Đánh giá hiện trạng lưới điện quận đống đa và giải pháp nâng cao chất lượng điện năng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BCH KHOA H NI ****************** NGUYN C LINH Đánh giá trạng lưới điện quận đống đa giảI pháp nâng cao chất lượng điện LUN VN THC SĨ NGHÀNH : MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐẶNG QUỐC THỐNG HÀ NỘI 2008 MỤC LỤC HÌNH 2.11 SỰ KHUYẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP KHI ĐÓNG CẮT TỤ BÙ CHƯƠNG TÌNH HÌNH HIỆN TRẠNG, ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA 11 1.1 TÌNH HÌNH HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA: 11 1.1.1 Nguồn điện : 15 1.1.2 Lưới điện trung 6, 10, 22KV 17 1.1.3 Lưới điện hạ 0.4 KV công tơ: 22 1.1.4 Tình hình sử dụng điện 23 1.2: ĐÁNG GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT HIỆN TẠI CỦA QUẬN ĐỐNG ĐA : 24 1.2.1 Đánh giá tiêu kĩ thuật lưới điện trung áp 24 1.2.2 Đánh giá tiêu kỹ thuật lưới hạ áp : 31 1.3 NHẬN XÉT VỀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LƯỚI TRUNG , HẠ ÁP: 32 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO QUẬN ĐỐNG ĐA 33 2.1 CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG : 33 2.1.1 Khái niệm chung 33 2.1.2 Việc điều chỉnh điện áp mạng điện phức tạp 35 2.1.3 Ảnh hưởng chất lượng điện đến làm việc phụ tải: 36 2.1.4 Tiêu chuẩn chất lượng điện 36 2.2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP THEO ĐỘ LỆCH 37 2.3 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 40 2.3.1 Khái niệm bù công suất phản kháng 40 2.3.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 41 Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 2.3.3 Phân tích ảnh hưởng hệ số công suất cosϕ tham số kinh tế-kỹ thuật mạng điện 45 2.3.4 Phối hợp biện pháp bù công suất phản kháng 52 2.3.5 Các lợi ích đem lại lắp đặt thiết bị bù 57 2.3.6 Các biện pháp bù công suất phản kháng lưới điện : 58 2.3.7 Những yêu cầu bù công suất phản kháng 65 2.4 TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH DUNG LƯỢNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 67 2.4.1 Khái quát chung 67 2.4.2 Cơ sở xác định quy luật điều chỉnh dung lượng bù 69 2.4.3 Bài tốn chọn nguồn cơng suất phản kháng tối ưu 73 2.5 ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ ĐỐI VỚI CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 74 2.6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN 76 2.7 NHẬN XÉT: 78 CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PSS/E (POWER SYSTEM SIMULATION/ENGINEERING) MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KHI BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 80 3.1 HIỆN TRẠNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 80 3.1.1 Lưới điện phân phối hệ số công suất cosϕ 80 3.1.2 Thực trạng hệ số công suất mạng điện Quận Đống Đa 82 3.1.3 Thực trạng làm việc thiết bị bù 84 3.2 GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH ATP- PSS/E 85 3.2.1 Ứng d ụng c c hươ ng t r ình 86 3.2.2 Kết hợp mod ules t ính toá n tro ng ATP 86 3.3 ÁP DỤNG PHẦN MỀM PSS/E DÙNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA : 88 3.3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/E sử dụng để mô hệ thống : 88 3.3.3 Áp dụng chương trình PSS/E mô lưới điện đánh giá kết mặt kinh tế : 90 3.3.3 Kết tính tốn ứng với chế độ phụ tải cực đại 93 CHƯƠNG : Q TRÌNH Q ĐỘ KHI ĐĨNG CẮT TỤ BÙ VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG 99 Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 DAO ĐỘNG ĐIỆN