Đánh giá hiện trạng và đề xuất một số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp trên lưới điện phân

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP –––––––––––––––––––––––– NGUYỄN ĐỨC THUẬN ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 35kV TỈNH BẮC KẠN Ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS TRƯƠNG TUẤN ANH THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng tơi, thực sở nghiên cứu lý thuyết tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu tham khảo khác nhau: Sách, báo, tạp chí chuyên ngành, internet, thư viện trường, quan Dữ liệu nghiên cứu thu thập thực tế Công ty Điện lực Bắc Kạn Các số liệu kết tính toán luận văn trung thực; đánh giá, kiến nghị đưa xuất phát từ thực tiễn, kinh nghiệm chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Đức Thuận Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tên bố cục đề tài .3 CHƯƠNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN 35 KV ĐIỆN LỰC THÀNH PHỐ BẮC KẠN 1.1 Công ty điện lực Bắc Kạn 1.1.1 Sơ đồ tổ chức công ty điện lực Bắc Kạn 1.1.2 Khối lượng quản lý vận hành công ty điện lực Bắc Kạn 1.1.3 Chức nhiệm vụ chủ yếu công ty điện lực Bắc Kạn 1.1.4 Các loại hình dịch vụ công ty điện lực Bắc Kạn 1.2 Hiện trạng lưới điện tỉnh Bắc Kạn 1.2.1 Hiện trạng nguồn điện 1.2.2 Hiện trang lưới điện 1.3 Giới thiệu điện lực thành phố Bắc Kạn 1.3.1 Chức điện lực thành phố Bắc Kạn 1.3.2 Nhiệm vụ điện lực thành phố Bắc Kạn 1.3.3 Chức nhiệm vụ vị trí điện lực thành phố Bắc Kạn .9 1.4 Hiện trạng lưới điện phân phối trung áp thành phố Bắc Kạn 12 1.4.1 Khối lượng quản lý đường dây trạm biến áp 12 1.4.2 Xuất tuyết đường dây ĐDK 372 14 1.4.3 Xuất tuyết đường dây ĐDK 373 17 1.4.4 Xuất tuyết đường dây ĐDK 374 20 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Chương MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 23 2.1 Một số tiêu đảm bảo chất lượng điện áp 23 2.1.1 Dao động điện áp 23 2.1.2 Độ lệch điện áp 24 2.1.3 Quy định chất lượng điện áp .31 2.1.4 Một số quy định khác chất lượng điện áp 32 2.2 Một số phương pháp đánh giá chất lượng điện .33 2.2.1 Đánh giá chất lượng điện theo mơ hình xác xuất thống kê 33 2.2.2 Đánh giá chất lượng điện theo độ lệch điện áp 35 2.2.3 Đánh giá chất lượng điện theo tiêu chuẩn đối xứng 36 2.2.4 Đánh giá chất lượng điện theo tiêu chuẩn tích phân điện áp 38 2.2.5 Đánh giá chất lượng điện theo tương quan công suất điện áp 39 2.2.6 Đánh giá chất lượng điện theo độ không sin điện áp 40 Chương TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 42 3.1 Khái niệm chung .42 3.1.1 Công suất phản kháng (CSPK) 42 3.1.2 Ý nghĩa việc bù CSPK lưới phân phối .43 3.2 Các thiết bị tiêu thụ nguồn phát CSPK 44 3.2.1 Các thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng 44 3.2.2 Các nguồn phát công suất phản kháng lưới điện 45 3.3 Các tiêu chí bù cơng suất phản kháng lưới phân phối .50 3.3.1 Tiêu chí kỹ thuật .50 3.3.2 Tiêu chí kinh tế 54 3.3.3 