So sánh chi phí khi lựa chọn vị trí đặt thiết bị lọc hài thụ động kiểu cộng hưởng đơn và kiểu c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT So sánh chi phí lựa chọn vị trí đặt thiết bị lọc hài thụ động kiểu cộng hưởng đơn kiểu c VŨ MẠNH HÙNG Hungwlly93@gmail.com Ngành: Kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Tùng Chữ ký GVHD Viện: Điện HÀ NỘI, 11/2019 MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái niệm sóng hài 1.2 Nguyên nhân sinh sóng hài hệ thống điện 11 Chương 2: CÁC BIỆN PHÁP LOẠI TRỪ SÓNG HÀI TRONG LƯỚI ĐIỆN 20 2.1.Tiêu chuẩn quy định mức sóng hài hệ thống điện 20 2.2.Các phương pháp giảm thiểu sóng hài lưới phân phối 21 Chương 3: PHÂN TÍCH TÍNH TỐN THƠNG SỐ VÀ ĐƯA RA QUY TRÌNH THIẾT KẾ CHO BỘ LỌC CỘNG HƯỞNG ĐƠN VÀ BỘ LỌC KIỂU C 29 3.1 Giới thiệu chung 29 3.2 Bộ lọc thụ động loại cộng hưởng đơn 29 3.3 Bộ lọc hài thụ động kiểu C 39 Chương 4: TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ CHO HAI BỘ LỌC CỘNG HƯỞNG ĐƠN VÀ BỘ LỌC KIỂU C 49 4.1 Giới thiệu phần mềm ETAP kịch mô 49 4.2 Tính tốn thông số lọc: 52 4.3.Kiểm chứng hiệu hai loại lọc 56 4.4 Đặc điểm sử dụng lọc thụ động loại cộng hưởng đơn (STF) 74 4.5 Đặc điểm sử dụng lọc thụ động kiều C (CTF) 75 Chương 5: KẾT LUẬN 77 5.1 Kết luận chung 77 5.2 Hướng phát triển đề tài 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Dạng sóng bậc sóng hài Hình 1.2 Ví dụ phổ tần sóng hài 10 Hình 1.3 Ví dụ sóng hài bậc lẻ(a) chẵn(b) 11 Hình 1.4Quan hệ dịng áp tải tuyến tính 11 Hình 1.5 Điện áp phi tuyến gây dịng phi tuyến 12 Hình 1.6 Quan hệ dịng điện điện áp tải phi tuyến 12 Hình 1.7 Sóng hài méo dạng gây thành phần hài bậc 2, 3, 13 Hình 1.8 Méo dạng bão hòa từ 13 Hình 1.9 Dạng dịng điện động có THD=10.5% 14 Hình 1.10 Đóng ngắt thiết bị điện tử công suất 15 Hình 1.11 Ví dụ phổ hài thiết bị điện tử công suất 15 Hình 1.12 Dạng sóng phổ hài hệ IGBT 15 Hình 1.13 Chỉnh lưu điều khiển ba pha – phần mạch lực 16 Hình 1.14 Tổng trở mạch LC tần số cộng hưởng 19 Hình 2.1 Dùng cuộn kháng lọc nối tiếp 21 Hình 2.2 Cuộn kháng lọc hài Mikro 22 Hình 2.3 Trước sau lắp kháng 22 Hình 2.4 Máy biến áp cách li 23 Hình 2.5 Bộ lọc thông thấp 23 Hình 2.6 Bộ lọc thụ động kiểu chữ C 24 Hình 2.7 Một hệ thống lọc hài thụ động lưới phân phối 110kV (Ba Lan) 24 Hình 2.8 Chỉnh lưu điều khiển 12 xung 25 Hình 2.9 Chỉnh lưu điều khiển 18 xung 25 Hình 2.10 Minh họa đơn giản tác dụng khử hài bậc hệ 12 xung 26 Hình 2.11 Máy biến áp dịch pha 35kV 26 Hình 2.12 Sơ đồ lọc tích cực 27 Hình 2.13 Bộ lọc tích cực hãng Schneider Electric 27 Hình 3.1 Các lọc hài thụ động 29 Hình 3.2 Mạch lọc hài thụ động kiểu cộng hưởng đơn 29 Hình 3.3 Hiện tượng cộng hưởng song song lưới có lọc STF 32 Hình 3.4 Minh họa hệ số chất lượng lọc thụ động kiểu cộng hưởng đơn 33 Hình 3.5 Qui trình thiết kế lọc STF 35 Hình 3.6 Mạch tương đương dùng để tính tốn hiệu lọc hài STF 37 Hình 3.7 Sơ đồ lọc kiểu C 39 Hình 3.8 Sự tương