ÁP 99 4.1 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG CẮT TỤ BÙ 99 4.1.1 Quá độ đóng điện vào trạm tụ làm việc độc lập 99 4.1.2 Quá độ đóng điện vào trạm tụ song song (back to back closing) 100 4.1.3 Quá độ với tượng phóng điện trước (prestrike) 102 4.1.4 Quá độ với tượng phóng điện trở lại (restrike) 103 4.1.5 Quá độ lưới phân phối hạ áp đóng trạm tụ bù lưới phân phối 104 4.1.6 Nhận xét 105 4.2 BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG ĐIỆN ÁP : 106 4.2.1 Tổng quan lọc điện có điều khiển (The Active Power Filter) : 106 4.2.2 Nguyên tắc hoạt động lọc điều khiển (The Active Power Filter) 107 4.2.3 Ứng dụng : 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 KẾT LUẬN 114 KIẾN NGHỊ 115 LỜI NÓI ĐẦU Khi gia nhập tổ trức thương mại giới (WTO) kinh tế Việt Nam chuyển để bước sang trang với nhiều vận hội khơng thách thức, khó khăn Sau nhiều năm cải cách mở cửa kinh tế Việt Nam trưởng thành vượt bậc, xem kinh tế động Châu Á với nhiều thành phần kinh tế cơng nghiệp, Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 thương mại dịch vụ, tư nhân vv Để đáp ứng phát triển kinh tế nước nhà ngành điện có hội khó khăn Cơ hội khả gia tăng phụ tải nhanh khó khăn lại gấp bội phải đảm bảo cung cấp điện thường xuyên liên tục với chất lượng cao Hiện hệ thống điện nước ta gặp phải cân cung cầu vào thời gian cao điểm Điện lại nguồn lượng dự trữ với trữ lượng lớn mà thơng thường điện phát đến đâu tiêu thụ đến Do địi hỏi phải có tổng công suất nguồn cân với phụ tải cực đại (Pmax) hệ thống Tuy nhiên khả cung cấp nguồn bị hạn chế số tiến độ nguồn đưa vào bị chậm nguồn vốn nước thiếu thốn, chủ yếu nguồn vốn đầu tư phát triển nguồn lưới điện nguồn vốn vay tổ chức tài giới (WB, ADB ) đặt cho ngành điện phải giải vấn đề khó khăn: phải đáp ứng nhu cầu điện theo tăng trưởng kinh tế lại khó khăn nguồn vốn đầu tư Mặt khác, nhu cầu tiêu thụ điện phụ tải biến đổi liên tục theo thời gian, biểu đồ phụ tải khơng đồng có chênh lệch lớn cao điểm thấp điểm tạo nhiều khó khăn cho cơng tác vận hành hệ thống điện Vào mùa khô để “phủ” nhu cầu cao điểm hệ thống phải huy động loại nguồn có chi phí nhiên liệu lớn diesel, máy phát chạy dầu v.v vào thấp điểm mùa mưa, ngừng hầu hết nhà máy nhiệt điện, nhà máy thuỷ điện phải dừng bớt số tổ máy xả bớt nước xuống hạ lưu Tình trạng làm gia tăng tổn thất điện năng, lãng phí vốn đầu tư lượng sơ cấp Chất lượng điện thường nói đến giới hạn cho phép độ lệch điện áp, dao động điện áp, dạng sóng khơng hình sin điện áp dịng điện, đối xứng điện áp lưới điện ba pha, độ lệch tần số dao Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 động tần số Trong tiêu chuẩn giới hạn giới hạn dao động điện áp (nhất sóng hài chớp nháy điện áp) vấn đề cần quan tâm, nước có cơng nghiệp phát triển nước phát triển Lý chọn đề tài: Trong tiến trình cơng nghiệp hố đại hoá đất nước, việc đảm bảo chất lượng điện có ý nghĩa lớn Nói cách khác, để tồn phát triển không ngừng nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp cạnh tranh thị trường phải quan tâm đến vấn đề chất lượng điện năng, dao động điện áp vấn đề Dao động điện áp qúa mức ảnh hưởng xấu đến hoạt động thiết bị tiêu thụ điện nối vào lưới điện, đến chất lượng sản phẩm, ảnh hưởng đến sinh hoạt sức khoẻ người thị giác, thần kinh Tất điều dẫn đến thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân Đối với nhà máy điện gần phụ tải dao động xung, dao động điện áp lớn nguồn gây đôi với dao động cơng suất làm cho phận điều chỉnh tuabin máy