Kết luận 56 3.4 Một số phương pháp tính tốn bù cơng suất phản kháng lưới phân phối 56 3.4.1 Xác định dung lượng bù CSPK để nâng cao hệ số cơng suất cosφ 57 3.4.2 Tính bù CSPK theo điều kiện cực tiểu tổn thất công suất 57 3.4.3 Bù công suất phản kháng theo điều kiện điều chỉnh điện áp 60 3.4.4 Lựa chọn dung lượng bù theo quan điểm kinh tế 71 3.4.5 Phương pháp tính tốn lựa chọn cơng suất vị trí bù tối ưu mạng điện phân phối 77 3.4.6 Kết luận 85 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Chương ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ BẮC KẠN 86 4.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 86 4.2 Tính tốn trào lưu công suất phần mềm PSS/ADEPT 87 4.2.1 Cài đặt đặt thông số lưới điện 88 4.2.2 Lập sơ đồ nhập thông số phần tử sơ đồ 88 4.2.3 Tính tốn trào lưu cơng suất 89 4.3 Tính tốn tối ưu hóa vị trị bù chương trình PSS/ADEPT 89 4.3.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn bù tối ưu theo phương pháp phân tích động theo dịng tiền tệ 89 4.3.2 Thiết kế sơ đồ tính tốn phần mềm PSS/ADEPT .92 4.4 Xác định dung lượng vị trí bù lưới điện thành phố Bắc Kạn .94 4.4.1 Xây dựng đồ thị phụ tải lưới điện thành phố Bắc Kạn 94 4.4.2 Tính tốn bù tối ưu hạ áp máy biến áp 35/0,4kV thành phố Bắc Kạn .96 4.4.3 Tính toán bù tối ưu lưới trung áp 35kV thành phố Bắc Kạn 106 4.5 Một số giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lưới phân phối trung áp thành phố Bắc Kạn .109 4.5.1 Các giải pháp tổ chức quản lý vận hành 109 4.5.2 Các giải pháp kỹ thuật .111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 PHỤ LỤC 115 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT LĐPP CLĐA CCĐ CSPK CSTD TTĐN MBA PSS/ADEPT Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Trạm phân phối xuất tuyến đường dây ĐDK 372 14 Bảng 1.2 Đường dây 35kV xuất tuyến ĐDK 372 .15 Bảng 1.3 Bảng kê tụ bù vận hàng đường dây ĐDK 372 16 Bảng 1.4 Trạm phân phối xuất tuyến đường dây ĐDK 373 17 Bảng 1.5 Đường dây 35kV xuất tuyến ĐDK 373 .18 Bảng 1.6 Bảng kê tụ bù vận hàng đường dây ĐDK 373 19 Bảng 1.7 Trạm phân phối xuất tuyến đường dây ĐDK 374 20 Bảng 1.8 Đường dây 35kV xuất tuyến ĐDK 374 .21 Bảng 2.1 Mức nhấp nháy điện áp 32 Bảng 3.1 Điện trở máy biến áp quy phía U = 380 V 77 Bảng 4.1 Các thơng số thiết đặt để tính tốn bù kinh tế PSS/ADEPT .98 Bảng 4.2 Các nút hạ áp trạm 35/0,4kV có điện áp nằm giới hạn cho phép tải cực đại đường dây 372- E26.1 .99 Bảng 4.3 Các nút hạ áp trạm 35/0,4kV có điện áp nằm giới hạn cho phép tải cực đại đường dây 373- E26.1 100 Bảng 4.4 Các nút hạ áp trạm 35/0,4kV có điện áp nằm giới hạn cho phép tải cực đại đường dây 374- E26.1 100 Bảng 4.5 Kết tính tốn phân bố cơng suất đường dây 372, 373, 374- E26.1 trước bù 101 Bảng 4.6 Vị trí dung lượng bù cố định phía hạ áp 102 Bảng 4.7 Vị trí dung lượng bù đóng cắt phía hạ áp 102 Bảng 4.8 Kết tính tốn phân bố công suất đường dây 372, 373, 374- E26.1 sau bù 103 Bảng 4.9 Kết bù kinh tế phụ tải cực đại