Nghiên cứu lượng điện

Luận văn

Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. i Lời cam đoan - Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đ đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ đợc ghi rõ nguồn gốc. Tác giả Nguyễn Thị Huyền Thanh Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. ii Lời cảm ơn Qua một thời gian thực hiện, đến nay đề tài: Nghiên cứu chất lợng điện đ đợc hoàn thành. Trong thời gian thực hiện, tôi đ nhận đợc rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các cá nhân, tập thể trong và ngoài trờng. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Quang Khánh về sự quan tâm, giúp đỡ rất tận tình trong phơng pháp và các nội dung nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Cung cấp và Sử dụng điện nơi tôi công tác, cùng toàn thể các thầy cô trong khoa Cơ Điện, trờng Đại học Nông nghiệp I đ giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, công tác, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ của điện lực Long Biên và trạm trung gian E2 Long Biên đ giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực tập, lấy số liệu và tìm hiểu thực tế. Cuối cùng tôi xin đợc bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, đ động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành nội dung luận văn. Tác giả Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. iii Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng biểu v Danh mục hình vẽ vi Mở đầu 1 Chơng 1 kháI niệm chung về mô tả và điều chỉnh chất lợng điện năng 3 1.1 Vai trò của chất lợng điện năng 3 1.2 Khái niệm về chất lợng điện năng 4 Chơng 2 Các thông số chất lợng điện 6 2.1 Sụt áp 6 2.2 Dao động điện áp 11 2.3 Sóng hài 13 2.4 Độ không đối xứng 23 Chơng 3 các phơng pháp đánh giá chất lợng điện 27 3.1 Đánh giá chất lợng điện theo mô hình xác suất thống kê 27 3.2 Đánh giá chất lợng điện theo độ lệch điện áp 29 3.3 Đánh giá chất lợng điện theo tiêu chuẩn đối xứng 31 3.4 Một số phơng pháp đánh giá chất lợng điện khác 36 Chơng 4 Các giảI pháp nâng cao chất lợng điện 39 4.1 Nhóm các biện pháp tổ chức vận hành 39 4.2 Nhóm các biện pháp kỹ thuật 40 Chơng 5 - đánh giá chất lợng điện lộ 373E2 Long Biên 78 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. iv 5.1 Nguồn điện 78 5.2 Hiện trạng lới điện lộ 373E2 Long Biên 78 5.3 Đánh giá chất lợng điện năng lộ 373E2 Long Biên 88 5.4 Nâng cao chất lợng điện áp cho lộ 373E2 Long Biên 93 Kết luận và kiến nghị 96 Tài liệu tham khảo 98 Phụ lục 100 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. v Danh mục bảng biểu Bảng số Tên bảng Trang Bảng2.1 Độ biến dạng điện áp do sóng hài 24 Bảng 4.1 Lĩnh vực áp dụng của các bộ lọc 64 Bảng 4.2 Tham số của các phần tử đối xứng, hệ số sử dụng công suất của sơ đồ phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải 72 Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật trạm 110kV E2 78 Bảng 5.2 Thông số cơ bản của các trạm hạ áp trên lộ 373 79 Bảng 5.3 Số liệu tải trong 7ngày của tháng 1 80 Bảng 5.4 Số liệu tải trong 7ngày của tháng 6 81 Bảng 5.5 Bảng tính hao tổn điện áp trên lộ 373E2 87 Bảng 5.6 Số liệu đo U max và U min trong 5 ngày 88 Bảng 5.7 Bảng kết quả đánh giá chất lợng điện trên đờng dây hạ áp thôn Vo Đông 90 Bảng 5.8 Số liệu dòng và áp trên 3 pha đo đợc 91 Bảng 5.9 Bảng kết quả tính toán một số thông số để đánh giá độ không đối xứng áp trên lới hạ áp thôn Vo Đông 92 Bảng 5.10 Bảng kết quả tính toán một số thông số để đánh giá độ không đối xứng áp trên lới hạ áp thôn Vo Đông 92 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. vi Danh mục hình vẽ Hình số Tên hình Trang Hình 2.1 Biểu đồ độ lớn và hình dạng sóng điện áp đo đợc tại một vị trí khi xảy ra sụt áp do ngắn mạch trên đờng dây 7 Hình 2.2 Độ lớn và dạng sóng điện