phát điện phải hoạt động liên tục chế độ cơng suất kéo theo tình trạng dao động tần số Dao động điện áp lưới điện nhiều nguyên nhân, nguyên nhân phụ tải tiêu thụ điện, nguồn điện gây ra, nguyên nhân chủ yếu phụ tải điện nối vào lưới điện Những phụ tải nối vào lưới điện gây dao động điện áp đa dạng có cơng suất từ nhỏ lớn với đặc tính khác Trong khu vực điện dân dụng vấn đề hạn chế dao động điện áp đóng vai trị quan trọng cơng việc đảm bảo sinh hoạt sức khoẻ người (thị giác, thần kinh) Dao động điện áp xảy khu vực lưới điện có phụ tải dao động như: lò điện hồ quang, máy hàn điện, động điện máy cán kim loại, chỉnh lưu van lớn có điều chỉnh để cấp điện cho truyền Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 động máy cán kim loại Cũng xảy cấp điện áp từ thấp đến cao Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu chất lượng điện Trong khuôn khổ đề tài đưa để tìm hiểu ảnh hưởng dao động điện áp đến hệ thống điện biện pháp khắc phục Tên đề tài: “ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ” Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu mà đề tài đặt hệ thống điện Quận Đống Đa Đánh giá lưới điện tại, nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng điện nhằm khai thác tối ưu hiệu lưới điện trung áp Quận Đống Đa Trong khuôn khổ đề tài này, nghiên cứu tiến hành với mục đích cụ thể nâng cao hệ số Cos ϕ giảm độ lệch điện áp mạng điện phân phối khu vực Quận Đống Đa Liệt kê hình vẽ bảng biểu HÌNH VẼ Hình 1.1 : Bản đồ hành quận Đống Đa Hình 1.2: Sơ đồ thay đướng dây hạ Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 Hình 1.3: Sơ đồ thay máy biến áp Hình 1.4: Sơ đồ thay máy biến áp cuộn dây Hình 1.5: Sơ đồ thay lưới điện điển hình Hình 2.1 Quan hệ phụ thuộc công suất phản kháng (a) hệ số cosϕ (b) vào hệ số mang tải động điện Hình 2.2 Biểu đồ phụ thuộc tổn thất điện với hệ số cosϕ TM Hình 2.3 Biểu đồ phụ thuộc chi phí quy dẫn với hệ số cosϕ TM Hình 2.4 Véc tơ cơng suất trước sau bù cosϕ Hình 2.5 Véc tơ dịng điện bù cosϕ Hình 2.6 Sơ đồ mắc tụ bù tĩnh Hình 2.7: Nguyên lý tự động điều chỉnh dung lượng bù Thyristor Hình 2.8: Thiết bị tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù cosϕ Hình 2.9: Biểu đồ cơng suất phản kháng phụ tải Hình 2.10 Biểu đồ phụ tải phản kháng với phương thức điều chỉnh bù Hình 2.11 Sự khuyếch đại điện áp đóng cắt tụ bù Hình 3.1 Sơ đồ lưới điện phân phối điển hình Hình 3.2 Tổng quan modules ATP-PSS/E Hình 3.3: Sơ đồ mơ SVC Hình 3.4: Icon SVC400 Hình 3.5: Sơ đồ mơ lưới điện Hình 4.1: Đóng điện vào trạm tụ độc lập Hình 4.2: Xung điện áp dòng điện qua tụ, Uc(0) =0, t = 5ms Hình 4.3: Đóng điện vào trạm tụ song song Hình 4.4: Xung q điện áp UC1 dịng điện IC1 qua tụ C1,UC2(0)=0, t = 5ms Hình 4.5: Quá độ với phóng điện trước Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 8 Hình 4.6: Xung q điện áp dịng điện qua tụ, Uc(0) =0, t1 = 5ms, t2=6ms, t3=15ms Hình 4.7: Quá độ với tượng phóng điện trở lại Hình 4.8: Xung q điện áp dịng điện qua tụ, Uc(0) =0, t1 =45ms, t2=55ms, t3=56ms Hình 4.9: QĐA mạng hạ áp đóng điện vào trạm tụ phía lưới phân phối Hình 4.10 Sơ đồ ngun lý lọc điện Hình.4.11 Các dạng sóng pha mơ trạng thái tĩnh Hình 4.12 Các dạng sóng dịng pha mơ Diot chỉnh lưu cung cấp tải RC Hình 4.13 Các dạng sóng dịng điện pha mơ trạng thái độ BẢNG Bảng 1-1: Thống kê chi tiết trạng sử dụng đất Bảng 1-2: Thống kê diện tích dân số phường quận Đống Đa Bảng 1.3: Công suất máy biến áp cấp điện cho hệ thống điên cho Quận Đống Đa Bảng 1-4: Chi tiết phạm vi cấp