đương thiết kế STF CTF 46 Hình 3.9 Qui trình thiết kế lọc kiểu C 47 Hình 4.1 Các mơ hình lọc thụ động có Simulink ETAP 49 Hình 4.2 Giao diện ETAP 50 Hình 4.3 Sơ đồ phân phối điện xưởng 51 Hình 4.4 Cấu hình lọc kiểu C 53 Hình 4.5 Cấu hình lọc kiểu C 54 Hình 4.6 Cấu hình lọc kiểu C 55 Hình 4.7 Thơng số mơ hình chỉnh lưu 56 Hình 4.8 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất chưa có lọc 57 Hình 4.9 Tổng độ méo sóng hài chưa có lọc 57 Hình 4.10 Độ lớn thành phần hài bậc chưa có lọc 58 Hình 4.11 Mức độ méo điện áp Bus1,Bus 58 Hình 4.12 Thơng số CTF mô Bus 59 Hình 4.13 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc CTF 59 Hình 4.14 Tổng độ méo sóng hài có lọc CTF 60 Hình 4.15 Phổ hài dạng sóng Bus có sử dụng CTF 60 Hình 4.16 Thơng số STF mô 61 Hình 4.17 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc STF 61 Hình 4.18 Tổng độ méo sóng hài có lọc STF 62 Hình 4.19 Phổ hài dạng sóng Bus có sử dụng STF 62 Hình 4.20 Thông số STF mô Bus 63 Hình 4.21 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc STF 63 Hình 4.22 Tổng độ méo sóng hài có lọc STF 64 Hình 4.23 Phổ hài dạng sóng Bus 1khi có sử dụng STF 64 Hình 4.24 Thơng số STF mơ Bus 65 Hình 4.25 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc STF 65 Hình 4.26 Tổng độ méo sóng hài có lọc STF 66 Hình 4.27 Phổ hài dạng sóng Bus 1khi có sử dụng STF 66 Hình 4.28 Thơng số CTF mơ 67 Hình 4.29 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc CTF 67 Hình 4.30 Tổng độ méo sóng hài có lọc CTF 68 Hình 4.31 Phổ hài dạng sóng Bus có sử dụng CTF 68 Hình 4.32 Thơng số CTF mô 69 Hình 4.33 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc CTF 69 Hình 4.34 Tổng độ méo sóng hài có lọc CTF 70 Hình 4.35 Phổ hài dạng sóng Bus 1khi có sử dụng CTF 70 Hình 4.36 Đặc tính tần số STF 74 Hình 4.37 Đặc tính tổng trở - tần số tiêu biểu CTF 75 MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 sóng hài dịng & áp 20 Bảng 1.2 Tổng độ méo áp cho phép 20 Bảng 3.1 Giá trị vận hành tối đa cho phép tụ điện 33 Bảng 4.1 Tổng hợp kết thông số Bus1 Bus 71 Bảng 4.2 Tổng hợp kết tính tốn chi phí chế tạo loại lọc 73 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội,ngày tháng năm Học viên Vũ Mạnh Hùng LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình TS Nguyễn Xn Tùng, giảng viên Bộ mơn Hệ thống điện, Viện Điện, Trường đại học Bách khoa Hà Nội - Người chịu trách nhiệm hướng dẫn hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô tham gia giảng dạy khóa học, thầy Viện Điện, tạo điều kiện thuận lợi giúp hồn thành khóa học Tơi xin gửi lời cảm ơn tới cán hành Viện Điện Phịng Đào tạo giúp đỡ chúng tơi trình học tập trường Lời cuối cùng, chân thành cảm ơn động viên gia đình, bạn bè, người tạo điều kiện nhiều cho suốt chặng đường học tập qua Hà Nội,ngày tháng Học viên Vũ Mạnh Hùng năm TÓM TẮT NỘI DUNG a Lý chọn đề tài Hiện vấn đề sóng hài thu hút quan tâm công ty điện lực khách hàng