lộ đường dây 372 - E26.1 104 Bảng 4.10 Kết bù kinh tế phụ tải cực đại lộ đường dây 373 - E26.1 105 Bảng 4.11 Kết bù kinh tế phụ tải cực đại lộ đường dây 374 - E26.1 105 Bảng 4.12 Vị trí, dung lượng bù cố định bù đóng cắt lưới trung áp 35kV lộ đường dây 372 - E26.1 106 Bảng 4.13 Vị trí, dung lượng bù cố định bù đóng cắt lưới trung áp 35kV lộ đường dây 373 - E26.1 106 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 4.14 Vị trí, dung lượng bù cố định bù đóng cắt lưới trung áp 35kV lộ đường dây 374 - E26.1 107 Bảng 4.15 Kết bù kinh tế lưới 35kV lộ đường dây 372 - E26.1 .107 Bảng 4.16 Kết bù kinh tế lưới 35kV lộ đường dây 373 - E26.1 .108 Bảng 4.17 Kết bù kinh tế lưới 35kV lộ đường dây 374 - E26.1 .108 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức cơng ty điện lực Bắc Kạn Hình 1.2 Mơ hình quản lý Điện lực thành phố Bắc Kạn .9 Hình 2.1 Miền chất lượng điện áp .25 Hình 2.2 Diễn biến điện áp lưới phân phối 28 Hình 2.3 Quan hệ độ lệch điện áp với cơng suất phụ tải có xét thêm độ không nhạy thiết bị điều áp 29 Hình 2.4 Đặc tính đèn sợi đốt .30 Hình 2.5 Sự phụ thuộc P, Q vào điện áp .31 Hình 2.6 Sơ đồ phân tích thành phần đối xứng 36 Hình 3.1 Mạch điện gồm điện trở điện kháng 42 Hình 3.2 Quan hệ công suất P Q 42 Hình 3.3 Phân phối dung lượng bù mạng hình tia 57 Hình 3.4 Phân phối dung lượng bù mạng phân nhánh 59 Hình 3.5 Sơ đồ mạng điện dùng máy bù đồng để điều chỉnh điện áp 60 Hình 3.6 Sơ đồ mạng điện có phân nhánh 63 Hình 3.7 Sơ đồ mạng điện kín 64 Hình 3.8 Mạng điện có đặt bù tụ điện hai trạm biến áp Tb Tc 65 Hình 3.9 Điều chỉnh điện áp mạng điện kín tụ điện 66 Hình 3.10 Sơ đồ mạng điện phụ tải 67 Hình 3.11 Sơ đồ mạch tải điện có đặt thiết bị tù .71 Hình 3.12 Đồ thi phụ tải phản kháng năm 73 Hình 3.13 Sơ đồ tính tốn dung lượng bù nhiều điểm 74 Hình 3.14 Đường dây có phụ tải phân bố tập trung .78 Hình 3.15 Đường dây phụ tải tập trung phân bố có tụ 79 Hình 3.16 Đường dây phụ tải tập trung phân bố có bù tụ 81 Hình 3.17 Đường dây phụ tải tập trung phân bố có bù tụ 82 Hình 3.18 Đường dây phụ tải tập trung phân bố có bù tụ 83 Hình 4.1 Giao diện phần mềm PSS/ADEPT 5.0 .87 Hình 4.2 Thẻ thiết lập thơng lưới điện 88 Hình 4.3 Thanh cơng cụ Diagram .88 Hình 4.4 Dao diện hiển thị tính trào lưu cơng suất 89 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Bảng công suất phụ tải cực đại lộ 373-E26.1 STT Tên trạm Huyền Tụng Huyền Tụng Phiêng My Nà Mèng UB Mỹ Thanh Mỹ Thanh Thôm Ưng Nà Cáy Nà Cà 10 Phặc Tràng 11 Khai Thác nước 12 T.T ĐD NCC&BHXH 13 N.Thượng 14 N.Thượng 15 N.Thượng 16 N.Thượng 17 N.Thượng 18 Đồi Thông 19 N.M Nước 20 Đ Kiểm 21 XN Bê tông 22 K Cuông 23 Nam Đôi Thân 24 Tân Cư 25 Đồn Kết 26 Kho K15 27 Xn Hóa 28 Xn Hóa 29 NM Ơtơ Tralas 30 Xn Hóa Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Bảng công suất phụ tải cực đại lộ 374-E26.1 STT Tên trạm Xử lý nước thải Trạm trộn BT Phúc Lộc Mỏ đá vôi Tân Cư Đài Việt Xuân Hóa Mỏ đá Suối Yến NM Gạch không nung 