CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHO NGUỒN LÒ HỒ QUANG DIỆN XOAY CHIỀU. LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ĐINH HỒNG NAM CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHO NGUỒN LÒ HỒ QUANG DIỆN XOAY CHIỀU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2018 Công trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN KIM ÁNH TS NGƠ VĂN QUANG BÌNH Phản biện 1: TS Hà Xuân Vinh Phản biện 2: TS Trần Thị Minh Dung Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điều khiển & Tự động hoá họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 16 tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: − Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa − Thư viện Khoa điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Phát biểu Phó Tổng Giám Đốc EVN Ngô Sơn Hải Hội nghị trực tuyến công tác quản lý vận hành lưới điện diễn ngày 20/4/2017cho biết: "đến năm 2020, mục tiêu EVN phải trở thành đơn vị điện lực đứng đầu Đông Nam Á mặt, mức độ đại hóa, độ tin cậy lưới điện, đội ngũ công nhân kỹ thuật chuyên nghiệp” EVN đặt mục tiêu cụ thể như: đến năm 2020, tỷ lệ tổn thất điện giảm xuống 6,5% (mục tiêu năm 2017 7,47%) Tuy nhiên thực tế tồn thiếu hụt điện diễn Nhà nước chưa có giải pháp tốt cho vấn đề tiết kiệm điện nhà máy cơng nghiệp Đây hộ tiêu thụ với sản lượng điện gấp nhiều lần so với hộ sinh hoạt Từ giải pháp đơn giản như: truyền thông, vận động, đào tạo, hỗ trợ cho doanh nghiệp cải tiến, nâng cấp dây chuyền - công nghệ, thay thiết bị điện tiêu thụ với công suất phù hợp để tránh lãng phí thiết bị làm việc chế độ non tải Giải pháp phức tạp loại bỏ sóng hài đầu tư thiết bị bù nhanh bù trơn công suất phản kháng (STATCOM) điểm kết nối chung lưới phụ tải Điều thể thông qua Thông tư 39/2015/TT-BCT Thông tư 25/2016/TT-BCT ban hành áp dụng toàn hệ thống điện EVN kể từ năm 2016 [1], [2] Chúng ta biết rằng, có thành phần có tác dụng tích cực Hầu hết thành phần sóng điều hịa cịn lại có tác dụng ngược lại Ví dụ tín hiệu dịng điện có độ méo dạng THD = 30% đồng nghĩa với khoảng 30% cơng suất bị thất Đây giá trị lớn so với giá trị tổng Nó khơng thất mà cịn gây vấn đề như: nổ tụ bù, cháy van bán dẫn biến đổi, tác động sai máy cắt gây thăng giáng điện áp lưới, gây tải cho hệ thống nguồn cung cấp, gây tổn thất làm giảm tuổi thọ cho hệ thống truyền dẫn, nhiễu thiết bị điều khiển, truyền thông cảnh báo nhầm UPS Một ảnh hưởng nghiêm trọng mà người ta nghĩ đến, hệ thống tụ bù kết hợp với cuộn dây máy biến áp tạo mạch L-C Đơi gây tượng cộng hưởng sóng hài có bậc hậu gây dao động điện áp điểm kết nối chung nguồn, hệ thống bù phụ tải Những nguồn phát sóng điều hòa bậc cao đáng kể như: lò nấu thép,bể mạ, máy biến áp, động cơ, đèn huỳnh quang, thiết bị điện tử công suất… Trong thiết bị đó, tải lị nấu thép cảm ứng, tải lị hồ quang điện (Electric Arc Furnace - EAF) đối tượng phi tuyến mạnh, có cơng suất lớn (cơng suất từ MW đến 140MW, dòng điện từ 5kA đến 150kA [3]) Dựa vào dòng điện cung cấp cho điện cực lò, EAF phân thành loại: EAF chiều EAF xoay chiều Trong EAF chiều gây méo dạng dịng điện nguồn EAF xoay chiều khơng gây méo dịng điện, điện áp nguồn, ngồi đối tượng có nhu cầu công suất phản kháng biến động nhanh theo thời gian (theo đặc tính vận hành điện cực lị tình trạng nóng chảy kim loại) gây dao động điện áp có tính chất tuần hồn (cịn gọi Flicker) So với EAF chiều, EAF xoay chiều có cơng suất lớn nhiều, đối tượng phức tạp hơn, gây nhiều vấn đề chất lượng điện đến hệ thống điện 3 Đây bối cảnh động lực để đề tài đề xuất nghiên cứu mô hình hóa EAF xoay chiều, phân tích ảnh hưởng đến hệ thống điện; sau nghiên cứu tìm giải pháp tốt để giảm thiểu ảnh hưởng nó; qua nâng cao tính ổn định hệ thống điện lị hiệu suất vận hành lò Nội dung nghiên cứu Luận văn nàytập trung nghiên cứu nguyên lý làm việc mơ hình tốn học lị hồ quang điện xoay chiều ba pha - ba điện cực; phân tích ảnh hưởng lị đế lưới điện cuối tìm giải pháp phù hợp để giảm thiểu ảnh hưởng Để thực nội dung trên, luận văn cần phải giải vấn đề sau đây: − Nghiên cứu chất ảnh hưởng sóng hài, cơng suất phản kháng dao động điện áp − Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc lò hồ quang điện xoay chiều ba pha - ba điện cực để phục vụ cho việc mơ hình hóa phân tích ảnh hưởng đến chất lượng điện − Nghiên cứu lựa chọn giải pháp phù hợp nhằm giảm thiểu ảnh hưởng lò đến lưới điện Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Mục đích đề tài “Cải thiện chất lượng điện cho nguồn lò hồ quang điện xoay chiều” nhằm giải vấn đề sau: cải thiện chất lượng điện cho hệ thống điện lò hệ thống điện phân phối; tăng hiệu suất làm việc cho lò (giảm thời gian mẻ thép), giảm ảnh hưởng xấu hệ thống điện lò lên thiết bị tiêu thụ điện lân cận TÓM TẮT LUẬN VĂN Để giải nội dung trình bày trên, luận văn trình bày thành bốn chương sau: Chương – Tổng quan sóng hài, cơng suất phản kháng dao động điện áp: Dựa vào tài liệu xuất bản, chương tập trung nghiên cứu vấn đề liên quan đến: công suất phản kháng (CSPK), sóng điều hịa bậc cao, vấn đề dao động điện áp ảnh hưởng đến chất lượng điện Chương – Lò hồ quang điện: Trong chương nghiên cứu chung loại lò nấu thép sử dụng hồ quang điện Sau tập trung nghiên cứu lị hồ quang điện xoay chiều pha - điện cực, cụ thể: sơ đồ cung cấp điện, thành phần cấu tạo lị quy trình vận hành Chương –Mơ hình hóa lị hồ quang điện: Dựa vào sở lý thuyết Chương 2, chương tập trung phân tích đặc tính tải lị, mơ hình hóa mơ lị hồ quang phần mềm Matlab/Simulink Chương kết thúc việc phân tích đánh giá ảnh hưởng đến nguồn điện cung cấp dựa vào tiêu chuẩn IEEE std 519-2014 Chương – Cải thiện chất lượng nguồn điện sử dụng hệ thớng bù: Trước tiên, chương trình bày phương án giảm hay loại bỏ ảnh hưởng xấu EAF xoay chiều đến hệ thống điện Giải pháp bù tĩnh SVC lựa chọn chương Cụ thể