điện, hệ số mang tải đường dây 6, 10, 22kV địa bàn Quận Đống Đa Bảng 1.5 Khối lượng đường dây có quận Đống Đa Bảng 1.6 Khối lượng trạm biến áp có quận Đống Đa Bảng 1.7 Bảng thống kê đường dây hạ Bảng 1.8 Các trạm bù có địa bàn Điện Lực Đống Đa quản lý Bảng 1.9 Bảng tổng kết tính tốn lưới điện trung Quận Đống Đa Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 Bảng 1.10 Bảng tổng kết tính tốn lưới điện hạ trạm biến áp Hoàng Cầu4 , Láng Thượng 3, Thái Hà Bảng 2.1 Giá trị hệ số kq phụ thuộc vào hệ số cosϕ1 hệ số cosϕ2 mong mưốn Bảng 2.2 Giá trị hệ số bq phụ thuộc vào số nấc điều chỉnh thời gian tổn thất cực đại Bảng 3.1 Các trạm bù có địa bàn Điện Lực Đống Đa quản lý Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Lộ 681 E11 673 E11 Bảng 3.3: kết tính bù cơng suất phản kháng sử dụng tụ bù có điều khiển (SVC) lộ 681E11 Bảng 3.4 Các tiêu trước sau bù lộ 681 E11: Bảng 3.5: kết tính bù cơng suất phản kháng sử dụng tụ bù có điều khiển (SVC) lộ 673E11 Bảng 3.6 Các tiêu trước sau bù lộ 681 E11: Bảng 4.1: Giá trị (pu) điện áp Uc dòng điện Ic Bảng 4.2: Giá trị (pu) điện áp UC1 dòng điện IC1 Bảng 4.3: Giá trị (pu) điện áp Uc dòng điện Ic Bảng 4.4: Giá trị (pu) Uc Ic Bảng 4.5: Các thông số lọc hoạt động Bảng 4.6: Thành phần dũng súng hài Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 104 Hình 4.7: Quá độ với tượng phóng điện trở lại Bảng 4.4: Giá trị (pu) Uc Ic Hình 4.8: Xung điện áp dòng điện qua tụ, Uc(0) =0, t1 =45ms, t2=55ms, t3=56ms 4.1.5 Quá độ lưới phân phối hạ áp đóng trạm tụ bù lưới phân phối Các kết sở để tiến hành đánh giá tác động việc đóng trạm tụ bù lưới phân phối đến phụ tải công nghiệp Mô thực với lưới phân phối có thơng số hình 4.9, kết hình thể dạng sóng q độ điện áp trạm tụ bù phía 15kV, điểm nối chung PCC (poin of common coupling), hạ áp cấp điện cho phụ tải công nghiệp biến tần thay đổi tốc độ động theo kỹ thuật điều chế độ rộng xung PWM ASD 100 HP có cuộn kháng 3% khơng có cuộn kháng cho trường hợp PWM ASD 25 HP Các xung điện áp rõ ràng có ảnh hưởng tiêu cựcđến chế độ làm việc PWM ASD, chí làm thiết bị ngừng làm việc Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 105 Hình 4.9: QĐA mạng hạ áp đóng điện vào trạm tụ phía lưới phân phối 4.1.6 Nhận xét Các kết nhận có giá trị phù hợp với nghiên cứu thực nghiệm , với sai lệch khoảng 5-10% Điều cho thấy mức độ xác chấp nhận mơ hình khảo sát, đặc biệt cho tượng phức tạp phóng điện trước, phóng điện trở lại Chứng tỏ phương pháp mô tượng độ lưới sử dụng PSS/E có ý nghĩa to lớn nghiên cứu thực tế Các mơ hình đề nghị để khảo sát trình độ điều kiện làm việc khác trạm tụ bù, kết nhận từ việc mô chi tiết giúp người vận hành, thiết kế lưới điện có sở cần thiết việc lựa chọn định mức mức độ cách điện (BIL = basic insulation level) máy cắt phù hợp thiết kế trạm tụ, lựa chọn biện pháp thích hợp nhằm giảm thiểu tác động xấu Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 106 việc đóng cắt trạm tụ phụ tải (cuộn kháng nối tiếp mạch PWM ASD) hay lưới (điện trở hạn chế dòng cho trạm tụ bù có cơng suất khơng lớn, kỹ thuật đóng đồng cho trạm tụ bù có cơng suất lớn) hay chống sét thích hợp bảo vệ điện áp Các kết nghiên cứu dạng sóng độ bước đầu cho nghiên cứu áp dụng kỹ thuật xử lý số tín hiệu việc phân tích, nhận dạng, phát cố điện áp đóng cắt lưới điện tương lai 4.2 BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG ĐIỆN ÁP : Cùng với phát triển khơng ngừng phụ tải, địi hỏi phải không ngừng nâng cao hiệu khả điều khiển hệ thống Để khắc