Nghiên cứu bù công suất phản kháng cho lưới điện trung thế huyện mai sơn tỉnh sơn la

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THANH DŨNG NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN MAI SƠN – TỈNH SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên - năm 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THANH DŨNG NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN MAI SƠN – TỈNH SƠN LA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 8.52.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trương Tuấn Anh Thái Nguyên – năm 2020 CỘNG HÕA 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: Nguyễn Thanh Dũng Người hướng dẫn khoa học: TS Trương Tuấn Anh Đề tài luận văn: “Nghiên cứu bù công suất phản kháng cho lưới điện trung huyện Mai Sơn – tỉnh Sơn La” Ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 8.52.02.01 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 10/10/2020 với nội dung sau: - Đã sửa số lỗi tả, lỗi chế luận văn - Đã bổ sung kết luận chương 1, chương - Đã chỉnh sửa số nội dung theo ý kiến Hội đồng bảo vệ Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2020 Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận văn TS Trương Tuấn Anh Nguyễn Thanh Dũng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Võ Quang Lạp i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố luận văn trước Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Dũng ii LỜI CẢM ƠN Qua thời gian thực hiện, đến đề tài: “Nghiên cứu bù công suất phản kháng cho lưới điện trung Huyện Mai Sơn - Tỉnh Sơn Laˮ hoàn thành Trong thời gian thực hiện, nhận nhiều giúp đỡ quý báu cá nhân, tập thể ngồi trường Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Trương Tuấn Anh quan tâm, giúp đỡ tơi rẩt tận tình phương pháp nội dung nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn tới thầy, cô giáo môn Hệ thống điện, Khoa điện, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, giúp đỡ chân tình bạn đồng nghiệp, gia đình tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, cơng tác, nghiên cứu hồn thành luận văn Trong q trình thực hiện, thời gian hạn hẹp nên luận văn có thiếu sót Tơi mong muốn nhận ý kiến đóng góp để luận văn hồn thiện thêm kết nghiên cứu thực có ý nghĩa góp phần nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn thất điện cho lưới điện trung huyện Mai Sơn nói riêng lưới điện tồn tỉnh Sơn La Tôi xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Dũng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG - GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vai trò, đặc điểm chung lưới phân phối 1.