có phụ tải phi tuyến lớn Có thể sử dụng lọc thụ động để loại bỏ thành phần sóng hài có biên độ lớn lưới điện nhằm giảm ảnh hưởng sóng hài tới trang thiết bị lưới Các lọc thụ động có nhiều loại cấu hình khác nhau, việc lựa chọn cấu hình hợp lý giúp đơn vị đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đồng thời tiết giảm chi phí đầu tư Vì cần thiết đó, nội dung nghiên cứu luận văn tập trung vào phương thức tính tốn lựa chọn thơng số cho hai loại lọc thụ động phổ biến lọc cộng hưởng đơn lọc kiểu C Đồng thời tiến hành so sánh hiệu kinh tế sử lắp đặt hai loại lọc cấp điện áp hạ áp trung áp, từ đưa khuyến cáo với người sử dụng lựa chọn lọc b Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Nội dung luận văn nghiên cứu loại lọc sóng hài thụ động so sánh hiệu kỹ thuật kinh tế hai loại lọc phổ biến lọc cộng hưởng đơn lọc kiểu C Phạm vi nghiên cứu giới hạn việc áp dụng lọc cho lưới điện phân phối có nguồn phát sinh sóng hài c Tóm tắt nội dung Nội dung luận văn chia làm chương sau: - Chương 1: Tổng quan sóng hài hệ thống điện - Chương 2: Các biện pháp loại trừ sóng hài lưới điện - Chương 3: Phân tích tính tốn thơng số đưa qui trình thiết kế cho lọc - - cộng hưởng đơn lọc kiểu C Chương 4: Tính tốn thông số cho hai loại lọc lọc cộng hưởng đơn lọc kiểu C, phạm vi áp dụng cho nhà máy công nghiệp với cấp điện áp 23kV/3,3kV/0,4kV Thực mô kiểm chứng hiệu kỹ thuật hai loại lọc đặt cấp điện áp 3,3kV 23kV Sau tiến hành tính tốn chi phí với hai dạng lọc để tìm giải pháp có chi phí nhỏ đảm bảo yêu cầu mức độ méo sóng hài Chương 5: kết luận luận văn hướng nghiên cứu tương lai d Các đóng góp tác giả Tác giả nghiên cứu chuyên sâu phương pháp tính tốn thiết kế tối ưu lọc kiểu C cộng hưởng đơn áp dụng với nhà máy công nghiệp cụ thể e Phương pháp nghiên cứu Sử dụng tính tốn lý thuyết để đưa bước tính tốn thiết kế Đồng thời sử dụng phần mềm mô (ETAP) để kiểm chứng hiệu thiết kế lọc sóng hài f Kết luận Luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế so sánh hiệu kinh tế-kỹ thuật hai dạng lọc cộng hưởng đơn lọc kiểu C Phần mềm ETAP sử dụng để kiểm tra hiệu lọc thiết kế; kết kiểm nghiệm phù hợp với phân tích lý thuyết Chương 1: TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái niệm sóng hài Dạng sóng điện hình sin có tần số định thường 50 Hz (tần số bản) nhà máy điện, trạm điện cung cấp cho mạng điện lưới.Tuy nhiên, di chuyển gần phía phụ tải, đặc biệt phụ tải phi tuyến dạng sóng bị méo dạng Sóng méo dạng tổng tín hiệu hình sin tần số hình sin có tần số bội số nguyên lần tần số Các tín hiệu hình sin có tần số bội số nguyên lần tần số gọi sóng hài ,đây nguyên nhân gây tổn hao lưới điện, bội số nguyên gọi bậc sóng hài Cơng cụ tốn học để phân tích mức độ méo dạng sóng dịng điện có chu kỳ phân tích Fourier Phương pháp dựa nguyên lý dạng sóng méo, có chu kỳ (khơng sin) phân tích thành tổng dạng sóng điều hịa hình sin Hình 1.1: Hình 1.1 Dạng sóng bậc