phục tượng dao động điện áp người ta sử dụng lọc có điều khiển Bộ lọc điện điều khiển hoạt động có ưu điểm bù để đáp ứng điều hòa với nguồn điện có liên quan mà khơng ảnh hưởng tới tần số 4.2.1 Tổng quan lọc điện có điều khiển (The Active Power Filter) : Trong năm gần đây, lọc điện có điều khiển ( APFs) nghiên cứu rộng rãi Bộ lọc điện có điều khiển sử dụng nguồn lượng điện để sinh sóng tạo nên điều hịa mà khơng ngăn cản yếu tố điều hòa từ tải phi tuyến Việc nghiên cứu áp dụng lọc điện hoạt động mẻ giới Việt Nam Sự phát triển mơ hình cụ thể lọc điện sử dụng chương trình PSS/E để mô dễ dàng việc đánh giá thiết kế cân nhắc việc áp dụng lọc mà không cần thử nghiệp thực tế Phương pháp đề xuất để cải thiện trình lọc hài cách bù trễ điều khiển hệ thống Trong điểm ổn định tĩnh phụ tải, phương pháp sử dụng liệu đo lường lấy mẫu giai đoạn trước để tạo dự báo quy chiếu Trong Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 107 trạng thái động phụ tải, dự báo không cịn có giá trị, thuận tốn bù trừ chậm trễ điểu khiển có sử dụng máy tính sử dụng máy phát quy chiếu thay dự đốn tình thực tế Thay đổi thuật toán theo điểm hoạt động đảm bảo cho bù trừ hài hiệu tất Is IL điểm hoạt động 4.2.2 Nguyên tắc hoạt động lọc điều khiển (The Active Power Filter) Phụ tải phi tuyến Thanh Bộ lọc điện Máy đo điện IGBT PWM Điều khiển Và T hi thập tớn hiệu Của nguồn điện Hình 4.10 Sơ đồ nguyên lý lọc điện Bộ lọc điện sử dụng nguồn điện để đóng cắt dịng điện hài ngăn việc sinh dòng hài từ phụ tải phi tuyến Trong nghiên cứu đặc điểm lọc điện nghiên cứu dựa mơ hình tải pha Sơ đồ nguyên lý hoạt động lọc điện mơ tả hình 2.10 Bộ lọc nối song song với tải bù biến thiên nguồn phụ tải phi tuyến dạng hình Sin Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 108 Bộ biến đổi điện áp sử dụng để tạo sang hài điều khiển Bộ biến đổi điện sử dụng tụ điện chiều nguồn phát mà đóng cắt tần số cao để tạo tín hiệu ngăn việc sinh dịng hài từ tải phi tuyến Bộ lọc điện không cần cung cấp nguồn lượng thực để ngăn việc sinh dịng hài từ phía tải Dịng hài bị ngăn coi nguồn điện phản ứng Bộ lọc chứa tự cảm độc lập tương đối lớn với chức biến đổi tín hiệu điện áp thành tín hiệu dịng điện để ngăn việc sinh dòng hài Phần lại lọc làm chơn lọc sóng hài có tần số cao Ta thu dạng sóng dịng điện mong muốn việc điều khiển xác đóng cắt IGBT biến đổi Sự điều khiển dạng sóng dịng điện giới hạn tần số đóng cắt biến đổi truyền điện áp có qua tự cảm Việc truyền điện áp qua tự cảm định tỉ số lớn di/dt đạt lọc có điều khiển Điều quan trọng ta cần đến giá trị tương đối cao tỉ số di/dt để cắt sóng hài bậc cao Độ tự cảm lớn thích hợp để tách sóng hài khỏi hệ thống điện tránh nhiễu loạn độ Tuy nhiên tự cảm với dung lượng lớn hạn chế khả loại bỏ hài bậc cao lọc điện 4.2.3 Ứng dụng : Hiệu suất phương pháp phát dòng tham chiếu đề xuất kiểm định thông qua mẫu mô Mẫu mô tạo sở sử dụng chương trình Matlab/Simulink Nguồn điện áp mẫu lọc điện hoạt động mạch nhánh thiết kễ để hiệu chỉnh sóng hài gây phụ tải phi tuyến nguồn công suất nhỏ 5kVA Tham số mẫu mô liệt kê bảng I A- Sự hoạt động trạng thái tĩnh Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 109 Đầu tiên hiệu suất lọc hoạt động kiểm nghiệm hoạt động trạng thái tĩnh Một mạch chỉnh lưu điốt pha với tải RL dùng phụ tải sản sinh sóng hài Điện trở phụ tải 64 Ω dung kháng 10mH Dòng tải pha theo dạng sóng giới thiệu hình 4.11 Trong mẫu mô phỏng, phương pháp khác để điều khiển hoạt động lọc sử dụng Ta quan sát chạy khơng dạng sóng