Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo thông qua khảo sát hiện trạng sử dụng thiết bị điện tử công suất trong dây chuyền sàng tuyển sẽ tiến hành đánh giá mức độ ảnh hưởng của sóng hài, phân tích tác động xấu của sóng hài đến các bộ tụ bù công suất phản kháng đặt ở thanh cái 6kV các trạm biến áp chính. Các mô phỏng bằng MATLAB sẽ được so sánh với các kết quả thực nghiệm để từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho các bộ tụ bù theo các tiêu chuẩn của IEC. Mời các bạn tham khảo!
Đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển ngành công nghiệp chế biến, chế tạo Khảo sát đề xuất số giải pháp hạn chế ảnh hưởng sóng hài đến tụ bù công suất phản kháng lưới 6k công ty sàng tuyển khu vực Quảng Ninh l Lê Xuân Thành Bộ mơn Điện khí hóa, Khoa Cơ - Điện, Đại học Mỏ - Địa chất, Email: lexuanthanh@ humg.edu.vn Tom tat: Mo rộng đại hóa thiết bị điện tử công suất thiết bị biến đối mạng điện 380V dây chuyên sàng tuyển việc đem lại hiệu tích cực vận hành lưới điện, tiết kiệm lượng đồng thời đặt vấn đê không nhỏ đảm bảo độ lưới điện, tránh nhiều hạ áp sóng hài Có nhiều ảnh hưởng thiếu tích cực cộng hưởng song song gây nên áp với tụ bù công suất phản kháng tượng xấu cần nghiên cứu để hạn chế Bài báo thông qua khảo sát trạng sử dụng thiết bị điện tử công suất dây chuyên sàng tuyển tiễn hành đánh giá mức độ ảnh hưởng sóng hài, phân tích tác động xâu sóng hài đến tụ bù cơng suất phản kháng đặt 6kV trạm biến áp Các mơ MATLAB so sánh với kết thực nghiệm để từ đề xuất giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho tụ bù theo tiêu chuẩn IEC Những kết luận khuyến nghị để cải thiện trạng vận hành tụ bù công suất phản kháng cơng ty sàng tuyển than có ảnh hưởng sóng hài Keywords: lưới điện 6kV, dây chuyên sàng tuyển, cộng hưởng song song, sóng hài, MATLAB Hién trang va ảnh hướng cua sóng hài gây thiết bị biến đối tới dây chuyển sang tuyén 1.1 Khái lược yêu cầu sóng hài lưới điện cơng nghiệp khai khống Các nghiên cứu cơng bồ tài liệu hội đồng điện giới [7] [9] déu nha tri việc sử dụng thiết bị điện tử công suất lưới hạ áp như: biến đổi điện tử công suất (AC-DC, DC-DC hay DC-AC), biến tần, tự động điều chỉnh tốc độ động ADS, khởi động mềm nguyên nhân làm phát sinh sóng hài lưới điện Khi lưới điện xuất sóng hài, tùy theo mức độ độ lớn độ méo sóng hài TH mà lưới điện gặp tác động tiéu cuc sau [2], [4], [7], [8]: - Tác động làm sai lệch hệ thống đo đếm đại lượng điện, từ làm hệ thống bảo vệ rơle tác động nhằm lẫn; - Làm giảm tuổi thọ máy biến áp, động điện hiệu ứng phát nóng phụ bề mat (skin effect) phát nóng điện mơi; - Làm tăng phát nóng, giảm hiệu suất hay gây dao động hạ tần số học - Có thê phá hủy hạn chê kha vận hành tụ bù công suất phản kháng làm xuất hiện tượng cộng hưởng nối tiếp cộng hưởng song song; Do ảnh hưởng đáng kê nói mà tổ chức quản lý vận hành điện thể giới IEC, IEE Liên bang Nga quy định [7], [9]: - Độ méo sóng hài dịng điện tất lưới điện không 5% - Nguồn gây sóng hài lưới điện gồm: Các thiết bị điện tử công suất sử dụng biến đổi AC/DC, DC/DC: Các máy biến áp làm việc với mạch từ chế độ bão hòa từ Theo IEC 61000 [9], với tât loại lưới điện, biển dạng riêng rẽ thành phần hài không vượt q 3% tổng méo sóng hài khơng vượt 5% Tiêu chuẩn tiết độ méo sóng hài cho phép lưới hạ áp nêu bảng I Kỷ yếu Hội thảo Khoa học - 2021 79 Đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển ngành công nghiệp chế biến, chế tạo Bảng Giới hạn biến Hài lẻ phi bội Hài bậc lẻ bội