Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cho khu vực chế biến sản phẩm cây công nghiệp của huyện phú lương, tỉnh thái nguyên​

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KÝ THUẬT CƠNG NGHIỆP HỒNG XN MẠNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CHO KHU VỰC CHẾ BIẾN SẢN PHẨM CÂY CÔNG NGHIỆP CỦA HUYỆN PHÚ LƯƠNG, TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TRƯỞNG KHOA PHGS.TS HỒNG NHƯ HIỂN PHỊNG ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới tác giả cơng trình nghiên cứu, tác giả tài liệu mà tơi trích dẫn, tham khảo để hồn thành luận văn Ngày 10 tháng 05 năm 2019 Tác giả luận văn Hồng Xn Mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy giáo: Phó giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Như Hiển Với tinh thần trách nhiệm cao, với tâm huyết Thầy nghiệp giáo dục, nghiệp cơng nghiệp hố đại hoá đất nước Trong suốt thời gian thực luận văn, nhận lời bảo, quan tâm, động viên, giúp đỡ Thầy để hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Bộ môn Hệ Thống Điện - trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi thời gian tác giả thực luận văn Mặc dù cố gắng nhiều việc nghiên cứu, học hỏi thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu phức tạp nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong muốn nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn ! Tác giả luận văn Hồng Xn Mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iv MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục hình vẽ, bảng biểu chữ viết tắt MỞ ĐẦU Chương I: Tổng quan lưới điện Phú Lương 1.1 Phân tích nhu cầu cung cấp điện 1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối huyện Phú Lương 1.3 Một số trạm điển hình tổn thất chất lượng điện áp không ổn định thuộc đường 471E6.6 1.3.1 Phú Nam MBA 250KVA 1.32 TBA Phú Nam MBA 180KVA 11 1.3.3TBA Khe Vàng MBA 250KVA 15 1.3.4 TBA Đồng Tiến MBA 180KVA 19 1.3.5 TBA Đồng Chùa MBA 320KVA 22 1.3.6 TBA Cao Sơn MBA 560 KVA 26 1.3.7 TBA Xóm 678 MBA 560 KVA 27 1.4 Kết luận chương 28 Chương II: Các tiêu đánh giá chất lượng điện áp giải pháp nâng cao chất lượng điện áp nguồn điện 29 2.1.Các tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp 29 2.1.1 Độ lệch điện áp 29 2.1.2 Độ dao động điện áp 31 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn v 2.1.3 Độ không sin điện áp 31 2.1.4 Độ đối xứng điện áp 32 2.2 Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp 33 2.2.1 Đánh giá chất lượng điện áp theo theo độ lệch điện áp 33 2.2.2 Đánh giá độ đối xứng điện áp 40 2.2.3 Đánh giá mức độ hình sin 42 2.3 Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp 42 2.3.1 Các biện pháp chung 42 2.3.2 Nâng cao chất lượng điện áp điều chỉnh điện áp 44 2.3.3 Các phương pháp điều chỉnh điện áp 46 2.3.4 Các thiết bị điều chỉnh điện áp 49 2.3.5 Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp 50 2.4 Kết luận chương 54 Chương III: Nghiên cứu ứng dụng bù cơng suất cho TBA 560 KVA Cao Sơn, xóm 678 55 3.1 Ý nghĩa thực tiễn hệ số công suất 55 3.1.1 Giảm giá thành tiền điện 55 3.1.2 Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật 55 3.2 Các biện pháp để nâng cao hệ số cosφ 56 56 3.2.1 Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên 3.2.2 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để 58 nâng cao hệ số công suất cosφ 3.3 Thu thập, xử lý số liệu đánh giá chất lượng điện áp 63 3.3.1 Thu thập số liệu 63 3.3.2 Đánh gía chất lượng điện áp 63 3.4 Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển cho hệ thống bù 65 3.4.1 Tính tốn, lựa chọn thiết bị tủ bù cos 65 3.4.2 Hướng dẫn sử dụng 70 3.4.3 Các thông số cài đặt 73 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vi 3.5 Kết luận chương 78 Kết luận kiến nghị 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Bách (2007): Lưới điện hệ thống điện; NXB Kho học kỹ thuật Hà Nội [2] Công ty điện lực Thái Nguyên – Điện lực Phú Lương: Báo cáo công tác sản xuất kinh doanh năm 2017 [3] Bộ Công Thương: Quy định ký thuật điện nông thôn 2006 [4] Hồ Văn Hiến: Hệ thống truyền tải phân phối điện NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2010 [5] A.S Pabla: Electric Power Distribution, 1997 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Số liệu điện thương phẩm năm giai đoạn 2013 – 2018 Bảng 1.2: Số liệu thành phần phụ tải năm 2018 Bảng 1.3.1 – 1.3.7: Số liệu công suất tác dụng công suất phản kháng số trạm biến áp điển hình Bảng 2.1: Độ lệch điện áp cho phép chế độ làm việc bình thường 31 Bảng 3.1: Số liệu đo đếm hạ áp trạm 560kVA-35/0,4kV ứng với thời điểm cực đại cực tiểu 63 Bảng 3.2: Số liệu đo đếm điện áp nguồn trạm 560kVA-35/0,4kV ứng với thời điểm cực đại cực tiểu 64 Bảng 3.3: Tụ điện bù cosφ điện áp 400[V] DAE YEONG chế tạo 66 Bảng 3.4 : Chọn kiểm tra Aptomat 66 Bảng 3.5: Aptomat hạ áp, dãy L LG chế tạo 67 Bảng 3.6: Chọn máy biến dòng hạ áp 67 Bảng 3.7: Bảng tra hệ số C/K gần 75 Bảng 3.8: Số liệu Công suất trung bình Cos Φ TBA Xóm 678 78 Bảng 3.9: Số liệu Công suất trung bình Cos Φ TBA Cao Sơn 80 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn viii DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 3.1 Hiển thị phím chức điều khiển tụ bù Mikro .69 Hình 3.2 Hoạt động PFR 72 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ix CÁC CHỮ VIẾT TẮT MBA – Máy Biến Áp HSN - Hệ số nhân TBA – Trạm biến áp Ti – Tỉ số biến dòng điện No Công tơ – Mã hiệu công tơ KCN – Khu công nghiệp BĐK – Bộ điều khiển PFR - Power Factor Regulator (Bộ điều khiển tụ bù) THD – Độ méo dạng tổng sóng hài IND – Cảm kháng CAP – Dung kháng CT - Biến dòng điện ĐTT – Điện tổn thất TLTT% - Tỷ lệ tổn thất % Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 76 Bảng 3.7 Bảng tra hệ số C/K gần C/K-value for 415V Smallest Cappasitor in (Kvar) C.T 2.5 50:5 0.35 60:5 0.29 75:5 0.23 100:5 0.17 150:5 0.23 200:5 0.12 250:5 0.14 300:5 0.07 400:5 0.04 500:5 0.03 600:5 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN 77 800:5 1000: 1500: 2000: VD: Biến dịng tín hiệu 200A/5[A], cấp tụ bù nhỏ 10[kvar]/440[V] hệ số C/K tra theo bảng 0.35 - Độ nhạy (Sensivity) Thông số thiết lập tốc độ đóng cắt, độ nhạy lớn tốc độ đóng chậm ngược lại độ nhạy nhỏ tốc độ cắt nhanh Độ nhanh hiệu ứng cho thời gian đóng ngắt tụ Ví dụ : Giá trị bước đóng nhỏ Q1st = 15[kvar]; Độ nhạy = 60s/bước + Công suất yêu cầu để đạt hệ số công suất yêu cầu là: Qrq =15[kvar] +Công suất yêu cầu để đạt hệ số công suất yêu cầu Qrq = 45[kvar] Số bước yêu cầu để đạt hệ số công suất mong muốn: Qrq/Q1st = 45[kvar]/15[kvar] = step Thời gian tác động: 60/3 = 20 sec Thời gian tác động tỉ lệ nghịch với cơng suất phản kháng u cầu - Thời gian đóng lặp lại ( Reconnenction Time): Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 78 Đây khoảng thời gian an toàn để ngăn chặn việc đóng lại tụ số cấp tụ chưa xả hết điện hồn tồn Thơng số thường đặt lớn thời gian xả cấp tụ lớn sử dụng - Cấp định mức (Rated step): Các bước PFR lập trình ngoại trừ bước 1, bước đặt ‘1’’ bước tụ nhỏ sử dụng Các bước cịn lại lập trình bội số bước Ví dụ: Nếu bước tụ sử dụng, bước 10[kvar], 10 [kvar], 20[kvar], 20[kvar], 30[kvar], 60[kvar], bước định mức 1,1,2,2,3,6 Nếu bước khơng sử dụng đặt “000’’ bước cuối lập trình thành đầu báo cố đặt “ALA’’ Trong thời gian lập trình ‘Step’’, đèn tương ứng bước chọn sáng lên Ví dụ: Đèn số “1’’ báo tín hiệu đầu “1’’ - Chương trình đóng ngắt ( Switch Prog ) Bước cho phép lựa chọn bốn chương trình điều khiển đóng cắt + Chương trình Manual (n-A): Khi chương trình chọn cấp tụ điều khiển đóng cắt thủ cơng (bằng tay) cách ấn phím ▲ UP hay ▼ DOWN Khi ấn UP cấp tụ đóng vào nhấn DOWN cấp tụ nhả + Chương trình Rotational (rot): Chương trình phương thức đóng ngắt giống chương trình điều khiển tay dựa nguyên tắc đóng – trước – ngắt – trước Khác với chương trình điều khiển tay, chương trình tự động đóng ngắt tụ theo hệ số cơng suất đặt, cài đặt độ nhạy thời gian đóng lặp lại đặt trước + Chương trình Automatic (Aut): Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 79 Chương trình sử dụng trình tự đóng ngắt thơng minh.Trình