sóng hài Tổng sóng hình sin chuỗi fourier, biểu diễn theo cơng thức sau: Trong đó: A0 biên độ thành phần chiều Ch sin(ℎ 𝜔0 𝑡 + 𝜓h) sóng sin bậc h (h=1 C1 sin(𝜔0 𝑡 + 𝜓1) thành phần dòng điện tần số 50Hz sử dụng) Thành phần sóng bậc cao nhiều sóng hình sin méo tức biên độ sóng dao động mạnh Hình 4.22 Tổng độ méo sóng hài có lọc STF Hình 4.23 Phổ hài dạng sóng Bus 1khi có sử dụng STF 64 4.3.5 Khảo sát hiệu lọc hài kiểu cộng hưởng đơn (STF) đặt Bus (gần nguồn cấp) với mục đích loại thành phần hài bậc Hình 4.24 Thông số STF mô Bus Hình 4.25 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc STF 65 Hình 4.26 Tổng độ méo sóng hài có lọc STF Hình 4.27 Phổ hài dạng sóng Bus 1khi có sử dụng STF 66 4.3.6 Khảo sát hiệu lọc hài kiểu C (CTF) đặt Bus (gần nguồn cấp) với mục đích loại thành phần hài bậc Hình 4.28 Thơng số CTF mơ Hình 4.29 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc CTF 67 Hình 4.30 Tổng độ méo sóng hài có lọc CTF Hình 4.31 Phổ hài dạng sóng Bus có sử dụng CTF 68 4.3.7 Khảo sát hiệu lọc hài kiểu C (CTF) đặt Bus (gần nguồn cấp) với mục đích loại thành phần hài bậc Hình 4.32 Thơng số CTF mơ Hình 4.33 Dịng điện, điện áp hệ số cơng suất có lọc CTF 69 Hình 4.34 Tổng độ méo sóng hài có lọc CTF Hình 4.35 Phổ hài dạng sóng Bus 1khi có sử dụng CTF 4.3.8 Tổng kết so sánh hiệu lọc sóng hài hai kiểu lọc với vị trí đặt khác Dựa số liệu ETAP tính tốn mơ phỏng, ta có bảng tổng hợp kết thông số Bus1 Bus sau: 70 Bảng 4.1 Tổng hợp kết thông số Bus1 Bus Bus (gần nguồn cấp; 23kV) cosφ ITHD(%) IH5(%) IH7(%) Chưa có lọc 0,809 16,52 12 11,3 Khi dùng STF 0,861 6,29 5,8 2,4 Khi dùng CTF 0,85 6,20 3,7 4,9 Bus (gần khu vực tải phi tuyến; 3,3kV) cosφ ITHD(%) IH5(%) IH7(%) 0,809 16,52 12 11,3 0,861 6,23 3,1 5,4 0,85 6,04 1,7 5,8 Vị trí đặt Thơng số Ghi Cần dùng lọc riêng cho hài bậc hài bậc Chỉ cần lọc hài bậc đủ * STF: lọc sóng hài kiểu cộng hưởng đơn * CTF: lọc sóng hài kiểu C Với dòng ngắn mạch Bus 3,4 kA đạt xấp xỉ 24 lần dòng làm việc tải, theo tiêu chuẩn IEEE519-1992 với lưới phân phối 69 kV ITHD cho phép nhỏ 7% Như tổng mức hài thành phần hài hạ xuống mức cho phép 4.3.9 So sánh STF với CTF kết luận hiệu chung việc sử dụng lọc hài thụ động: Với kết thu đặc tính loại lọc, ta so sánh hiệu chúng sau: a So sánh ưu nhược điểm vị trí đặt thiết bị lọc hài Như kết phân tích trên,vị trí đặt ảnh hưởng đến kết lọc hệ số công suất tổng hài, dòng hài thành phần Việc lựa chọn vị trí đặt lọc sóng hài phải quan tâm tới yếu tố sau: • Lắp đặt khu vực lân cận tải phi tuyến gây sóng hài • Ưu điểm: vị trí đặt có hiệu lọc tốt sóng hài khơng thể lan truyền sang khu vực khác Hạn chế: giải pháp thích hợp phụ tải phi tuyến có số lượng phân bố tập trung Nếu số lượng tải phi tuyến lớn, phân bố rải rác số lượng lọc sóng hài tăng lên dẫn tới làm tăng chi phí đầu tư Lắp đặt khu vực góp đầu vào nhà máy Ưu điểm: phù hợp với nhà máy có số lượng phụ tải phi tuyến nhiều, phân bố rải