4.2.1. Giới thiệu chung
Trong quá trình cung cấp điện năng, một số phụ tải có nhu cầu được cung cấp công suất phản kháng, mặc dù không sinh ra công, nhưng cần thiết để tạo ra từ trường, một yếu tố trung gian trong quá trình chuyển hóa điện năng.
Sự truyền tải công suất phản kháng trên đường dây cũng như trong máy biến áp sẽ làm xấu đi các chỉ số kinh tế - kỹ thuật của mạng điện. Do đó vấn đề đặt ra là giảm sự truyền tải CSPK trên đường dây và các phẩn tử có dòng điện chạy qua.
Để giảm truyền tải công suất phản kháng trong mạng điện, có thể đặt các thiết bị bù một chiều (dùng tụ điện tĩnh bù ngang) hoặc thiết bị bù hai chiều (máy bù tĩnh - SVC hay máy bù đồng bộ) nhằm cung cấp thêm công suất phản kháng cho mạng điện tại các vị trí gần phụ tải gọi là bù công suất phản kháng.
4.2.2.Sự điều chỉnh hệ số công suất
Ta thấy công suất toàn phần và công suất phản kháng đã giảm từ S1 xuống S2 và từ Q1 xuống Q2 (vì được cung cấp một lượng Qbù cho phụ tải). Tất nhiên dòng công suất phản kháng chạy trên đường dây sẽ giảm và giảm được tổn thất công suất trên các phần tử của mạng điện từ chổ đặt thiết bị bù cho tới nguồn (bao gồm đường dây phân phối, trạm giảm áp, đường dây truyền tải).
4.3. Các phương pháp bù công suất phản kháng lưới điện phân phối4.3.1.Bù bằng tụ điện tĩnh 4.3.1.Bù bằng tụ điện tĩnh
Tụ điện tĩnh vận hành tương đối đơn giản, ít sinh sự cố. Nếu trong lúc vận hành một tụ điện nào đó bị hư hỏng thì toàn bộ số tụ điện còn lại vẫn tham gia vận hành như bình thường. Tụ điện có điện áp dưới 1000V được sản xuất loại một pha và ba pha công suất từ 4,5 kVAr đến 50kVAr. Tụ điện có điện áp trên 1000V được sản xuất một pha công suất từ 13 đến 75kVAr.
Tụ điện áp thấp có ưu điểm lớn là nó được đặt sâu trong các mạng điện hạ áp xí nghiệp, gần ngay các động cơ nên làm giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện áp rất nhiều. Nhưng nhược điểm của tụ điện hạ áp là giá tiền 1 kVAr đắt hơn tụ cao áp.
4.3.2.Bù ngang
Đối với lưới điện phân phối, để bù công suất phản kháng người ta thường dùng tụ điện tĩnh mắc song song với đường dây. Đây chính là phương pháp bù ngang, làm thay đổi đặc
tính của một tải cảm vì nó phát ra dòng điện sớm pha chống lại thành phần chậm pha của dòng tải phản kháng tại điểm đặt tụ bù. Khi thực hiện bù ngang trên đường dây thì độ lớn của dòng điện nguồn có thể giảm đi, hệ số công suất được cải thiện và do đó sụt áp giữa nơi phát và nơi nhận cũng giảm theo.
Vì vậy đối với lưới điện phân phối người ta sử dụng phương thức bù ngang bằng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng trực tiếp cho phụ tải.
4.3.3.Bù cố định và bù điều chỉnh theo chế độ làm việc
Bù cố định là bù chung cho mọi chế độ, nghĩa là các thiết bị bù đấu cứng vào lưới phân phối và được tính toán sao cho thỏa mãn mọi chế độ vận hành, trong vận hành các thiết bị bù này không điều chỉnh được.
Bù điều chỉnh là đặt bù cho từng chế độ vận hành, nghĩa là các thiết bị bù có thể thay đổi khả năng làm việc theo yêu cầu của từng chế độ, trong vận hành các thiết bị này có thể điều chỉnh công suất được.
