựa sở khoa học mơ hình tính tốn, thuật tốn mơ Do kết nghiên cứu đề tải làm sở để phát triển tốn nghiên cứu chun sâu sóng hài phương pháp giải tích lưới điện có thêm nhiều nút lưới điện Ý nghĩa thực tiễn khả ứng dụng kết khoa học: Giúp cho kỹ sư, kỹ thuật vận hành mạng lưới điện hạ nhìn tổng qt sóng hài, hiểu tác hại sóng hài gây TTĐN yếu tố ảnh hưởng khác Ngồi ứng dụng kết khoa học vào việc nghiên cứu chuyên sâu để đưa tốn giảm phát thải sóng hài vào hệ thống điện để giảm TTĐN có biện pháp bù CSPK hợp lý HTĐ Đánh giá việc thực đề tài: + Mức độ đạt: Đã đạt mục tiêu đăng ký đề tài + Nội dung: Tập trung nghiên cứu nội dung đăng ký đề tài + Tiến độ: Đảm bảo tiến độ đề 4.3 KIẾN NGHỊ Với kết đạt đề tài, đưa vào hướng nghiên cứu sâu sóng hài để có phương án tối ưu làm giảm gia tăng tiêu thụ điện phụ tải TTĐN lưới sóng hài gây ra, đồng thời định hướng để nghiên cứu bù tối ưu CSPK HTĐ mơi trường sóng hài để giảm TTĐN Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 99 of 100 Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện GVHD: TS Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN TÀI LIỆU THAM KHẢO: Trần Đình Long ( Chủ biên), Bạch Quốc Khánh, Nguyễn Sỹ Chương, Lê Văn Doanh, Hoàng Hữu Thuận, Phùng Anh Tuấn, Đinh Thành Việt (2013), Sách tra cứu chất lượng điện , Nhà xuất Bách Khoa- Hà Nội A.Priyadharshini, N.Devarajan, AR.Uma saranya, R.Anitt International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE) ISSN: 2277-3878, Volume-1, Issue-1, April 2012,Survey of Harmonics in Non Linear Loads Arrillaga,J, Bradley, DA, and Bodger, (1985), Power System Harmonic, John Wiley & Sons, London B.Hunt, R.Lipsman, J.Rosenberg, K.Coombes,J.Osborn and G.Stuck, (2006), A Guide to MATLAB for beginner and Experienced Users, Cambridge University Press Jens Schoene EnerNexx.(2011), Evaluation of the Impact on Non-Linear Power On Wiring Requirements for Commercial Buildings , Quincy, MA, USA 02169-7471 Jovica Vuletic, Mikro Todorovski at University of Ss Cyril and Methodius, Faculty of Electrical Engineering and Information Technologies, Reduction of Losses and Harmonic Distortion in Distribution Networks with Different Load Models by Placing Shunt Capacitors using Integer Genetic Algorithm Mohamed Ashour , Kamelia Youssef (June 2005) The cost of harmonic losses and mitigations in distribution system Nandita Dey , Dr.A.K.Chakraborty / International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) ISSN: 2248-9622 Vol 3, Issue 3, May-Jun 2013, Survey of Harmonics Measurements in Electrical Distribution System of a Technical Institution Prof Mack Grady (2012) Undersanding Power System Harmonics, Dept of Electrical & Computer Engineering University of Texas at Austin 10 Eng.& Technology, Vol., No 2008 Harmonic Analysia and Calculation in Power Network 11 Comparative analysis of distribution system load flow 12 Power quality in electrical systems, Effects of harmonic on capacitor 13 Direct harmonic solution & Step by Step Example of A Simple Harmonic Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018 Trang 100 of 100 ... Hoàng Trần Thành Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện sóng hài gây hệ thống cung cấp điện công trình dân dụng yếu tố ảnh hưởng Chuyên ngành: Hệ thống điện Mã số HV: CA160500 Tác giả,... làm sơ tính tốn hệ thống điện tồ nhà 47 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SÓNG HÀI GÂY RA TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CÁC CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG 51 2.1 ĐẶT... 1.2 TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI, NGUỒN GỐC SINH SÓNG HÀI VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI Phần định nghĩa sóng hài gì, sóng hài sinh từ đâu yếu tổ ảnh hưởng 1.2.1 Giới thiệu chung Hệ thống điện