rác.Việc đặt lọc tập trung khu vực góp vào nhà máy tiết kiệm 71 chi phí số lượng lọc ít, thuận tiện cho việc giám sát vận hành bảo dưỡng Hạn chế: sóng hài lan truyền nội nhà máy gây thêm tổn hao điện trang thiết bị điện b So sánh chi phí chế tạo chi phí cho tổn hao vận hành Để cho đơn giản, ta coi đơn giá đầu tư cho kVAr tụ điện cuộn kháng giá thành tỷ lệ thuận với độ lớn dung kháng (trên thực tế, giá thành chênh lệch không nhiều cấp điện áp) Như vậy, với lọc loại cộng hưởng đơn ta có giá thành đầu tư phần tử L C: Cc = Pu cU cpeak I c n (IV.1) n  I ch x h.I h X L C L = P ul h =1 (IV.2) h =1 Chi phí tổn hao điện lọc thời gian hoạt động nó: CE = 8760.PUE (1+T ) K −1 T (1+T ) K n  I Fh.R F (IV.3) h =1 Trong đó: - Puc, Pul: đơn giá chế tạo tụ điện điện cảm (VND/kVar VND/Ohm) - Ich: dòng điện qua tụ C bậc hài h - T: lãi suất (thường 0.06 %) - PUE: đơn giá điện (VND/KWh) Với lọc hài kiểu C: Giá thành tụ C1: C C1 = P UC.U c peak.I c (IV.4) Giá thành tụ C2: C = P ucx n I c1 +  I Ch x h=2 X C h Giá thành chế tạo cuộn kháng: 72 (IV.5) n n CL = Pul √∑ Ich x ∑ h Ih X L h=1 (IV 6) h=1 Chi phí tổn hao điện vòng đời lọc: n (1 + T)K − CE = 8760 PUE K u ∑ Ich R K T(1 + T) (IV 7) h=2 Trong đó: - PUE: đơn giá điện (VND/KWh) - KU: hệ số sử dụng lọc, dùng liên tục Ku=1 - T: lãi suất (thường 0.06 %) - K: tuổi thọ thiết kế lọc (thường 15 năm) Như để thuận lợi cho việc tính tốn,lấy thơng số giả sử sau : Puc =1(VNĐ/KVar) PUE =1,5 (VNĐ/KWh) Pul =1,1 (VNĐ/ohm) Bảng 4.2 Tổng hợp kết tính tốn chi phí chế tạo loại lọc Thơng số Bus (gần nguồn cấp) Bus (gần tải phi tuyến) CC CL C C1 CE CC CL C C1 CE Khi dùng STF Bậc Bậc 79653 87142 69919 58784 26052 190740 3170 Khi dùng CTF Bậc Bậc 96248 35633,350 15 33 335 255 2,26678E+11 28,139,466,586 308434 53495 26160 262 106,663,523 44,475,470 Từ bảng kết tính tốn ta thấy: - - Bộ lọc đặt góp đầu nguồn vào nhà máy có chi phí lớn hẳn Khi đặt lọc góp nguồn vào nhà máy cần sử dụng tới hai loại lọc (bậc bậc 7) đảm bảo khống chế mức độ méo sóng hài giới hạn cho phép Bộ lọc đặt trực tiếp khu vực gần phía tải phi tuyến (Bus 7) có chi phí thấp hẳn; mặt khác cần sử dụng lọc bậc đủ để khống chế mức độ méo 73 sóng hài Kết luận phù hợp số lượng tải phi tuyến nhà máy phân bố tập trung khu vực Bus Thực tế cấu tạo phức tạp nên CTF thường có giá thành đầu tư lớn STF Tuy nhiên, đặc điểm hạn chế hài bậc cao bậc hài thiết kế, với khả chống cộng hưởng tốt nên CTF sử dụng rộng rãi nhà cung ứng điện để nâng cao chất lượng điện lưới phân phối Xét tổn hao STF có mức tổn hao lớn tất thành phần dòng điện chạy qua gây tổn hao nhiệt RF, CTF, dịng bậc (có giá trị lớn nhất) qua R xấp xỉ Zero điện kháng nhánh LC xấp xỉ Zero Do vậy, chi phí đầu tư lớn CTF bù trừ lại trình vận hành tổn hao thấp CTF c Hiệu lọc hài STF CTF tương đương Dựa kết bảng 4.1 trên, ta nhận xét: - - Cả loại lọc hoạt động hiệu gần tương đương bậc hài thiết kế, hiệu chỉnh hệ số chất lượng q tốt