nguồn dịng thời điểm định nguồn tải đột ngột thay đổi Sự trễ động lực hệ thống lọc hoạt động nguyên nhân gây chạy khơng Sóng hài bao gồm dạng sóng hình 4.11 biểu thị bảng 4.2 Phương pháp điều chỉnh bù trễ điều khiển có sử dụng tính toán nâng cao hiệu suất lọc hoạt động Kết lọc thấy hình 4.11c Sự không giảm sư méo sóng hài tính tới kHz bị chia đơi Mặc dù hiệu suất lọc với sóng hài bậc thấp cải thiện sóng hài bậc cao tăng lên Điều thấy bảng 4.2, ta thấy méo sóng hài tính tới 20 kHz gần trì tính liên tục dù sử dụng phương pháp thông thường hay phương pháp điều chỉnh bù trễ điều khiển có sử dụng tính tốn Bảng 4.5: Các thông số lọc hoạt động Nguồn điện áp pha Us 230 V Tần số nguồn fs 50 Hz Dung kháng lọc Lf mH Điện trở tải Rf 0.3 Ôm Tụ nối chiều Cf 1.1 mF Dung kháng dao động Ls 2.3 mH Tần số đóng cắt fsw 10 kHz Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 110 Thời gian mẫu Ts 50 ms Các mẫu lưu trữ nhớ m 200 Thời gian hiệu chỉnh liên tục 2Ts Bảng 4.6: Thành phần dũng súng hài RL Load n ila(n)/ila(1) [%] 21.7 11.1 11 7.6 13 5.6 17 3.8 19 3.2 23 2.0 25 1.8 29 1.1 31 1.0 Shunt APF isa(n)/ila(n) [%] 11.9 16.5 26.3 28.5 40.0 43.1 55.6 59.9 75.0 80.2 Shunt APF with CDC isa(n)/ila(n) [%] 1.0 8.0 7.5 12.4 20.7 25.5 42.1 47.5 74.4 81.6 35 121.6 37 0.7 Proposed Method isa(n)/ila(n) [%] 1.7 2.8 3.4 3.9 3.7 4.0 4.2 3.9 7.4 5.7 104.0 13.4 0.6 108.4 132.6 THD 226.8 2.7 ( kHz ) THD20 26.8 7.1 ( kHz ) Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 10.9 5.0 0.7 7.8 4.6 111 a) b) c) d) Hình.4.11 Các dạng sóng pha mơ trạng thái tĩnh a) Dòng tải b) Nguồn dịng với phương pháp thơng thường c)Nguồn dịng với phương pháp điều chỉnh bù trễ điều khiển có sử dụng tính tốn d) Nguồn dịng với phương pháp phát nguồn tham chiếu đề xuất a) b) Hình 4.12 Các dạng sóng dịng pha mơ Diot chỉnh lưu cung cấp tải RC a) Dòng tải b) Nguồn dịng với phương pháp đề xuất Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 112 a) c) b) d) Hình 4.13 Các dạng sóng dịng điện pha mơ trạng thái độ a) Dòng tải b) dòng tham chiếu sinh theo dự báo c)Sử dụng phương pháp điều chỉnh bù trễ điều khiển có sử dụng tính tốn d) Sử dụng phương pháp đề xuất a) b) Hình 4.14 Các dạng sóng dịng điện pha mơ hoạt động trạng thái độ sử dụng phương pháp đề xuất a) Dòng tải b) Nguồn dòng Khi sử dụng phương pháp phát dòng tham chiếu dựa dự đốn, dạng sóng kết nguồn dịng quan sát hình 4.11d nội dung sóng hài dịng tham chiếu quan sát bảng 4.2 Nhờ có dự đốn mà hiệu trễ điều khiển hiệu chỉnh hồn tồn tất sóng hài lên tới 2kHz lọc cách hiệu Hình 4.12 cho thấy giảm xuống cách hiệu sóng hài dạng phụ tải RC B- Hoạt động trạng thái độ: Như nói trên, dự đốn hồn tồn dựa phát điện tham chiếu gây vấn đề phụ tải thay đổi Hình 4.13a 4.13b minh họa cho tình Có thể thấy phụ tải thay đổi khoảng thời Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 113 gian 44ms, dự báo khơng cịn xác Điều làm cho nguồn dịng bị méo mức độ cao Hình 4.13c thể phương pháp điều chỉnh bù trễ điều khiển có sử dụng tính tốn hoạt động trạng thái độ nguồn dòng trì hình sin điểm hoạt động Vì vậy, phương pháp phát dịng tham chiếu đề xuất kết hợp hai phương pháp trên: trạng thái hoạt động tĩnh, dòng tham chiếu phát cách sử dụng phương pháp dự đoán trạng thái độ sử dụng phương pháp điều chỉnh bù trễ có điều khiển Kết hình 4.13d Có thể thấy hình nguồn dịng giữ hình sin tất điểm hoạt động Nếu phụ tải thay đổi thành hình bậc thang, điểm hoạt động thấy 10ms Phương pháp điều chỉnh bù trễ có điều khiển sử dụng xuốt