05-06 10 Bảo trợ xã hội 11 Mỏ đá Cốc Ngần 12 Mỏ đá kho K15 13 N.M Xi măng 14 N.M Xi măng 15 N.M Xi măng 16 Tập thể NMXM 17 T.Giêng 18 Tinh Bột sắn 19 Tân Sơn 20 Xưởng chế biến gừng 21 Thác Giềng 22 Cầu thác giềng 23 NM TĐ Thác giềng 24 Tân Sơn (Nà khu) 25 Tân Sơn 26 Trại lợn giống 27 NM Miến dong Tân Sơn Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Số liệu đo tải ngày mùa hè tháng 6/2018 TBA 110 kV BẮC KẠN lộ 372 E26.1 17- Ngày Giờ Thg6 P (kW) 9,346 7,478 5,535 6,377 7,245 7,747 9,245 12,447 14,694 10 15,634 11 14,528 12 13,528 13 15,328 14 14,167 15 15,126 16 16,335 17 17,346 18 18,124 19 19,728 20 19,563 21 16,887 22 15,963 23 12,988 24 10,569 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Số liệu đo tải ngày mùa hè tháng 6/2018 TBA 110 kV BẮC KẠN lộ 373 E26.1 17- Ngày Giờ Thg6 P (kW) 10,346 9,474 8,534 8,377 9,243 11,747 13,246 15,443 17,543 10 19,425 11 20,694 12 17,634 13 16,328 14 18,164 15 19,124 16 20,334 17 20,343 18 22,121 19 23,928 20 25,565 21 23,885 22 18,967 23 14,954 24 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN 11,964 http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Số liệu đo tải ngày mùa hè tháng 6/2018 TBA 110 kV BẮC KẠN lộ 374 E26.1 17- Ngày Giờ Thg6 P (kW) 12,346 12,474 11,534 12,377 13,243 15,747 17,245 19,447 21,543 10 23,528 11 24,694 12 16,634 13 19,328 14 21,167 15 23,123 16 23,335 17 21,946 18 21,124 19 20,428 20 19,563 21 18,887 22 14,963 23 13,986 24 13,269 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Điện áp nút 0,4 kV đường dây 372, 373, 374 E26.1 khơng nằm giới hạn cho phép Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Dung lượng vị trí bù cố định đặt tụ bù 0,4 kV đường dây 372 - E26.1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Dung lượng vị trí bù cố định đặt tụ bù 0,4 kV đường dây 373 - E26.1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục 10 Dung lượng vị trí bù cố định đặt tụ bù 0,4 kV đường dây 374 - E26.1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục 11 Dung lượng vị trí bù đóng cắt đặt tụ bù 0,4 kV đường dây 372 - E26.1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục 12 Dung lượng vị trí bù đóng cắt đặt tụ bù 0,4 kV đường dây 373 - E26.1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục 13 Dung lượng vị trí bù đóng cắt đặt tụ bù 0,4 kV đường dây 374 - E26.1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... 2.1.3 Quy định chất lượng điện áp .31 2.1.4 Một số quy định khác chất lượng điện áp 32 2.2 Một số phương pháp đánh giá chất lượng điện .33 2.2.1 Đánh giá chất lượng điện theo mơ... tần số, điện áp, sóng hài dịng áp, nhấp nháy điện áp, cân pha Với lý trên, đề tài ? ?Đánh giá trạng đề xuất số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lưới điện phân phối 35kV tỉnh Bắc Kạn” thiết... CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 23 2.1 Một số tiêu đảm bảo chất lượng điện áp 23 2.1.1 Dao động điện áp 23 2.1.2 Độ lệch điện áp