CTF cho hiệu lọc tốt tương tự STF tần số thiết kế, tần số cao hiệu CTF tốt STF CTF có dải lọc rộng tần số cao, khả làm giảm tượng cộng hưởng tốt STF CTF có cấu tạo phức tạp hơn, có khả tận dụng hệ thống tụ bù có để chế tạo lọc, nhiều trường hợp cần phải sử dụng bù lọc riêng rẽ cho hiệu tốt 4.4 Đặc điểm sử dụng lọc thụ động loại cộng hưởng đơn (STF) STF thường sử dụng lưới phân phối hạ trung thế, với bậc hài thiết kế thường đến bậc Do đặc tính trở kháng nhọn, STF thường sử dụng để lọc bậc hài xác định trước, thiết bị đặc thù gây ra, ví dụ, chỉnh lưu điều khiển cầu, loại xung gây bậc hài chủ yếu bậc Hình 4.36 Đặc tính tần số STF 74 Cũng đặc tính này, STF thường sử dụng với lưới phân phối ổn định, nghĩa thông số lưới phân phối biết khơng có khả thay đổi tương lai, khả cộng hưởng xảy lưới tính trước Hiện tại, STF chủ yếu sử dụng nhà máy công nghiệp, hộ dùng điện đầu tư, để bù hệ số công suất lọc hài cho hệ thống máy móc có phụ tải phi tuyến cụ thể vận hành Về chi phí đầu tư STF có chi phí đầu tư thấp, việc tính tốn thiết kế đơn giản, nhiều phần mềm tính tốn hộ trợ tự động thiết kế STF, nhiều trường hợp, cần tính tốn mắc thêm cuộn kháng nối tiếp với hệ thống bù hệ số cơng suất có tạo thành STF Do kết cấu đơn giản phí bảo dường vận hành STF thấp, lượng điện tổn hao STF chủ yếu từ thông tản cuộn kháng, phát nhiệt phần trở cuộn kháng, cáp dẫn tổn hao điện môi tụ, tổn hao thường không lớn nhiều so với hệ thống bù hệ số công suất tương đương 4.5 Đặc điểm sử dụng lọc thụ động kiều C (CTF) Trên thực tế, có đặc tính trở kháng thoải, ta thường gặp lọc CTF lưới phân phối trung thế, CTF sử dụng phổ biến nhà máy thép có sử dụng lị hồ quang, loại phụ tải phi tuyến phức tạp, phổ hài gây biến thiên đặc trưng cơng nghệ Hình 4.37 Đặc tính tổng trở - tần số tiêu biểu CTF Do đặc tính này, CTF thực chất loại lọc thơng cao, ngồi bậc hài thiết kế, CTF cịn làm suy giảm phần bậc hài cao hơn, thường sử dụng lưới có nhiều thành phần hài phức tạp, lưới phát triển, có thêm phụ tải phi tuyến với thành phần hài thêm vào khó dự đốn trước, điểm cộng hưởng lưới chưa hoàn toàn xác định Hiện nay, CTF thường đặt lưới phân phối trung hạ quản lý công ty cung ứng điện Trong nhà máy khu công nghiệp, CTF thường sử dụng nhánh hệ thống bù, tác dụng giảm thiểu thành phần hài, cịn tiêu thụ cơng suất phản kháng hệ thống 75 Về mặt giá thành đầu tư, CTF có mức đầu tư lớn STF phải chế tạo thêm điện trở R dùng hai tụ điện, việc lắp dặt tính tốn phức tạp hơn, có đặc tính tần số trải rộng, có khả đáp ứng với thay đổi phụ tải nên loại lọc thường phía cung cấp điện (các cơng ty điện lực) sử dụng cho hệ thống lưới phân phối Nếu phần tử có chất lượng tốt thiết kế xác, tổn hao điện CTF thấp STF, 50Hz tổn hao mạch song song R//L+C xấp xỉ không Ở hài bậc cao, việc chế tạo lọc hài thụ động khó khăn, trở kháng C giảm xuống dẫn đến việc phải chế tạo cuộn kháng có giá trị điện cảm nhỏ để cộng hưởng với giá