tự đóng ngắt khơng cố định, chương trình tự động chọn lựa cấp đóng thích hợp để đóng hay ngắt để có thời gian tác động ngắn với số cấp nhỏ Để cho tuổi thọ khởi động từ tụ chương trình tự động chọn bước tụ sử dụng để đóng ngắt trường hợp có hai bước tụ giống Với chương trình này, PFR tự động phát cực tính CT đóng nguồn Một cực tính CT xác định, phát thấy có phát cơng suất trở lại tất bước tụ nhả + Chương trình Four – quadrant (Eqt): Chương trình giống chương trình tự động (Aut), nhiên chương trình cho phép PFR hoạt động chế độ thu phát công suất, chế độ phát công suất, nguồn hoạt động đưa trở lại lưới nguồn lượng khác nguồn lượng mặt trời,… Nếu chương trình chọn, người cài đặt phải chắn cực tính CT phải mắc mắc sai cực tính chức không thực Đèn ‘‘Manual’’ sáng lên chương trình chọn chương trình đóng tay (n-A) Đối với chương trình “Rotational”, chương trình ’’Automatic’’, chương trình ’’Four-quadrant’’, đèn ’’Auto’’ sáng lên Ở trạng thái hoạt động bình thường, đèn báo bước trạng thái ON/OFF Khi đèn trạng thái ON (đỏ) bước đóng Khi đèn nhấp nháy nghĩa bước yêu cầu đóng tạm thời chưa thể thực yêu cầu thời gian đóng lặp lại Chú ý chế độ chương trình Rotational (Rot) hay Automatic (Aut), tất tụ ngắt PFR phát thấy có phát trả cơng suất trở lại - Giá trị giới hạn độ méo dạng tổng sóng hài THD Thơng số xác định mức cho phép THD trước có tín hiệu báo cố Chức loại bỏ cài đặt thông số ’’OFF’’ 3.5 Kết luận chương Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 80 Trong điều kiện vận hành trạm biến áp đặt vùng sâu, vùng xa huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên giải pháp sử dụng điều khiển bù cơng suất phản kháng có cấp tụ bù kiểu Mikro phù hợp cho hiệu cao Bộ PER ứng dụng cho trạm biến áp chứng minh tính ổn định khả làm việc chắn Sau thông số đo 24 giờ, TBA sau tiến hành lắp tụ bù * TBA Xóm 678 MBA 560 KVA No Cơng tơ: 1732009245 - HSN: 120.00 - Ti: 600/5 STT 10 11 12 13 14 15 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN 40 41 42 43 44 45 * TBA Cao Sơn MBA 560 KVA No Công tơ: 1732001087 - HSN: 120.00 - Ti: 600/5 STT Thời điểm Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Chất lượng điện vấn đề mang tính thời từ khoảng thập niên qua, ngày quan tâm đến Vấn đề thực mẻ, mà tồn từ buổi khởi thủy ngành điện Vấn đề trở nên mới, thời cách đặt vấn đề mang tính hệ thống hóa, tồn cục, đề cập đến vấn đề, tượng cách riêng rẽ trước Vấn đề đặc biệt quan tâm đến, không phương diện nhà cung cấp (sản xuất, truyền tải phân phối điện năng), mà phương diện khách hàng (người sử dụng) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 85 Nội dung luận văn tiến hành nghiên cứu tổng quan chung chất lượng điện huyện Phú Lương cao, trung, hạ áp giải pháp để nâng cao chất lượng điện áp, sở lựa chọn giải pháp phù hợp để cải thiện chất lượng điện cho khu vực trọng điểm huyện trồng chế biến công nghiệp xuất Luận văn lựa chọn đối tượng nghiên cứu nâng cao chất lượng điện áp cho hai trạm biến áp 560 KVA Cao Sơn xóm 678 Luận văn tiến hành nghiên cứu thiết kế kỹ thuật cho điều khiển bù cơng suất phản kháng có cấp tụ bù kiểu Mikro phù hợp cho hiệu cao Bộ PER ứng dụng cho trạm biến áp chứng minh tính ổn định khả làm việc chắn Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng giải pháp nâng cao chất lượng điện áp cho trạm biến áp hạ lại huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... vực; Chương 2: Nghiên cứu giải pháp để nâng cao chất lượng điện áp, sở lựa chọn giải pháp phù hợp để cải thiện chất lượng điện áp cho khu vực trọng điểm huyện Phú Lương trồng, chế biến cơng nghiệp. .. kỹ thuật cho giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lựa chọn Dự kiến kết đạt được: - Có thiết kế kỹ thuật cho giải pháp cải thiện chất lượng điện áp lựa chọn; - Đánh giá chất lượng điện áp sau... tài: - Nghiên cứu tiêu yêu cầu chất lượng điện áp, tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điện áp; - Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lựa chọn giải pháp ứng dụng phù hợp; - Nghiên cứu thiết