thời gian nghỉ Hình 4.14a 4.14b biểu diễn hiệu suất hoạt động phương pháp đề xuất hai trường hợp thay đổi phụ tải Có thể thấy phương pháp C- Nhận xét: Phương pháp phát dòng tham chiếu dùng lọc điện hoạt động kiểm chứng tài liệu Trong điều kiện hiệu chỉnh sóng hài tĩnh, phương pháp tính trước dịng tham chiếu dựa bào liệu thu suốt thời kì trước Khi phụ tải thay đổi dự tính khơng đúng, phương pháp điều chỉnh bù trễ điều khiển có sử dụng tính tốn sử dụng Cả hai thuật tốn đơn giản khơng cần dung thuật toán phức tạp Hiệu suất phương pháp phát dòng tham chiếu đề xuất kiểm định với mẫu mô kết so sánh với phương pháp khác Hoạt động trạng thái tĩnh lẫn trạng thái động kiểm định Kết với phương pháp đề xuất, trạng thái hoạt Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 114 động tĩnh trạng thái động ta thu nguồn dịng hình sin với méo sóng hài bậc thấp ngăn sang hài bậc cao KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Bù công suất phản kháng giải pháp kỹ thuật nâng cao cosϕ cho phép giảm tổn thất, đồng thời nâng cao chất lượng điện áp lưới điện Điều khơng tiết kiệm điện (giảm công suất phát đầu nguồn) mà làm giảm vốn đầu tư xây dựng mạng điện, giảm tải đường dây máy biến áp, làm cho tuổi thọ chúng dài Chất lượng điện tăng làm tăng suất thiết bị mang lại hiệu kinh tế lớn Trong số nguồn cơng suất phản kháng tụ điện tĩnh tỏ có ưu kinh tế kỹ thuật nhiên tụ bù nhạy cảm thay đổi tham số chế độ tham số hệ thống Vì cần phải có nghiên cứu, tính tốn áp dụng thiết bị hợp lý để nâng cao hiệu kinh tế kéo dài tuổi thọ thiết bị Tất ích lợi bù cơng suất phản kháng mang lại cần tuyên truyền, quán triệt với người sử dụng điện lợi ích chung tồn quốc gia, bù công suất phản kháng để tránh bị phạt cosϕ thấp so với quy định Vị trí đặt thiết bị bù công suất phản kháng xa nguồn có lợi, lưới điện hạ Bù tập trung trạm để dễ thay điều khiển dung lượng bù, dung lượng bù cố định nên rải dọc theo đường dây hạ Triệt để bù công suất phản kháng cho phụ tải dùng nhiều động thiết bị điện có hệ số cosϕ thấp Thay thiết bị động cơ, máy biến áp phân xưởng với công suất phù hợp, cần thiết lập quy trình cơng Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 115 nghệ sản xuất hợp lý, tổ chức lại việc sử dụng thiết bị điện nhằm nâng cao hệ số cosϕ tự nhiên Vấn đề phạt hệ số cosϕ thấp địa phương diễn không thống Công suất phản kháng chất lượng điện chưa gắn với vấn đề kinh doanh điện năng, dẫn đến nhiều bất cập việc áp dụng biện pháp tiết kiệm điện nâng cao hiệu sử dụng thiết bị điện Đã đến lúc cần phải đưa tiêu chí chất lượng điện hệ số cosϕ tham gia thị trường điện cạnh tranh Việc thiết kế, lắp đặt thiết bị bù tính tốn với phụ tải cực đại, nên trình làm việc thường tụ không làm việc hết công suất, dẫn đến tượng bù thừa, làm ảnh hưởng đến chất lượng điện làm hiệu kinh tế mạng điện Vì để nâng cao hiệu bù cần phải trang bị thiết bị bù tự động có điều khiển (SVC) để điều chỉnh dung lượng tụ bù cho phù hợp với phụ tải thực tế Việc xây dựng quy luật điều chỉnh bù tối ưu thực sở biểu đồ phụ tải đặc trưng Khối lượng tính toán bù cho lưới phân phối lớn, nên tính tốn giải tích lưới, chọn dung lượng địa điểm đặt bù ,… thiết phải chương trình hố máy tính Tuy nhiên đóng cắt thiết bị bù lưới xảy tượng sinh sóng hài bậc thấp bậc cao làm méo dạng sóng dịng điện điện áp Với yêu cầu ngày cao thiệt bị điện tử địi hỏi cơng ty phân phối điện phải cung cấp nguồn điện với chất lượng ngày cao Vì việc nghiên cứu để áp dụng lọ có điều khiển (APF) nhu cầu cấp bách