trị điện dung Do với bậc cao phương pháp hỗn hợp sử dụng lọc thụ động với lọc tích cực có ưu 76 Chương 5: KẾT LUẬN 5.1 Kết luận chung Vấn đề chất lượng điện ngày thu hút quan tâm khách hàng công ty điện lực Có nhiều lý kinh tế, kỹ thuật dẫn đến phải nghiên cứu phân tích, đưa giải pháp vấn đề Các lọc sóng hài thụ động có chi phí đầu tư vận hành thấp, phù hợp với hầu hết khách hàng cơng nghiệp Tuy nhiên có nhiều cấu hình lọc khác nên cần phải có đánh giá, kiểm chứng ưu nhược điểm cấu hình Xuất phát từ sở trên, luận văn tổng hợp quy trình tính tốn thiết kế cho loại lọc thụ động thông dụng lọc loại cộng hưởng đơn lọc kiểu C yếu tố ảnh hưởng cần lưu ý q trình thiết kế, lựa chọn thơng số cho lọc Các kết đề tài liệt kê sau: - Đã tìm hiểu tổng hợp qui trình thiết kế, kiểm tra lọc loại cộng hưởng đơn lọc kiểu C - Đã tổng hợp qui trình lựa chọn tối ưu thông số phần tử lọc để giảm chi phí cần đầu tư lọc - Đã thực mơ tình trạng làm việc lưới điện có khơng có hai loại lọc Đặc biệt quan tâm tới khác biệt hiệu kỹ thuật hai lọc - Đã tổng hợp nhiều thông tin liên quan hai loại lọc phạm vi áp dụng 5.2 Hướng phát triển đề tài Một số hướng phát triển đề tài tương lai gồm có: ▪ Thực đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật với cấu hình lọc khác để từ khuyến sử dụng cấu hình phù hợp ▪ Nghiên cứu mơ hình thiết bị lọc sóng hài kiểu lai ghép thiết bị chủ động thụ động 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dugan, Roger C., Electrical Power Systems Quality: McGraw-Hill [2] Rosa, Francisco C De La Harmonics and Power Systems CRC Press, 2008 [3] An Investigation on the Selection of Filter Topologies for Passive Filter Applications Alexandre B Nassif, Wilsun Xu, Walmir Freitas 3, IEEE Transactions on Power Delivery, 2009 [4] Zubair Ahmed Memon, Mohamm Aslam Uquaili Harmonics Mitigation of Industrial Power System Using Passive Filters Mehran University Research Journal of Engineering & Technology April, 2012, Tập 31, [5] Das, J C Passive Filters—Potentialities and Limitations IEEE Trans Ind App 2004, 40, 232–241 [6] Islam F Mohamed, Shady H E Abdel Aleem, Ahmed M Ibrahim & Ahmed F Zobaa, Optimal Sizing of C-Type Passive Filters under NonSinusoidal Conditions, Energy Technology & Policy, Pages 35-44, 2014 78 ... l? ?c thụ động loại c? ??ng hưởng đơn 3.2.1 Giới thiệu chung l? ?c c? ??ng hưởng đơn Bộ l? ?c kiểu c? ??ng hưởng đơn (Single Tuned Passive Harmonic Filter - STF) c? ? khả l? ?c hài hiệu b? ?c hài thiết kế, vi? ?c có... tử c? ??m/dung kh? ?c hệ thống, mạch LC dùng để loại b? ?c hài lại (chủ yếu b? ?c 5, ) 23 2.2.6 Bộ l? ?c thụ động kiểu C Hình 2.6 Bộ l? ?c thụ động kiểu chữ C Cấu tr? ?c chung l? ?c chữ C Hình 2.6 Tụ Ca c? ??m... tích tính tốn thơng số đưa qui trình thiết kế cho l? ?c - - c? ??ng hưởng đơn l? ?c kiểu C Chương 4: Tính tốn thơng số cho hai loại l? ?c l? ?c c? ??ng hưởng đơn l? ?c kiểu C, phạm vi áp dụng cho nhà máy c? ?ng