Nghiên cứu tính toán tổn thất điện năng do sóng hài trong lưới điện phân phối công nghiệp và các giải pháp

Nghiên cứu tính toán tổn thất điện năng do sóng hài trong lưới điện phân phối công nghiệp và các giải pháp Nghiên cứu tính toán tổn thất điện năng do sóng hài trong lưới điện phân phối công nghiệp và các giải pháp luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SĨNG HÀI TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÔNG NGHIỆP VÀ CÁC GIẢI PHÁP LÊ HUY HOÀNG lehuyhoang.ngc@gmail.com Ngành Kỹ thuật điện Hà nội 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SĨNG HÀI TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÔNG NGHIỆP VÀ CÁC GIẢI PHÁP Lê Huy Hoàng lehuyhoang.ngc@gmail.com Ngành Kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Bạch Quốc Khánh Chữ ký GVHD Viện: Điện HÀ NỘI, 6/2020 LỜI CAM ĐOAN Sau thời gian dài tìm hiểu, nghiên cứu, giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn PGS TS Bạch Quốc Khánh giảng viên Bộ môn Hệ thống điện – viện Điện – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, bạn bè đồng nghiệp tơi hồn thành luận văn nghiên cứu Tơi xin cam đoan luận văn nghiên cứu riêng cá nhân tơi, số liệu, kết tính toán luận văn trung thực chưa cơng bố tài liệu Có tham khảo số tài liệu báo tác giả nước xuất Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm có sử dụng lại kết người khác Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2020 Tác giả luận văn Lê Huy Hồng i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới tác giả cơng trình nghiên cứu, tác giả tài liệu nghiên cứu mà tơi trích dẫn tham khảo để hoàn thành luận văn Đặc biệt vô cảm ơn PGS TS Bạch Quốc Khánh, người tận tình hướng dẫn tơi q trình thực luận văn Và tơi xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giảng dạy, anh chị đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ tơi q trình học tập, làm việc vừa qua ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SĨNG HÀI VÀ TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Các tiêu đánh giá chất lượng điện 1.2 TỔNG QUAN VỀ BIẾN DẠNG SÓNG VÀ SÓNG HÀI 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Định nghĩa sóng hài 1.2.3 Tổng biến dạng sóng hài 13 1.2.4 Giới hạn biến dạng sóng hài 15 1.2.5 Các nguồn gây sóng hài 16 1.2.6 Các ảnh hưởng sóng hài 29 1.2.7 Khử sóng hài 33 1.3 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG [1] 39 1.3.1 Khái niệm chung tổn thất điện 39 1.3.2 Các phương pháp tính tốn tổn thất điện 41 1.4 KẾT LUẬN 52 iii CHƯƠNG MÔ PHỎNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CƠNG NGHIỆP VÀ TÍNH TỐN SĨNG HÀI 53 2.1 TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THEO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỂN HÌNH NGUỒN 53 2.2 TÍNH TỐN TRÀO LƯU CƠNG SUẤT Ở TẦN SỐ SĨNG HÀI 54 2.3 TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP CÓ XÉT ĐẾN TỔN THẤT SÓNG HÀI 57 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 58 CHƯƠNG TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CÓ XÉT SÓNG HÀI TRONG LƯỚI ĐIỆN CÔNG NGHIỆP VÀ CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 59 3.1 ĐỐI TƯỢNG TÌNH TỐN 59 3.1.1 Sơ đồ sợi 59 3.1.2 Số liệu lưới điện 59 3.1.3 Đánh giá số liệu ban đầu phục vụ cho toán bù CSPK 60 3.2 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 62 3.2.1 Chuẩn bị file số liệu 62 3.2.2 Các chế độ tính tốn 62 3.2.3 Hiện trạng lưới điện chưa xét đến sóng hài 62 3.2.4 Tính tốn TTĐN với sóng hài (50Hz) 63 3.2.5 Tính tốn TTĐN lưới có xét đền sóng hài đặt tụ bù đầu đường dây 64 3.2.6 Tính tốn TTĐN lưới có xét đề sóng hài đặt tụ bù đường dây 65 3.2.7 Tính tốn TTĐN lưới có xét đề sóng hài đặt tụ bù