- Hà Nội, ngày 30 tháng 3 năm 2014 Học viên Nguyễn Tuyển Tiến DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CCĐ Cung cấp điện CLĐA Chất lượng điện áp CLĐN Chất lượng điện năng CSPK Công suất phản kháng CSTD Công suất tác dụng ĐADT Điều áp dưới tải ĐCĐA Điều chỉnh điện áp ĐCĐB Động cơ đồng bộ ĐCKĐB Động cơ không đồng bộ HTĐ Hệ thống điện LPP Lưới phân phối MBA Máy biến áp TCTĐL Tổng công ty Điện lực TTN Thứ tự nghịch TTT Thứ tự thuận TĐĐCĐA Tự động điều chỉnh điện áp TĐKT Tự động điều chỉnh kích từ ĐVTĐ Đơn vị tương đối DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sự biến đổi đặc tính momen của động cơ điện không đồng bộ khi điện áp thay đổi. - Hình 1.3: Sự ảnh hưởng của điện áp đối với công suất. - Hình 1.6: Sơ đồ thay thế dòng điện dọc theo đường dây có phụ tải phân bố đều. - Hình 1.7: Sơ đồ that thế MBA 3 cuộn dây. - Hình 1.9: Sơ đồ thay thế của đường dây có 3 phụ tải. - Hình 2.1: Sơ đồ dạng hình tia cổ điển. - Hình 2.4: Sơ đồ phân phối dạng đường có trục phân nhánh. - Hình 2.5: Sơ đồ phân phối dạng đường trục có phân nhánh cải tiến. - Hình 2.7: Sơ đồ phân phối dạng mạch vòng. - Hình 2.8: Sơ đồ phân phối dạng đường dây kép. - Hình 2.9: Sơ đồ sử dụng đối với các trạm biến áp không có thanh cái ở phần điện áp cao. - Hình 2.11: Sơ đồ thay thế máy biến áp. - Hình 2.12: Điều chỉnh điện áp theo tín hiệu U. - Hình 2.13: Điều chỉnh điện áp theo tín hiệu I. - Hình 3.1: Véc tơ công suất trước và sau khi bù. - Hình 3.4: Sơ đồ mạng hình tia. - Hình 3.5: Sơ đồ mạng đường có trục phân nhánh. - Hình 4.1: Màn hình giao diện của chương trình PSS/ADEPT 5.0 Hình 4.2: Cửa sổ Equipment List View của chương trình PSS/ADEPT Hình 4.3: Cửa sổ Progress View của chương trình PSS/ADEPT Hình 4.4: Cửa sổ Report Preview của chương trình PSS/ADEPT Hình 4.5: Thanh trạng thái, thanh menu chính và thanh công cụ của chương trình PSS/ADEPT Hình 4.6: Sơ đồ lộ 478E22 Kim Ngưu trước khi đặt tụ bù Hình 4.7: Sơ đồ lộ 478E22 Kim Ngưu sau khi đặt tụ bù Bảng 4.1: Thông số đường dây lộ 473E22 Kim Ngưu Bảng 4.2: Thông số máy biến áp lộ 473E22 Kim Ngưu Bảng 4.3: Thông số tải máy biến áp lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực đại) Bảng 4.4: Thông số tải máy biến áp lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực tiểu) Bảng 4.5: Kết quả điện áp tại các nút lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực đại) Bảng 4.6: Kết quả điện áp tại các nút lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực tiểu) Bảng 4.7: Dòng công suất chạy trên lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực đại) Bảng 4.8: Dòng công suất chạy trên lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực tiểu) Bảng 4.9: Tổn thất công suất chạy trên lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực đại) Bảng 4.10: Tổn thất công suất chạy trên lộ 473E22 Kim Ngưu (chế độ cực tiểu) Bảng 4.11: Dòng công suất và tổn thất công suất lộ 473E22 Kim Ngưu trước khi bù Bảng 4.12: Vị trí các nút cần đặt tụ bù trên thẻ capo Bảng 4.13: Điện áp nút trên lộ 483E22 Kim Ngưu sau khi bù Bảng 4.14: Kết quả công suất và tổn thất công suất sau khi bù MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài: Xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng. - Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn: Do tầm quan trọng của việc đảm bảo chất lượng điện năng, trong phạm vi của đề tài này sẽ nghiên cứu các chỉ tiêu đặc trưng cho chất lượng điện năng trong lưới điện phân phối như: Điện áp ở nút phụ tải, tổn thất công suất và điện năng trên lưới điện, độ tin cậy cung cấp điện đối với hộ tiêu thụ…Nguyên nhân làm giảm chất lượng điện năng, từ đó phân tích, tìm ra những giải pháp nâng cao chất lượng điện năng đối với lưới điện phân phối. - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán các chỉ tiêu đặc trưng cho chất lượng điện trong lưới phân phối và đưa ra giải pháp nâng cao chất lượng điện năng. - Chất lượng điện áp ở một số nút trong lưới điện không đáp ứng tiêu chuẩn, độ tin cậy cung cấp điện rất thấp… Bài toán chất lượng điện năng là bài toán khó của ngành điện, nhất là trước tình hình thực tế như hiện nay, công nghiệp sử dụng điện ngày càng tăng, lượng điện năng sản xuất không đáp ứng đủ nhu cầu, tình hình thiếu điện năng ngày càng trầm trọng nhất là vào mùa khô. - Khái niệm về chất lượng điện năng. - Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối. - Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng. - Các giải pháp giảm tổn thất điện năng. - Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để đánh giá chất lượng điện năng của xuất tuyến 22kV - 473E22 Kim Ngưu Quận Hai Bà Trưng - Hà Nội. - 1 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1. - Ví dụ các nhà cung cấp điện thì định nghĩa "Chất lượng điện năng" là độ tin cậy và khẳng định độ tin cậy đó. - Còn các nhà sản xuất thì định nghĩa "Chất lượng điện năng" là những đặc tính của nguồn điện cho phép thiết bị làm việc ổn định. - Ngoài ra ông cũng đã viết "Chất lượng điện năng. - "Chất lượng điện áp" và phân tích rằng hệ thống cung cấp điện chỉ có thể điều chỉnh chất lượng của điện áp chứ không thể điều chỉnh được dòng điện do các tải đặc biệt sinh ra. - Từ đó ông đưa ra định nghĩa của Gerry Heydt về chất lượng 2 điện năng “là biện pháp, sự phân tích,cải thiện cho điện áp, thông thường là điện áp trên tải, để duy trì điện áp này ở dạng sin theo điện áp và tần số định mức”. - Bất kỳ một sai lệch nào so với biên độ, tần số của dạng sóng điện áp hình sin lý tưởng đều xem như là các vấn đề chất lượng điện năng. - CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI: 1.2.1. - Điện áp nút phụ tải: 1.2.1.1. - Tiêu chuẩn điện áp: Duy trì điện áp định mức là một trong những yêu cầu cơ bản để đảm bảo chất lượng điện năng của hệ thống điện. - Chất lượng điện năng được đặc trưng bằng các giá trị quy định của điện áp và tần số trong hệ thống điện. - Chất lượng điện năng ảnh 3 hưởng nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các thiết bị dùng điện. - Các thiết bị dùng điện chỉ có thể làm việc hiệu quả tốt trong trường hợp điện năng có chất lượng cao. - Các chỉ tiêu chính của chất lượng điện áp là độ lệch điện áp, dao động điện áp, sự không đối xứng, độ không hình sin của đường cong điện áp và độ không cân bằng. - Độ lệch điện áp ΔU: Độ lệch điện áp tại một điểm trong hệ thống cung cấp điện là độ chênh lệch giữa điện áp thực tế Ut và điện áp định mức Uđm với điều kiện là tốc độ biến thiên của điện áp nhỏ hơn 1%Uđm /s, được tính như sau: ΔU = %100.dmdmtUUU (1.1) Độ lệch cho phép ΔUcp. - Dao động điện áp dU: Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời gian tương đối ngắn. - Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao động điện áp không những về biên độ dao động mà cả về tần số xuất hiện các dao động đó. - Nguyên nhân chủ yếu là do mở máy các động cơ lớn, ngắn mạch trong hệ thống điện, các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi sự đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng và phản kháng, các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn thường gây ra dao động điện áp. - dU=%100.minmaxdmUUU (1.2) Trong đó: Umax điện áp hiệu dụng lớn nhất. - Umin điện áp hiệu dụng bé nhất. - Uđm điện áp danh định. - Độ không đối xứng K2: Xuất hiện khi có điện áp thứ tự nghịch Khi điện áp thứ tự nghịch lớn thì độ không đối xứng cao Độ không đối xứng K2: K2=%100.32dmUU=UdmUaUaUCBA Với U2 điện áp thứ tự nghịch ở tần số cơ bản a = K2 ≤ 1% thì xem là đối xứng. - Ảnh hưởng điện áp đến sự làm việc của phụ tải: Hệ thống điện cần phải bảo đảm cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện năng có chất lượng. - Sau đây ta xét ảnh hưởng của điện áp đến sự làm việc của các phụ tải thông dụng trong thực tế như sau: a. - Đối với động cơ: Momen của động cơ không đồng bộ tỷ lệ thuận với bình phương điện áp U đặt vào động cơ. - 5 Đối với động cơ đồng bộ khi điện áp thay đổi làm cho moment quay thay đổi, khả năng phát công suất phản kháng của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi khi điện áp giảm quá 5% so với định mức, vì các máy phát và máy đồng bộ được thiết kế để giữ nguyên khả năng phát công suất phản kháng khi điện áp biến đổi ít. - Hình (1.1) biểu diễn sự biến đổi đặc tính momen của động cơ điện không đồng bộ khi điện áp thay đổi. - Đối với thiết bị chiếu sáng: Các thiết bị chiếu sáng rất nhạy cảm với điện áp, khi điện áp tăng 2,5% thì quang thông của đèn dây tóc giảm 9%, đối với đèn huỳnh quang khi điện áp tăng 10% thì tuổi thọ của nó giảm (20÷25. - với các đèn có khí khi điện áp giảm xuống quá 20% định mức thì nó sẽ tắt và nếu duy trì độ tăng điện áp kéo dài thì có thể cháy bóng đèn. - Đối với đèn hình khi điện áp nhỏ hơn 95% điện áp định mức thì chất lượng hình ảnh bị méo mó. - Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên lạc bưu điện, các thiết bị tự động hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp. - Chính vì thế độ lệch điện áp cho phép đối với các thiết bị chiếu sáng và điện tử được quy định nhỏ hơn so với các thiết bị điện khác. - Các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện trở: Công suất tiêu thụ đối với các thiết bị một pha là: P =I2 R =PUp2 (1.5) Còn đối với hệ thống tiêu thụ 3 pha: P = 3I2R =3PUp2 (1.6) Trong đó: Up: điện áp pha R: là điện trở Như vậy công suất tiêu thụ trong các phụ tải loại này sẽ tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào. - Khi điện áp giảm, hiệu quả của các phần tử đốt nóng sẽ giảm xuống rõ rệt. - Đối với lò điện sự biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế kỹ thuật của các lò điện. - Khi điện áp ở lò luyện kim giảm từ 10÷15% thành phẩm có thể giảm từ 15÷20% do hư hỏng và do bị kéo dài thời gian. - T Φ U Khi thay đổi điện áp ở nút phụ tải tổng hợp bao gồm các phụ tải thành phần thì công suất tác dụng và phản kháng do nó sử dụng cũng biến đổi theo đường đặc tính tĩnh của phụ tải (Hình 1.3). - Từ (Hình 1.3) ta thấy công suất tác dụng ít chịu ảnh hưởng của điện áp so với công suất phản kháng. - Khi điện áp giảm thì công suất tác dụng và công suất phản kháng đều giảm, đến một giá trị điện áp giới hạn Ugh nào đó nếu điện áp tiếp tục giảm, công suất phản kháng tiêu thụ tăng lên, hậu quả là điện áp lại càng giảm và phụ tải ngừng làm việc, hiện tượng này gọi là hiện tượng thác điện áp, có thể xảy ra với một nút phụ tải hoặc toàn hệ thống điện khi điện áp giảm xuống 70÷80% so với điện áp định mức ở nút phụ tải. - Hình 1.3: Sự ảnh hưởng của điện áp đối với công suất e. - Đối với hệ thống điện: Sự biến đổi