Bac hai(h) | % cho phép | Bachai(h) | 5 II 15 13 2,5 21 17 1,6 >21 19 1,2 23 1,2 25 1,2 dạng sóng hải lưới điện Hai chan % cho phép | Bachai(h) | 1,2 0,3 0,2 0,2 10 12 >12 % cho phép 1,6 0,5 0,4 0,4 0,2 0,2 02+05 1.2 Thực trạng sử dụng thiết bị biến đổi dây chuyền sàng tuyển khu vực Quảng Ninh Trong năm vừa qua, song song với tiên trình đại hóa lưới điện, thiệt bị điện tử cơng suất sử dụng ngày nhiều dây truyền sàng tuyển Hai loại thiết bị phổ biễn thường sử dụng khởi động mềm biến tần Thống kê số lượng thiết bị điện tử công suất số dây chuyền sàng tuyển công ty than tuyển than cho bảng Rõ ràng việc sử dụng nhiều thiết bị điện tử công suất tất yêu gây ảnh hưởng xấu phát sinh sóng hài dịng điện Phần báo phân tích kỹ ảnh hưởng Bảng Thống kê thiết bị điện tử công suất dây chuyền sàng tuyên STT | Tên mỏ Cao Son Cọc Núi TT Gai Loại | Biên Khởi Sáu Biên Khởi Béo Biến Khởi Hòn | Biên Khởi thiết tân động tân động tân động tân động bị mêm | mêm | mêm | mêm | Cấp điệnáp | Số lượng | Ghi 380V 18 04 biên tân trung áp 380V,6kV 03 KĐM trung áp 380V, 6kV 52 01 biên tân trung áp 380V ,6kV 14 02 KĐM trung áp 380V 22 02 biên tân trung áp 380V 12 380V 26 380V II 1.3 Đánh giá trạng sóng hài thiết bị biến đổi dây chuyền sàng tuyển Các thống kê bảng cho thấy loại thiết bị biến đổi dùng phổ biến lưới điện 380V 6kV dây chuyên sàng tuyên chủ yếu biến tần Để đánh giá ảnh hưởng biến tần sóng hài phát sinh biến tần, tiến hành mô MATLAb, đồng thời so sánh với kết đo thực nghiệm, chi tiết thể hình 1, 2, tổng hợp bảng Kỷ yếu Hội thảo Khoa học - 2021 80 Đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển ngành công nghiệp chế biến, chế tạo Yiew Simulation - Format Tools °:f' Help + Bo Bien tan dieu khien Dong “5‹=:| = fi Normal phan DJ gá |) 33 BBE SS co KDB signal angle Ghuoi x| lờ Edit ¬hiœkMẽ' RMS Vab voltage Mm File tich Fourer dieu khien PVM wm* In1 Step pu.) In1 Inz Triangular sin weave Inz Ins chinh dien - x i€ Khoi Dieu Hình Mơ hệ Biến tần - Động co KDB Các kết bảng cho thây hầu hết dây chuyển sàng tuyển sử dụng biến tân gây nên vi phạm sóng hài, THD thiết bị đo đâu vào (trước biến tần) vượt giới hạn 5%, điều có nghĩa sóng hài phát sinh thiết bị điện tử công suất phát ngược lưới Điều gây hỏng hóc, thâm chí phá hủy số thiết bị điện quan trọng lưới [1], [4] Sau đánh giá chi tiết ảnh hưởng sóng hài với tụ bù cơng suất phản kháng lưới điện 6kV mỏ điển hình khu vực Quảng Ninh v 23956 v @396.1 v @ ụ ^^ 56x 179 60x@ 56 x - + (›396.1 3v 3A L1 12 lƑ—) l¡ -lc =0 I" Ip =le C | I | 3h = Utility I | Rs J | Transformer = VED PF Cap +4 _—_ Hình So dé thay thé b6 tu bi cong suat phan kháng lưới [13] Trên hình 4, tổng trở thành phan cảm kháng tương đương coi mắc song song với nguôn hài, điều gây tượng xuất mạch điện cộng hưởng song song, tính tới cộng hưởng sóng hài có tần số khác tân số bản, dung lượng tụ bù tính biểu thức [2], [3] [14] Kỷ yếu Hội thảo Khoa học - 2021 82 Đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển ngành công nghiệp chế biến, chế tạo Q ay = 100 a JS (1) SC Trong f; f¡ tương ứng tần số cộng hưởng tần số bản; Ssc Qcap công suất ngắn mạch biểu kiến dung lượng định mức tụ (MVA, kVAr) Khi dung lượng tụ băng giá trị tính (1), tượng cộng hưởng xảy với tần số f Để tính tốn S¿‹ sử dụng sơ đồ thay hình 5, thực lập trình MatLab nhu hinh | @& net —— Editor File - F:\Luan an Text Cell Edit D œKMH' #Z | *Ell 41 iH| ot od 4a- 5— MY Cable unet=input(' u2=input(' toan Cable put(' r A A gia input(' dien ap chieu dai re 