áp đo đợc tại một vị trí khi xảy ra sụt áp do công tắc đóng lặp lại đờng dây hoạt động nhanh 8 Hình 2.3 Dạng sóng và phổ sóng hài của dòng điện ở một lần ngắt ASD 22 Hình 3.1 Hình vẽ đánh giá độ đối xứng của lới điện 31 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý ổn áp dùng thyristor 42 Hinh 4.2 Sơ đồ nguyên lý bộ điều áp dới tải 48 Hinh 4.3 Sơ đồ điều khiển 48 Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý và biểu đồ hoạt động của SVC 53 Hình 4.5 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCR 54 Hình 4.6 Sự phụ thuộc của dòng điện vào góc 55 Hình 4.7 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TSC 55 Hình 4.8 Đờng đặc tính V-A của SVC 56 Hìn 4.9 Đờng đặc tính trở kháng của SVC 56 Hinh 4.10 Đặc tính điều chỉnh điện áp của SVC 56 Hình 4.17 Sơ đồ khối và đặc tính V-A của Statcom 57 Hình 4.18 Mạch điện tơng đơng của Statcom 58 Hình 4.19 Tạo ra dạng sóng bù 58 Hình 4.20 Biểu đồ biến đổi của điện áp khi đóng thiết bị Statcom (t = 1,3s) để bù công suát phản kháng của lò luyện thép 59 Hình 4.21 Biểu đồ biến thiên của dòng điện từ hoá máy biến áp không với sự trợ giúp của thiết bị Statcom 60 Hình 4.16 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị hợp bởi Statcom và SVC 60 Hình 4.23 Cấu tạo của hệ thống bù hỗn hợp UPFC 61 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. vii Hình 4.24 Các sơ đồ của bộ lọc tích cực 63 Hình 4.25 Nguyên lý của thiết bị đối xứng một phần tử 68 Hình 4.26 Các đờng cong hệ số sử dụng công suất của sơ đồ phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải 73 Hình 5.1 Đồ thị phụ tải ngày mùa đông điển hình 82 Hình 5.2 Đồ thị phụ tải ngày mùa hè điển hình 83 Hình 5.3 Đồ thị phụ tải năm 83 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. Mở đầu Thực hiện quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá nền kinh tế của nớc nhà, đời sống nhân dân ngày càng nâng cao cả về tinh thần và vật chất. Nhu cầu sử dụng các nguồn năng lợng phục vụ cho sản xuất và các hoạt động khác ngày càng tăng, điện năng là một trong những nguồn năng lợng chính nhằm đáp ứng lại những nhu cầu đó. Ngoài ra điện năng còn là nguồn năng lợng sạch và có nhiều u điểm so với các nguồn năng lợng khác, vì vậy mà năng lọng điện ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong hệ thống các nguồn năng lợng của đất nớc. Đặc điểm của điện năng là các đặc tính của nó phụ thuộc đồng thời vào việc sản xuất, truyền tải, phân phối, các nhà chế tạo thiết bị và ngời vận hành sử dụng. Chất lợng điện là một vấn đề có ý nghĩa chiến lợc không những đối với toàn ngành điện mà còn có ý nghĩa đối với cả các nhà sản xuất thiết bị điện và các khách hàng là những ngời sử dụng điện. Do tính chất cạnh tranh của nền kinh tế đòi hỏi chất lợng điện phải thờng xuyên đảm bảo tốt. Hơn nữa việc sử dụng ngày càng rộng ri các phụ tải nhạy cảm với chất lợng điện nh máy tính, thiết bị đo lờng điều khiển, hệ thống thông tin liên lạc đòi hỏi phải đợc cung cấp điện với chất lợng cao. Việc suy giảm chất lợng điện làm cho thiết bị vận hành với hiệu suất thấp, tuổi thọ bị suy giảm ảnh hởng trực tiếp đến kinh tế, tài chính không những của những hộ dùng điện mà còn ảnh hởng trực tiếp tới các Công ty sản xuất, quản lý và truyền tải điện năng. Phụ tải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, . do phát triển ngày càng nhiều thờng có hệ số công suất thấp, gây nhiễu đối với hệ thống điện hay một số động cơ lớn khi mở máy thờng làm mất cân bằng pha và gây quá áp, . ảnh hởng tới sự làm việc bình thờng của thiết bị điện. Do vậy, vấn đề làm thế nào để đảm bảo tốt các thông số chất lợng điện là công việc không phải của riêng ngành nào, thời thế nào mà phải luôn không ngừng đợc u tiên nghiên cứu. Đây là bài toán đảm bảo chất lợng điện năng trong cả khâu thiết kế và vận hành. Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. Mục đích nghiên cứu của luận văn: Trong phạm vi của luận văn này tác giả trình bày nghiên cứu một số tiêu chuẩn chất lợng điện áp do các hiện tợng thờng gặp trong hệ thống điện, nghiên cứu vấn đề ứng dụng một số thiết bị có cơ cấu tự động điều chỉnh để cải thiện chất lợng điện năng, phơng pháp giải bài toán chất lợng điện. Đối tợng phạm vi nghiên cứu: Đối tợng nghiên cứu chung của đề tài tập trung chủ yếu ở các lới điện phân phối thuộc phạm vi xây dựng, quản lý của các địa phơng, có phơng thức quản lý, vận hành độc lập. Trong điều kiện thời gian hạn hẹp, chúng tôi tập trung nghiên cứu với lới điện phân phối của quận Long Biên mà cụ thể là lộ 373E2. Đây là lới trung áp trên không cấp điện cho các phụ tải thuộc khu vực công, nông nghiệp, có sơ đồ mạng kín nhng vận hành hở. ý nghĩa thực tiễn của luận văn: Vấn đề chất lợng điện phân phối đang là mối quan tâm của không chỉ ngành điện mà còn là của các hộ phụ tải yêu cầu chất lợng điện cao, hàm lợng sóng hài ít, độ dao động điện áp thấp. Việc áp dụng các thiết bị bù linh hoạt vào lới phân phối đợc triển khai ở nhiều nớc trên thế giới đ và đang đợc sử dụng rất hiệu quả. Đối với Việt Nam hầu nh mới chỉ áp dụng trên lới truyền tải, trong khi đó với sự xuất hiện của các phụ tải yêu cầu chất lợng điện ngày càng nhiều, nhất là trong thị trờng điện cạnh tranh. Nội dung luận văn: Với mục tiêu đ nêu trên, luận văn đợc trình bày trong 5 chơng: Chơng 1 Khái niệm chung về mô tả và điều chỉnh chất lợng điện năng Chơng 2 Các thông số chất lợng điện năng Chơng 3 Phơng pháp đánh giá chất lợng điện năng Chơng 4 Các phơng tiện nâng cao chất lợng điện năng Chơng 5 Đánh giá chất lợng điện năng cho lộ 373E2 Long Biên Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s K thut. Chơng 1 Khái niệm chung về mô tả và điều chỉnh chất lợng điện năng 1.1 Vai trò của chất lợng điện năng Trong quá trình phát triển của x hội, khi đời sống của ngời dân ngày càng đợc nâng cao thì ngời ta càng chú trọng đến các sản phẩm có chất lợng trong đó sản phẩm chất lợng điện năng chiếm một vị trí quan trọng. Với thiết bị điện: Ngày nay khi khoa học kỹ thuật đặc biệt là ngành công nghệ điện, điện tử và kỹ thuật số đang phát triển mạnh. Hàng loạt các thiết bị điện tử ứng dụng kỹ thuật số và vi xử lý với u điểm nhỏ gọn, công suất lớn và tích hợp nhiều chức năng có độ chính xác cao ra đời đẩy mạnh nền công nghiệp mang tính tự động hoá và hiện đại hoá phát triển. Tuy nhiên đây lại là các thiết bị có tính nhạy cảm với chất lợng điện và đồng thời chúng cũng là nguồn tạo nhiễu lớn lên hệ thống điện. Hơn nữa, khi các thiết bị quan trọng có ứng dụng vi xử lý đợc dùng phổ biến, mà điển hình là máy vi tính, nếu gặp sự cố do chất lợng điện không đảm bảo thì không những công việc bị gián đoạn mà có thể một số dữ liệu sẽ bị mất. Với khách hàng dùng điện: Việc khách hàng ngày nay chú trọng nhiều đến chất lợng điện năng do hai nguyên nhân chính. Thứ nhất, khi các thiết bị điện của họ bị ảnh hởng bởi chất lợng điện không đảm bảo thì không những thiết bị điện có thể gặp sự cố mà công việc cũng bị đình trệ theo. Với các cơ sở sản xuất kinh doanh thì điều này ảnh hởng lớn đến năng suất và doanh thu của cơ sở. Và thiệt hại lớn về kinh tế là điều khó tránh khỏi. Thứ hai, cũng do khoa học phát triển mà nhiều vấn đề về chất lợng điện năng đang đợc hé mở dần, đặc biệt là các nguyên nhân và biện pháp để cải thiện chất lợng điện. Và khi chất lợng điện đợc quy chuẩn trong các tiêu chuẩn của một số tổ chức lớn trên thế giới thì nó đ đợc coi là vấn đề toàn cầu. Với nhà cung cấp điện: Với sự ra đời của các tiêu chuẩn chất lợng điện cộng với nhận thức của ngời dùng điện về vai trò của chất lợng điện, để tồn tại trong môi