cuối đường dây 65 3.2.8 Tính tốn TTĐN lưới có xét đề sóng hài đặt tụ bù đầu, cuối đường dây 66 3.3 KẾT LUẬN 67 iv KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC Bảng phụ lục : Số liệu đường dây Bảng phụ lục : Thông số trạm biến áp v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ảnh hưởng sóng hài dạng sóng dịng điện điện áp chế độ bình thường Hình 1.2 Dạng sóng khác phụ tải phi tuyến tuyến tính Hình 1.3 Suy giảm dạng sóng điện áp với ảnh hưởng sóng hài 11 Hình 1.4 Dạng sóng dịng điện đèn huỳnh quang 16 Hình 1.5 Phân tích phổ sóng hài đèn huỳnh quang 16 Hình 1.6 Tải chỉnh lưu pha dạng sóng dịng điện chỉnh lưu 17 Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý nguồn chuyển mạch SMPS 18 Hình 1.8 Dạng sóng dịng điện phân tích phổ tần nguồn chuyển mạch SMPS 18 Hình 1.9 Quan hệ từ thơng dịng từ hóa lõi thép 19 Hình 1.10 Quan hệ từ thơng dịng từ hóa có kể đến từ trễ 20 Hình 1.11 Dịng từ hóa thành phần hài bậc cao theo điện áp 21 Hình 1.12 Mật độ từ cảm lõi thép có khơng có từ dư Br 21 Hình 1.13 Sóng hài gây rãnh dây quấn 22 Hình 1.14 Đặc tính V-A lị hồ quang 23 Hình 1.15 Thành phần sóng hài dịng điện hồ quang 23 Hình 1.16 Phân tích phổ sóng hài lị hồ quang chế độ nấu chảy 24 Hình 1.17 Phân tích phổ sóng hài lị hồ quang chế độ tinh luyện 24 Hình 1.18 Cấu trúc điển hình SVC 26 Hình 1.19 Cấu trúc điển hình TCSC 27 Hình 1.20 Dạng sóng điện áp dòng điện phần tử TCSC chế độ khuếch đại điện dung 27 Hình 1.21 Cấu trúc điều áp xoay chiều dạng sóng điện áp pha tải với góc mở khác 28 vi Hình 1.22 Tụ bị cháy nổ sóng hài 32 Hình 1.23 Máy biến áp, động bị cháy cuộn dây sóng hài 33 Hình 1.24 Bộ lọc thụ động nối tiếp 34 Hình 1.25 Bộ lọc thụ đồng ghép song song 35 Hình 1.26 Sơ đồ nguyên lý lọc tích cực 36 Hình 1.27 Bộ lọc tích cực song song 37 Hình 1.28 Dạng sóng dịng điện lọc tích cực song song 37 Hình 1.30 Đo điện vào phần tử 41 Hình 1.31 Đo điện vào lưới điện 42 Hình 1.32 Xác định TTĐN cách đo dịng điện cơng suất điện áp 43 Hình 1.33 Lưới điện với điểm đo ĐTPT điển hình 45 Hình 1.34 Lưới trung áp vị trí lấy ĐTPT điển hình 45 Hình 1.35 Đường cong tổn thất 48 Hình 1.36 Đồ thị dịng điện trung bình bình phương Itb2 50 Hình 1.37 Quan hệ thực nghiệm LF LsF 52 Hình 2.1 Tính toán tổn thất lưới trung áp theo đồ thị phụ tải điển hình 53 Hình 2.2 Sơ đồ khối tính toán TTCS lưới điện tần số 53 Hình 2.3 Sơ đồ khối tính tốn TTĐN sóng hài gây lưới điện 56 Hình 2.4 Một ví dụ ĐTPT điển hình dạng tương đối 58 Hình 3.1 Sơ đồ sợi lộ 372E24.3 59 Hình 3.2 Đồ thị phụ tải điển hình lộ 372E24.3 61 Hình 3.3 Đồ thị điện áp lưới điện chế độ max khơng xét đến ảnh hưởng sóng hài tụ bù 63 Hình 3.4 Đồ thị điện áp lưới điện chế độ max xét đến ảnh hưởng sóng hài 64 Hình 3.5 Đồ thị điện áp lưới điện chế độ max xét đến ảnh hưởng sóng hài lắp tụ bù đầu đường dây 64 vii Hình 3.7 Đồ thị điện áp lưới điện chế độ max xét đến ảnh hưởng sóng hài lắp tụ bù cuối đường dây 66 Hình 3.8 Đồ thị điện áp lưới điện chế độ max xét đến ảnh hưởng sóng hài lắp tụ bù đầu, cuối đường dây 66 viii ... lý lưới phân phối có giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện có tồn sóng hài, luận văn chọn đề tài có tên sau: Nghiên cứu tính tốn tổn thất điện sóng hài lưới phân phối điện cơng nghiệp giải pháp. .. xét số giải pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối có sóng hài - Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu luận văn tổn thất điện lưới phân phối, phương pháp tính tốn loadflow sóng hài. .. Tổng quan sóng hài tổn thất điện Chương Mô lưới điện phân phối cơng nghiệp tính tốn sóng hài Chương Tính tốn tổn thất điện sóng hài gây lưới điện phân phối công nghiệp giải pháp khắc phục Kết luận