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 1.3 Các nguồn phát công suất phản kháng 1.4 Các tiêu chí bù cơng suất phản kháng lưới phân phối 10 1.4.1 Tiêu chí kỹ thuật 10 1.4.1.1 Yêu cầu cosφ 10 1.4.1.2 Đảm bảo mức điện điện áp cho phép 11 1.4.1.3 Giảm tổn thất công suất đến giới hạn cho phép 13 1.4.2 Tiêu chí kinh tế 14 1.5 Sơ đồ đấu nối tụ phương thức điều khiển tụ bù 16 1.5.1 Sơ đồ đấu nối tụ bù tĩnh 16 1.5.1.1 Nối tụ điện theo sơ đồ hình tam giác (Δ), sơ đồ nối dây tụ hình vẽ 1.4 16 1.5.1.2 Nối tụ điện theo sơ đồ hình (Y), sơ đồ nối dây tụ hình vẽ 1.5 17 1.5.1.3 Các kiểu đấu nối tụ điện ba pha 17 1.5.2 Sơ đồ nối dây điện trở phóng điện 18 1.5.2.1 Sơ đồ nối dây tụ điện điện áp cao 18 1.5.2.2 Sơ đồ nối dây tụ điện điện áp thấp 19 1.5.2.3 Bù riêng 21 1.5.2.4 Bù nhóm 21 1.5.2.5 Bù tập trung 22 1.5.3 Nguyên lý điều khiển thiết bị bù sử dụng tụ điện tĩnh 23 1.5.3.1 Cơ sở điều khiển 23 1.5.3.2 Điều chỉnh dung lượng bù 23 CHƯƠNG - ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ, CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BÙ TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 26 2.1 Ảnh huởng thiết bị bù đến thông số thiết kế 26 2.1.1 Đặt vấn đề 26 2.1.2 Các ảnh hưởng thiết bị bù đến thông số thiết kế mạng điện 27 2.1.2.1 Giảm ΔP ΔA 27 2.1.2.2 Giảm tiết diện dây dẫn mạng điện 27 2.1.2.3 Giảm công suất máy biến áp 30 2.1.2.4 Tăng cường khả tải mạng 30 2.2 Ảnh hưởng thiết bị bù đến tổn thất công suất tổn thất điện 31 2.2.1 Lưới phân phối có phụ tải 31 2.2.2 Lưới phân phối có phụ tải phân bố trục 34 2.3 Ảnh hưởng thiết bị bù đến chế độ điện áp lưới phân phối 35 2.3.1 Phân tích ảnh hưởng thiết bị bù CSPK chất lượng điện áp 35 2.3.1.1 Tác động q độ q trình đóng cắt tụ 35 2.3.1.2 Ảnh hưởng cửa sóng hài lên thiết bị điện 38 2.3.2 Các hạn chế công suất bù phản kháng chất lượng điện 43 2.3.3 Một số giải pháp chống điện áp đóng cắt tụ 46 2.4 Các phương pháp tính tốn dung luợng vị trí bù cơng suất phản kháng 46 2.4.1 Bù CSPK để nâng cao hệ số công suất cosφ 46 2.4.2 Tính bù CSPK theo điều kiện cực tiểu tổn thất công suất 49 2.4.3 Tính bù CSPK theo điều kiện điều chỉnh điện áp 49 2.4.4 Tính bù CSPK theo theo phương pháp bù kinh tế 50 2.4.4.1 Cực đại hóa lợi nhuận 51 2.4.4.2 Cực tiểu chi phí tính tốn Zmin 52 2.4.4.3 Cực đại lợi nhuận 53 2.4.5 Phương pháp tính tốn lựa chọn cơng suất vị trí bù tối ưu mạng điện phân phối 54 2.4.5.1 Tính tốn bù đường dây có phụ tải tập trung phân bố 55 2.4.5.2 Xác định vị trí tối ưu tụ bù 61 2.4.6 Cơng cụ tính tốn 63 2.4.6.1 Đặt vấn đề 63 2.4.6.2 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 63 2.4.6.3 Các sở tính tốn bù CSPK chương trình PSS/ADEPT 65 2.5 Đánh gıá hıệu bù công suất phản kháng 73 2.5.1 Ảnh hưởng hệ số công suất thời gian Tm 73 2.5.1.1 Ảnh hưởng hệ số cosφ đến tổn thất công suất 73 2.5.1.2 Quan hệ tổn thất điện hệ số cosφ thời gian Tm 73 2.5.1.3 Quan hệ phụ thuộc chi phí đầu tư với cosφ Tm 73 2.5.1.4 Quan hệ phụ thuộc chi phí tính tốn với hệ số công suất Tm 74 2.5.2 Hiệu việc bù công suất phản kháng 74 2.5.2.1 Lượng tiết kiệm công suất bù CSPK 74 2.5.2.2 Khảo sát thành phần chi phí bù CSPK 75 CHƯƠNG - TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG BÙ TỐI ƯU CHO LƯỚİ ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN MAI SƠN 77 3.1 Hiện trạng lưới điện trung huyện Mai Sơn 77 3.1.1 Hiện trạng nguồn cung cấp điện 77 3.1.2 Hiện