Bù cố định có suất đầu tư rất thấp, ít sự cố, nhưng chỉ tính toán công suất bù ở chế độ cực tiểu để tránh hiện tượng quá bù. Vì vậy không đáp ứng được công suất phản kháng ở các chế độ khác. Bù điều chỉnh thì đáp ứng được nhu cầu công suất phản kháng ở mọi chế độ nhưng có suất đầu tư rất cao và dễ xảy ra sự cố.
4.4. Bù tự nhiên lưới điện phân phối
Cấu trúc lưới điện phân phối và phương thức vận hành hệ thống không hợp lý, phụ tải các pha bất đối xứng sẽ làm tăng tổn thất và tiêu thụ công suất phản kháng lớn hơn thực tế. Chính vì vậy cần nghiên cứu bù tự nhiên trước khi bù nhân tạo để khắc phục các thiếu sót trong quản lý, vận hành, phân phốinhằm hạn chế tiêu thụ công suất phản kháng quá mức, biện pháp này không đòi hỏi vốn đầu tư mà phụ thuộc tính toán và quản lý vận hành lưới điện phân phối. Tuỳ theo tình hình cụ thể mà ta lựa chọn và phối hợp các biện pháp sau đây:
4.4.1. Điều chỉnh điện áp
Điều chỉnh điện áp ta có thể thực hiện các biện pháp sau:
- Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện kích từ
- Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và của máy biến áp giảm áp bằng các đặt đầu phân áp cố định hoặc điều áp dưới tải.
- Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh và máy biến áp bổ trợ.
dùng bộ tụ điện, máy bù đồng bộ hoặc động cơ điện đồng bộ có điều chỉnh kích từ.
- Đặt thiết bị bù dọc trên đường dây để thay đổi điện kháng đường dây nhằm thay đổi tổn thất điện áp.
- Đối với mạng điện phân phối trực tiếp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ, nên quá trình điều chỉnh điện áp được chia theo thời gian thành ba giai đoạn là điều chỉnh sơ cấp, điều chỉnh thứ cấp và điều chỉnh cấp ba.
+ Điều chỉnh sơ cấp là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi nhanh và ngẫu nhiên điện áp của thiết bị điều chỉnh điện áp máy phát điện và các máy bù tĩnh. + Điều chỉnh sơ cấp thực hiện tự động trong thời gian và chục phần trăm giây. Điều chỉnh sơ cấp nhằm mục đích giữ điện áp lưới điện ở mức an toàn, tránh nguy cơ sụt áp trong chế độ vận hành bình thường và nhất là khi có sự cố.
+ Điều chỉnh thứ cấp để đối phó với các biến đổi chậm của điện áp. Điều chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉnh định của các thiết bị điều chỉnh sơ cấp trong miền nó phụ trách và điều chỉnh các tụ bù, các kháng điện và các máy biến áp điều áp dưới tải trong từng miền. Quá trình này kết thúc trong vòng 3 phút. Mức điện áp trong mổi miền được điều chỉnh bằng một hệ thống điều chỉnh thứ cấp riêng. Hệ thống này tác động nhanh và có phối hợp với các nguồn công suất phản kháng trong miền.
+ Điều chỉnh cấp 3 để điều hoà mức điện áp giữa các miền điều chỉnh thứ cấp, với mục đích tối ưu hoá mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn kinh tế và an toàn. Quá trình này có thể thực hiện bằng tay hay tự động. Thực hiện nhiệm vụ này do hệ thống điều độ trung tâm đảm nhiệm. Điều chỉnh điện áp miền có thể là điều chỉnh tập chung tại các trung tâm cấp điện và củng có thể điều chỉnh cục bộ trực tiếp tại các hộ tiêu thụ.
4.4.2. Lựa chọn các phương án vận hành tối ưu
Lựa chọn cấu trúc sơ đồ cung cấp điện hợp lý, đưa các trạm biến áp phân phối vào sâu phụ tải để giảm bán kính cung cấp điện của lưới điện hạ áp. Biện pháp này chủ yếu sử dụng trong giai đoạn quy hoạch, thiết kế và có ảnh hưởng lớn đến toàn bộ hệ thống cung cấp điện. Khi các trạm biến áp quá tải cần cấy thêm trạm sẽ kinh tế hơn là nâng công suất các trạm biến áp.
Cân bằng phụ tải: Đa số hệ thống điện phân phối là 3 pha, được thiết kế để vận hành ở chế độ cân bằng. Khi phụ tải các pha không cân bằng làm tăng các thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không của dòng điện. Các thành phần này gây tác động xấu như: làm tăng các loại tổn thất trong
động cơ và máy phát, gây dao động mômen quay ở các máy điện xoay chiều, gia tăng độ gợn sóng trong các bộ chỉnh lưu, làm cho các thiết bị điện hoạt động không đúng chức năng, làm tăng bão hòa từ cho các máy biến áp và dòng trung tính vượt quá mức cho phép. Một số thiết bị (bao gồm nhiều loại thiết bị bù) làm việc phụ thuộc vào việc vận hành cân bằng để hạn chế các sóng hài. Tất cả các vấn đề trên sẽ gây nên sự tiêu thụ công suất phản kháng không hợp lý ở các phụ tải. Vì vậy cần phải thường xuyên cân bằng phụ tải trên các pha để khắc phục các vấn đề trên nhằm giảm bớt sự tiêu thụ công suất phản kháng.
Hoán chuyển các máy biến áp non tải với máy biến áp quá tải để đảm bảo các máy biến áp vận hành không bị non tải, không tải hay quá tải, giúp cho sự tiêu thụ công suất phản kháng của máy biến áp hợp lý hơn, bởi vì thành phần công suất phản kháng tiêu thụ để tản từ trong máy biến áp phụ thuộc vào tải.
4.5. Bù kinh tế lưới điện phân phối
Trong lưới điện phân phối, sự lưu thông của dòng công suất phản kháng gây ra tổn thất công suất và tổn thất điện năng, một trong những biện pháp giảm tổn thất này là phân bố lại dòng công suất phản kháng bằng cách bù công suất phản kháng, bù cho mục đích này gọi là bù kinh tế. Bù kinh tế chỉ được thực hiện khi nó thực sự mang lại lợi ích, nghĩa là lợi ích kinh tế mà nó mang lại phải lớn hơn chi phí lắp đặt và vận hành của trạm bù.
61
CHƯƠNG V
KHẢO SÁT ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG
5.1. Khái quát đường dây phân phối tại Thành phố SÓC TRĂNGLưới điện trung, hạ áp thuộc Điện lực Thành phố Sóc Trăng trong 10 năm qua (2009–2019) đã phát triển vượt bậc. Năm 2009 phụ tải của Điện lực Thành phố Sóc Trăng chỉ được cấp nguồn bởi TBA truyền tải 110kV – 2x25MVA (TBA 110kV Sóc Trăng), đến nay TBA truyền tải 110kV này đã được nâng lên 2x40MVA và đang đầy tải. Song song với sự phát triển của phụ tải thì khối lượng đường dây trung, hạ áp và TBA cũng phát triển theo để đáp ứng yêu cầu cung cấp và phân phối điện. Đường dây trung áp: Các đường dây trung áp thuộc Điện lực TP Sóc Trăng quản lý đều lấy nguồn từ TBA 110kV Sóc Trăng, gồm có 10 phát tuyến, trong đó có 8 phát tuyến đang vận hành và 2 phát tuyến dự phòng [8], cụ thể như sau:
+ Tuyến 471: Đây là tuyến đi trong nội ô TP Sóc Trăng cấp điện cho các phụ tải ưu tiên như: Tỉnh ủy, UBND Tỉnh, Bệnh viện, Đài truyền hình… có tiết diện dây là 3xAsXV 185+A185, với chiều dài 9,14 km.
+ Tuyến 473: Dự phòng.
+ Tuyến 475: Đi trong nội ô TP Sóc Trăng cấp điện cho phường 2 và một phần phường 1. Đường dây có tiết diện dây là 3xAC240+AC240, với chiều dài 5,64 km.
+ Tuyến 477: Dự phòng.
+ Tuyến 479: Đi ven TP Sóc Trăng cấp điện cho phường 3, một phần phường 4, phường 5 và xã Phú Tâm huyện Châu Thành. Đường dây có nhiều tiết diện dây khác nhau là 3xAC240+AC240 (2,59km); 3xA240+336MCM (2,4km); cáp ngầm CXV240
(0,171km); 3xAC240+AC120 (3,2km); 3xA185+AC95 (2,08km), với tổng chiều dài 10,44km.
+ Tuyến 472: Đi trong nội ô TP Sóc Trăng cấp điện cho phường 2, phường 5 và một phần phường 1. Đường dây có nhiều tiết diện khác nhau trên đường trục, cụ thể là
3xAC240+AC240 (1,4km); 3xAC240+336MCM (1,11km); 3xAC185+AC120 (2,71km); cáp ngầm EXV 240 (0,36km); 3xAC185+AC120 (1,45km), với tổng chiều dài 7,03km.
+ Tuyến 474: Đi vùng ngoại ô TP Sóc Trăng cấp điện cho phường 8, các xã
Phú Tâm, Mỹ Xuyên. Đường dây có nhiều tiết diện khác nhau trên đường trục, cụ thể là 3xAC240+AC185 (1,86km); 3xAC240+AC120 (2,08km); 3xAC185+AC120 (4,16km), với tổng chiều dài 8,1km.
+ Tuyến 476: Đi bên phải Quốc lộ 1A hướng về Châu Thành, đồng thời cấp điện cho Khu công nghiệp An Nghiệp. Đường dây có tiết diện dây là 3xAC240+AC120, với chiều dài 12,06 km.
+ Tuyến 478: Đi bên trái Quốc lộ 1A hướng về Châu Thành, đồng thời cấp điện cho Khu công nghiệp An Nghiệp, có tiết diện dây là 3xAC185+AC95, với chiều dài 11,63km.
+ Tuyến 480 : Đi trong nội ô và ngoại ô TP Sóc Trăng cấp điện cho phường 2,
phường 9 và các xã Phú Tâm, Mỹ Xuyên, Mỹ Tú. Đường dây có nhiều tiết diện dây khác nhau là 3xAsXV185+336MCM (3,34km); 3xAC185+AC120 (1,35km); 3xAC185+2xAC120 (2,46km); 3xAC185+2xAC120 (2,71); 3xAC120+2xAC120 (3,39km), với tổng chiều dài 13,25km
61 HƯƠNG V: KHẢO SÁT ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG
-
5.1.1. Sơ đồ thay thế đơn tuyến đường dây 471ST
CHƯƠNG V: KHẢO SÁT ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG
-
SVTH: Lưu Văn Hậu Em MSSV:
1582010022 62
5.1.2. Sơ đồ đơn tuyến chi tiết đường dây 471ST
(Bản vẽ được kèm theo tài liệu này)
5.1.3. Thông số hệ thống
Cấp điện áp 3 pha: 22 kV Cấp điện áp 1 pha: 12,7 kV Hệ số công suất: cosϕ= 0.84 Tần số: 50 Hz
5.1.4. Thông số dây dẫn và thông số phụ tải trên tuyến 471ST Thông số dây dẫn 471ST Thông số dây dẫn
Dây AC-240 sử dụng cho tuyến chính và dây AC-120 làm dây trung tính. Dây AC-185 sử dụng cho tuyến nhánh
Bảng 5.1 Thông số dây dẫn tuyến 471ST
3
m
3
5.2. Tính toán đường dây phân phối tuyến 471ST 5.3. Tính cảm kháng đường dây
Đường dây 3 pha sữ dụng là loại 3 pha 4 dây, các dây pha bố trí trên cùng một mặt phẳng ngang khoảng cách giữa các pha là:
Dab= 1m , Dbc= 1,4m , Dac= 2,4.
Khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là:
Dm =Dab . Dbc . Dac = 3 1.1,4.2,4=1,498m - Dây AC - 185 (3 pha)
Ds= 0,768.R (tra theo 37 sợi)
⇒ Ds= 0,768.19= 7,296 (mm) 2 ⇒ L= 2.104.ln D = 2.104.ln 1,498 1,0653(H/km) m 3 ⇒ X= 2. f .L= 2.50.1,065.10 = 0,335/ km - Dây AC - 240 (3 pha)
Ds= 0,768.R (tra theo 37 sợi)
⇒ Ds= 0,768. 21,9= 8,41 (mm)
⇒ L= 2.104.ln D = 2.104.ln 1,498= 1,036.103(H/km)
2 6 2 6
Bảng 5.3 Tổng hợp tổn thất trên toàn bộ tuyến 471ST
Vậy tổng tổn thất trên tuyến 471ST là:
∆P=
107,71 (kW)i i1
∆Q
Q = 294,17 (kVAr)5.2.2. Tính toán bù công suất phản kháng
Tuyến 471ST cung cấp cho một số phụ tải tại trung tâm Thành phố SÓC TRĂNG nên độ tin cậy và chất lượng điện cần được duy trì ở mức tốt nhất có thể. Hệ số
công suất hiện tại của tuyến là cosϕ1=0,84 và hệ số công suất cần đạt là
cosϕ2= 0,95. Ta có thể đặt thêm tụ bù để nâng cao hệ số công suất.
Ta có:
•
- Công suất tải toàn tuyến: S= 6079,383+ j3948,351 (kVA) cosϕ1= 0,84 ⇒ tgϕ1= 0,65
cosϕ2= 0,95 ⇒ tgϕ2= 0,33
- Lượng công suất phản kháng cần bù để nâng lên hệ số công suất cosϕ 0,95 là:
Qbù= P(tgϕ1tgϕ2 )= 6079,383.(0,65 0,33)= 1945,4 (kVAr) Vậy ta chọn bộ tù có dung lượng 2100 kVAr.
CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG PSS/ADEPT
66
CHƯƠNG VI
TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG PSS/ADEPT
6.1. Mô phỏng lưới điện phân phối trên PSS/ADEPT
6.1.1. Sơ đồ đơn tuyến chi tiết tuyến 471ST mô phỏng trên PSS/ADEPT
6.1.2. Nhập các thông số sử dụng trong tuyến 471ST
Mở Menu Network > Properties và nhập các giá trị vào hình như sau:
Hình 6.2: Hộp thoại Network Properties
Đồ thị phụ tải sử dụng trong sơ đồ mô phỏng
(Số liệu từ Công ty Điện lực Thành phố SÓC TRĂNG)
Xây dựng hằng số kinh tế
(Các số liệu sau đây thu thập từ công ty điện lực Thành phố SÓC TRĂNG) Hệ thống sử dụng đơn vị không tên, nên ta nhập các giá trị theo tính nhất quán giữa các con số là được. ( ví dụ ta nhập 1369 nghĩa là 1369 đồng).
Ta mở Menu Network > Ecomonics và nhập các giá trị như sau:
Hình 6.3: Hộp thoại Ecomonics
Trong đó:
Giá mua 1kWh là 1116 đồng, Giá bán 1kVar là 1369 đồng, tỉ lệ gia tăng giá điện là 0,06, tỷ số trược giá là 0,12, thời gian hoàn vốn là 10 năm, giá lắp đặt tụ cố