20 — +z2crav=rcruvz (k*k*1DDD}] ee lo xZemv=xermv/ (k*k*1000) gr ros Unet thu (UV) = (Kkà] = cap Inet xemv=input(' % tinh toan sntr=input(' vk=4; nhap MBA nhap = remy, xemy, sntr,relv,xc a Ll (V) ‘ye = '}z '}z '}; ='); "5 '}¿z tri gia MBA = day/kon gia nhap cho ciay/km day dien tri dien ¬ tro x10°-3 khang x10°-3 Remy = ')3 Xcrmwv = '}¿z ¿ - chinh cong cua suat | Hình Sơ thay thê đê tính S:‹ lưới điện | phia 35KV tro khang lo 24— isi ax mm tri tri cam SS) le =u lov net input(' 17 ed x ^ dien % tinh toan MV cable mput(' 22 ' nhap gia r2knet=0.1*x2knet: x —- x | sles) Bì đà B7 lì ( zknet=(1.1*unet]Z(1.232*inetrt*10DD)¿ z2knet=zknet/ (K*K]z xZknet=22knet*0.995; 16 19 Help unet/uz; Stinh 14 slid nhap inet=input('nhap 13 — hien\Success\Ssc_Calculation.m* Window =Ssc_Caculation(a, unet, uz, inet, qaisp(k);: — — — thuc Desktop imshow (a): 15 LV + dang lứa & => | &ì imread('net.jpa'): k= ¬ [1.0 £ An Debug ‹- | a) MV/LYV Tools i) ll 12 th = = 6— ^ { ) Transformer a LXT\Luan - function =|—= Vy Go x na mo MBA(kKVA) = ')e Ssc_Caculation Ln 22 Col 33 a “| Hình Lập trình Matlab tinh Ssc oA A ` ^ + 2.2 Đánh giá tác động sóng hài tụ bù cơng suất phản kháng Căn biêu thức I, kêt hợp với lập trình tính Š:se ứng với thơng sơ tương ứng lưới điện, khảo sát với sóng hài từ bậc trở lên, kêt thu đặc tuyên hình Figure Fie Edt I(=Ilc3 View Insert Tools Desktop Window Help Oereesge hb S% CS €?; S© O08 or x10'° —-_—- Q, apaoitor Sh LIMIT FOR CAPACITOR BANKS s C3 PARALLEL RESONANCE S=11000KVA S=1000KVA Ex of CaoSon 1440kVAr 100 150 200 2c0 harmonic sx) sso trequecy(Hz) 400 Hình Đặc tính cộng hưởng song song tụ bù Từ đặc tính hình thấy, tương ứng với giá trị bù công suất phản kháng lưới điện 6kV mỏ Quảng tần số sóng hài gây nên cộng hưởng phá hủy tụ Ví 450 soo cơng suất Ninh, có dụ với mỏ phản kháng lắp đặt tụ thể dễ dàng xác định Cao Sơn (hiện lắp 24 tụ bù công suất phản khang, dung lượng tụ 60kVAr), vận hành toàn dàn máy thời tụ, có thê biến áp trạm hồn biến tượng toàn xảy tượng dải từ 1000kVWA đến áp (2 máy 6300kVA) xấu tụ bù cộng hưởng ứng với sóng 11000kVA Đối chiếu với thấy vận hành cơng suất phản kháng hài bậc bậc công suất biểu I máy hoàn lưới điện CS kiến tồn xuất xuất sóng hài bậc bậc Kỷ yếu Hội thảo Khoa học - 2021 83 Đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển ngành công nghiệp chế biến, chế tạo Các khảo sát lưới, dễ dàng gây phá hủy tụ bù công họa tượng áp, cho thấy nêu xuất sóng hài có tham số phù hợp tượng cộng hưởng song song, làm xuất suất phản kháng lưới điện 6kV[1 1], [12] Hình không chọc thủng cách điện tụ mà áp cịn với thơng số áp có thê minh gây đứt cầu chì cao áp bảo vệ đầu tụ Hình Hình ảnh Xquang dây chảy cầu chì bị đứt tác động cộng hưởng song song [10] Kết luận, kiến nghị hướng nghiên cứu tương lai Như qua nghiên cứu thầy tượng cộng hưởng song song thực nguy hại khả vận hành lưới điện nói chung tụ bù cơng suất phản kháng nói riêng Để hạn chế loại trừ tác động tiêu cực này, có thê thực số giải pháp kỹ thuật sau : - Căn đặc tuyến xây dựng (hình 7) cần khảo sát, thiết kế lắp đặt để cho giá trị tụ bù công suất phản kháng không thuộc vùng gây nên tượng cộng hưởng song song - Áp dụng giải pháp kỹ thuật đại thiết kế, lắp đặt lọc (thụ động, tích cực [1] [ð] [4] [5] [9]) để hạn chế loại bỏ toàn ảnh hưởng sóng hài - Tiến hành đo, khảo sát, tương ứng với thông số tải (công suất trạm biến áp chính) để có nhìn đăn với bậc hài gây cộng hưởng thiết bị lưới điện [1], [2] Hình minh họa điển hình Điều địi hỏi công ty than vùng Quảng Ninh phải thường xuyên kiểm tra, giám sát có quan tâm tích cực tới chất lượng điện lưới điện nói chung dây chuyên sàng tuyển nói riêng as es DœM&ẽ x 10° 19900 a hà i 2đ01 %6 £?® #£ OB Mo Deo Nai i 20, i 008đ Sai (RVA) i 3506 sO i 40g Soins Dee x 10° j 4800 3000 hà ®&@A£?® Mo Gao Son i 4000 i 5000 Shai (RVA) # OB i e000 80 DœMHẽ h ®&£?® # đEl mĩ x 10° j 7000 2800 Mo Goc Sau i 3000 i 3800 i 4000 i 4500 Sia (VÀ) i S000 S500 : i 8000 6500 Hình Đặc tính hỗ trợ giúp tránh tượng cộng hưởng song song ứng với bậc sóng hài TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Xuân Thành, 2014 “Ảnh hưởng biến tân trực tiếp tới chất lượng điện lưới trung áp 6kV mỏ lộ thiên” Tạp chí khoa học công nghệ Mỏ số năm 2014 [2] Lê Xuân Thành, (2015) “Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện mạng 6kV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh”, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Mỏ-ĐỊa chất Kỷ yếu Hội thảo Khoa học - 2021 84 Đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển ngành công nghiệp chế biến, chế tạo [3l Lê Thị Thu Uyên (2011), Ung dụng lọc tích cực dé giảm sóng hài cho lưới điện nhà máy xi măng Tây Ninh, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [4] Alexander Kusko, Sc.D., P.E; Marc T.Thompson, PhD (2007), Power quality in Electrical Systems, Mc Graw Hill [5] Bhende C N., S.Mishra (2006), TS-fuzzy-controlled active power filter for load compensation, JEEE, Transactions on Power Deliv,21, pp 1459-1465 [6] Chennai Salim, Benchouia Mohamed Toufik (2011), Intelligent Controllers for Shunt Active Filter to Compensate Current Harmonics Based on SRF and SCR Control strategies, International Journal on Electrical Engineering and Informatics, Vol3 [7] GOST 13109 97 (1997) Electric energy Requirements for quality of electric energy in general purpose networks [8] Hamed S.A and B.J.Chalmers, (1990), Analysis of variable controlled induction motors Proc Inst Elect Eng., pt.B, vol 137, no3 [9] IEC 61000 - series standards [10] Jidong Wang (2009), Simulation filter, International Journal of Sciences and engineering, Volume 3,N°1, pp 942-955 [11] Sing B., K Haddad, A Chandra active filter for harmonics and reactive power pp 133-138 phase [12] active Chaoui A F.Krim, filter for power J.P.Gaubert, voltage thyristor of three-phase three-wire shunt active power techniques of automatic Control & Computer (1998), A new control approach to three-phase compensation, JEEE,Trans Power Syst.13(1), L Rambault quality improvement, (2008), DPC Elvisier Electric controlled Power three- and Energy Systems 30 [13] Thomas M Blooming, P.E and Daniel J Carnovale, P.E IEEE White Paper Capacitor Application Issues [14] Ewald F.Fuchs, Mohamad A.S Masoum, “Power quality in electrical machines and power system”, AP publisher, March 2008 Ky yéu H6i thao Khoa hoc - 2021 85 ... ngành công nghiệp chế biến, chế tạo Các khảo sát lưới, dễ dàng gây phá hủy tụ bù công họa tượng áp, cho thấy nêu xuất sóng hài có tham số phù hợp tượng cộng hưởng song song, làm xuất suất phản kháng. .. cộng hưởng song song tụ bù Từ đặc tính hình thấy, tương ứng với giá trị bù công suất phản kháng lưới điện 6kV mỏ Quảng tần số sóng hài gây nên cộng hưởng phá hủy tụ Ví 450 soo cơng suất Ninh, ... bình thường lưới điện cua cac trang bi dién 6kV Đánh giá tác động sóng hài tụ bù công suất phản kháng 6kV công ty than 2.1 Sơ đồ thay mô đánh giá tượng cộng hưởng song song tụ bù có sóng hài Hiện