trạng lưới điện trung 77 3.1.3 Hiện trạng bù lưới điện trung 77 3.1.4 Hiện trạng đồ thị phụ tải lộ đường dây 78 3.1.4.1 Xây dựng đồ thị phụ tải ngày điển hình 78 3.1.4.2 Xây dựng đồ thị phụ tải phần mềm PSS/ADEPT 80 3.1.5 Hiện trạng tổn thất thông số vận hành lộ đường dây 80 3.2 Tính tốn xác định vị trí dung lượng bù tối ưu cho lưới điện trung huyện Mai Sơn ( lộ 378 E17.2 ) 83 3.3 Đề xuất giải pháp nhằm đảm bảo vận hành tối ưu tụ bù hệ thống lưới điện trung huyện Mai Sơn 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC 91 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CSPK: Công suất phảng kháng CSTD: Công suất tác dụng HTĐ: Hệ thống điện MBA: Máy biến áp KĐB: Không đồng LĐPP: Lưới điện phân phối LĐTT: Lưới điện truyền tải ĐZ: Đường dây HMT: Hàm mục tiêu vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Quan hệ hệ số công suất cơng suất tồn phần .7 Bảng 2.1 Giá thành đường dây không mạch điện áp 110kV (10 đ/km) 29 Bảng 2.2 Giá trị kkt theo phương thức cấp điện .48 Bảng 3.1 Hiện trạng nguồn cấp 77 Bảng 3.2 Bảng thống kê dung lượng bù tụ điện 78 Bảng 3.3 Kết tính tốn tổn thất lưới lộ 378 trước lắp tụ bù (phụ lục 3.3a, phụ lục 3.3b) .82 Bảng 3.4 Kết tính tốn tổn thất lưới lộ 378 trạng (đã lắp tụ bù) (phụ lục 3.4a, phụ lục 3.4b) 82 Bảng 3.5 Kết tính tốn tổn thất lưới lộ 382 trước lắp tụ bù (phụ lục 3.5a, phụ lục 3.5b) .82 Bảng 3.6 Kết tính tốn tổn thất lưới lộ 382 trạng (phụ lục 3.6a, phụ lục 3.6b) 83 Bảng 3.7a Vị trí dung lượng bù cố định lưới trung áp 84 Bảng 3.7b Vị trí dung lượng bù đóng cắt lưới trung áp .85 Bảng 3.8 Kết tính tốn tổn thất lưới lộ 378 sau lắp tụ bù (phụ lục 3.8a, phụ lục 3.8b) .85 Bảng 3.9 Kết lượng tổn thất công suất giảm so với bù tụ nhiên 86 113 Phụ lục 3.5b Tổn thất công suất lộ 382 E17.2 trước lắp tụ bù chế độ cực đại 114 115 Phụ lục 3.6a Tổn thất công suất lộ 382 E17.2 chế độ cực tiểu 116 117 Phụ lục 3.6b Tổn thất công suất lộ 382 E17.2 chế độ cực đại 118 119 Phụ lục 3.7a Xác định vị trí dung lượng bù cố định chế độ cực tiểu lưới điện trung 35kV (lộ 378 E17.2) 120 121 Phụ lục 3.7b Xác định vị trí dung lượng bù đóng cắt chế độ cực đại lưới điện trung 35kV (lộ 378 E17.2) 122 123 Phụ lục 3.8a Tổn thất công suất lộ 378 E17.2 sau lắp tụ bù kinh tế chế độ cực tiểu 124 125 Phụ lục 3.8b Tổn thất công suất lộ 378 E17.2 sau lắp tụ bù kinh tế chế độ cực đại 126 127 ... điều kiện thời gian hạn hẹp, tập trung nghiên cứu với lưới điện trung huyện Mai Sơn - tỉnh Sơn La - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu phương pháp bù lưới điện trung thế, mơ hình tốn chương trình tính... NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THANH DŨNG NGHIÊN CỨU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN MAI SƠN – TỈNH SƠN LA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 8.52.02.01 LUẬN VĂN... cho lưới điện trung thế; - Ứng dụng vào thực tế, xác định vị trí bù tối ưu cho lưới điện trung huyện Mai Sơn Từ đó, đánh giá hiệu phương pháp bù đồng thời đề xuất giải pháp bù cho lưới điện trung