cần thiết sống đại ngày Nhờ có lọc có điều khiển (APF) mà trạng thái hoạt động tĩnh trạng thái động ta thu nguồn dòng hình sin với méo sóng hài bậc thấp ngăn sang hài bậc cao KIẾN NGHỊ Cần nghiên cứu mở rộng để tìm giải pháp khắc phục triệt để dòng điện hài ảnh hưởng tụ bù có điều khiển (SVC) lọ có điều khiển (APF) với lưới điện rộng lớn Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 116 Để tránh vấn đề sóng hài cộng hưởng, gây nên méo dạng điện áp, cần xem xét bố trí lại điểm tụ bù điều chỉnh hệ số công suất nâng cao điện áp có lưới điện khu cơng nghiệp, việc lắp cần xem xét cách kĩ mặt ảnh hưởng sóng hài Các mơ hình đề nghị để khảo sát q trình độ điều kiện làm việc khác trạm tụ bù, kết nhận từ việc mơ chi tiết giúp người vận hành, thiết kế lưới điện có sở cần thiết việc lựa chọn định mức mức độ cách điện (BIL = basic insulation level) máy cắt phù hợp thiết kế trạm tụ, lựa chọn biện pháp thích hợp nhằm giảm thiểu tác động xấu việc đóng cắt trạm tụ phụ tải (sử dụng lọc có điều khiển APF) hay lưới (điện trở hạn chế dịng cho trạm tụ bù có cơng suất khơng lớn, kỹ thuật đóng đồng cho trạm tụ bù có cơng suất lớn) hay chống sét thích hợp bảo vệ q điện áp Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 117 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh; Bù công suất phản kháng lưới cung cấp phân phối điện – NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 Nguyễn Hữu Phúc; “Đánh giá tác động độ trình đóng cắt trạm tụ bù đến lưới điện” - ĐH Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội; Bài giảng thiết bị bù tĩnh có điều khiển ứng dụng hệ thống điện – Hà Nội, 2005 Trần Bách; Lưới điện Hệ thống điện, (trang 262÷291) - NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 Trần Đình Độ; Tạp chí Điện Đời sống (số 33, 34); “Biện pháp ổn định điện áp khu vực lưới điện có phụ tải dao động” – 2001 “Các biện pháp bảo vệ lưới điện trung áp 6-35KV khỏi điện áp nội bộ”, Viện Năng Lượng – 2005 Tiếng Anh Cooper Power Systems; Capacitor Bank Manual – Capacitor Switching, pp 135-193, 2000 Thomas E Grebe; Capacitor Switching and Its Impact on Power Quality, Prepared on Request of CIGRE 36.05/CIRED (Voltage Quality) George J.Wakileh; Power Systems Harmonics, Springer, Autralia – 2001 10 Griscom.S.B; Electrical Transmission and Distribution – Lamp Flicker on Power Systems, Westinghouse Corporation, pp 719-740 11 Roger C.Dugan, Mark F.McGranaghan, Surya Santoso, H.Wayne Beaty “Electrical Power Systems Quality” Mc Graw.Hill (Second Edition) – 2002 12 “Voltage Fluctuations in the Electric Supply System”, Intergral Energy, Power Quality Centre, Technical Note No7 – 8.2003 13 “Improving the Active Power Filter Proformance with a Prediction Based Reference Generation” 14 “Active Filter Design And Specification For Control Of Harmonics In Industrial And Commercial Facilities” Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 118 Ngun ®øc linh - cao häc hT® 0 -2 0 ... “ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN QUẬN ĐỐNG ĐA VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ” Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu mà đề tài đặt hệ thống điện Quận Đống Đa Đánh giá. .. - cao häc hT® 0 -2 0 33 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO QUẬN ĐỐNG ĐA 2.1 CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG... LƯỚI TRUNG , HẠ ÁP: 32 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO QUẬN ĐỐNG ĐA 33 2.1 CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO