Nghiên cứu thiết kế bộ lọc sóng hài thụ động dựa theo số liệu đo lường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC TRUNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ LỌC SÓNG HÀI THỤ ĐỘNG DỰA THEO SỐ LIỆU ĐO LƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội - Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC TRUNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ LỌC SÓNG HÀI THỤ ĐỘNG DỰA THEO SỐ LIỆU ĐO LƢỜNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN XUÂN TÙNG Hà Nội, năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thơng tin đƣợc đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả Nguyễn Đức Trung LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Xuân Tùng, giảng viên Bộ môn Hệ thống điện - Viện Điện - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn suốt q trình thực đề tài Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Điện, thƣ viện Tạ Quang Bửu giảng viên Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội hƣớng dẫn tận tình suốt trình học tập trƣờng Để có đƣợc ngày hơm tơi khơng thể khơng nhắc đến ngƣời thân gia đình tạo hậu phƣơng vững giúp tơi n tâm hồn thành cơng việc nghiên cứu Cuối tơi xin gửi tới toàn thể bạn bè đồng nghiệp lời biết ơn chân thành tình cảm tốt đẹp giúp đỡ quý báu mà ngƣời dành cho suốt thời gian làm việc, học tập, nghiên cứu thực đề tài Tác giả Nguyễn Đức Trung MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CẢM ƠN .2 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 10 CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .12 1.1 Phân loại chất lƣợng điện .12 1.2 Khái niệm sóng hài 14 1.3 Các số đánh giá sóng hài hệ thống điện 15 1.4 Các tiêu chuẩn khuyến cáo mức độ sóng hài hệ thống điện 16 1.5 Các nguồn phát sinh sóng hài hệ thống điện 18 1.5.1 Các máy biến áp .19 1.5.2 Các động 19 1.5.3 Các thiết bị điện tử công suất 20 1.5.4 Các thiết bị hồ quang 20 1.6 Ảnh hƣởng sóng hài tới hệ thống thiết bị .21 1.6.1 Hiện tƣởng cộng hƣởng tần số sóng hài 21 1.6.2 Ảnh hƣởng tới động máy biến áp .24 1.6.3 Ảnh hƣởng tới hệ số công suất 24 1.6.4 Ảnh hƣởng tới tụ bù 25 1.6.5 Ảnh hƣởng tới thiết bị bảo vệ 25 1.6.6 Ảnh hƣởng tới thiết bị đo đếm 25 CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP LOẠI TRỪ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 27 2.1 Tổng quan giải pháp loại trừ sóng hài hệ thống điện 27 2.2 Các lọc sóng hài thụ động 28 2.2.1 Bộ lọc thụ động kiểu nối tiếp 28 2.2.2 Bộ lọc thụ động kiểu song song .29 2.3 Các lọc sóng hài tích cực 29 2.3.1 Các lọc sóng hài tích cực kiểu song song 29 2.3.2 Các lọc sóng hài tích cực kiểu nối tiếp 30 2.4 Các lọc hỗn hợp (kiểu lai ghép) 31 2.5 So sánh lọc thụ động lọc chủ động 31 2.6 Các loại lọc thụ động phổ biến 32 2.7 Hƣớng nghiên cứu luận văn .36 CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ LỌC CỘNG HƢỞNG ĐƠN DỰA THEO SỐ LIỆU ĐO LƢỜNG THỰC TẾ 37 3.1 Qui trình chung để thiết kế lọc sóng hài thụ động [7] .37 3.2 Các tham số cần lựa chọn trƣớc lọc cộng hƣởng 40 3.2.1 Lựa chọn hệ số chất lƣợng Q cho lọc .40 3.2.2 Lựa chọn tần số cộng hƣởng cho lọc 41 3.3 Các phƣơng trình sử dụng tính tốn thiết kế lọc thụ động kiểu cộng hƣởng đơn 43 CHƢƠNG KIỂM NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA BỘ LỌC CỘNG HƢỞNG ĐƠN 47 4.1 Mô tả hệ thống 47 4.2 Mô sơ đồ lƣới điện tính tốn phần mềm PSCAD .54 4.2.1 Giới thiệu sơ lƣợc phần mềm PSCAD 54 4.2.2 Mô sơ đồ lƣới điện phần mềm PSCAD 55 4.3 Tính tốn thơng số lọc 58 4.3.1 Tính tốn thiết kế lọc sóng hài bậc 59 4.3.2 Tính tốn bổ sung thêm lọc hài bậc 66 4.3.3.Kiểm tra làm việc lọc thiết kế trƣờng hợp vận hành100% tải: .68 4.3.4 Tính tốn lắp đặt bổ sung tụ bù: 71 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .75 5.1 Kết luận 75 5.2 Hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CSPK : Công suất phản kháng CSTD : Công suất tác dụng CLĐN : Chất lƣợng điện HTĐ : Hệ thống điện MBA : Máy biến áp THDV : Tổng độ méo sóng hài điện áp THDi : Tổng độ méo sóng hài dòng điện DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân loại tƣợng liên quan đến chất lƣợng điện áp theo tiêu chuẩn IEEE 1159 - 1995 12 Bảng 1.2: Tiêu chuẩn độ méo điện áp theo Thông tƣ 12 32 17 Bảng 1.3: Giới hạn độ méo dòng điện hệ thống phân phối 17 Bảng 1.4: Giới hạn độ méo dòng điện hệ thống truyền tải điện 18 Bảng 1.5: Giới hạn độ méo dòng điện hệ thống truyền tải điện (