điện áp ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của bản thân hệ thống điện. - Điện áp giảm sẽ làm giảm công suất phản kháng do máy phát điện các thiết bị bù sinh ra. - Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng độ cảm ứng từ trong lõi thép và có thể dẫn đến nguy hiểm do máy phát nóng cục bộ, khi điện áp tăng quá cao sẽ chọc thủng cách điện. - Đối với đường dây, điện áp tăng cao làm tăng công suất vầng quang ở các đường dây siêu cao áp. - Tần số U 0 P Q P, Q Ugh Uđm 8 Tần số là một trong những tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng điện năng. - Tổn thất công suất và điện năng trên lưới điện Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến hộ tiêu thụ do mỗi phần tử của mạng điện đều có tổng trở nên đều gây ra tổn thất công suất và điện áp. - Bất kỳ một phần tử nào nối vào hệ thống đều gây ra tổn thất công suất, ngoài ra cách lắp đặt không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng sẽ gây ra tổn thất công suất như các mối nối hoặc do sự già hóa vật liệu thiết bị. - Tổn thất công suất do nhiều yếu tố và nguyên nhân gây ra nhưng đường dây và MBA là hai phần tử trong hệ thống gây tổn thất công suất lớn nhất. - Trong lưới phân phối tổng chiều dài đường dây và số lượng MBA rất lớn, 9 hơn nữa lưới phân phối có cấp điện áp thấp nên tổn thất công suất trên lưới phân phối là con số không nhỏ. - Tổn thất công suất bao gồm tổn thất công suất tác dụng (chủ yếu trên đường dây) và tổn thất công suất phản kháng (chủ yếu trong MBA). - Tổn thất công suất gây tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, hiệu suất truyền tải thấp, làm tăng giá thành sản xuất cũng như truyền tải điện và đưa đến hiệu quả kinh tế kém. - Vì vậy phân tích tổn thất công suất trên lưới phân phối có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn. - Tổn thất công suất trên đường dây: a. - Đường dây có phụ tải tập trung: Khi có dòng điện 3 pha chạy qua đường dây có tổng trở Z = R +jX như (Hình 1.4) sẽ gây ra tổn thất công suất như sau: ΔP = 3.I2.R =RUS.222RUQP ΔQ = 3.I2.X =XUS.222 =XUQP Trong đó: P: là công suất tác dụng của 3 pha. - Q: là công suất phản kháng của 3 pha. - ΔP: là tổn thất công suất tác dụng của 3 pha. - ΔQ: là tổn thất công suất phản kháng của 3 pha. - U2: điện áp dây. - (1.12) Toàn bộ tổn thất công suất dọc đường dây AC là IRLIrdllLIrdlrLlIPLL. - 0 L L L I I I C dl B A l L Ib I 11 So sánh (1.10) và (1.13) ta thấy tổn thất công suất trên đường dây có phụ tải phân bố đều bé hơn 3 lần tổn thất trên đường dây có cùng phụ tải nhưng phân bố tập trung ở cuối đường dây: ΔPtập trung =3.ΔPphân bố đều Hình 1.6: Sơ đồ thay thế dòng điện dọc theo đường dây có phụ tải phân bố đều Từ đó có thể dùng sơ đồ thay thế tương đương như (Hình 1.6a) hoặc như (Hình 1.6b) để tính tổn thất. - Tổn thất công suất khi tải không đối xứng: Khi tải không đối xứng sẽ dẫn đến dòng điện và điện áp cũng không đối xứng cả về biên độ và góc pha. - Ta có .AU ,.BU,.CU,.AI,.BI,.CI là điện áp và dòng điện của 3 pha A, B, C. - Trong thực tế người ta không dùng trị số dòng điện để tính tổn thất công suất mà dùng trị số của công suất để tính toán. - Giả sử công suất của nguồn phát là đối xứngCBASSS...,,từ đó công suất của các thành phần thứ tự thuận,thứ tự nghịch và thứ tự không được phân tích như sau CBAASSSIUS. - Từ những sơ đồ cụ thể đó ta có thể xác định được tổn thất công suất cho đường dây giống như ở chế độ phụ tải đối xứng. - Việc xác định tổn thất công suất trên lưới có tải không đối xứng theo phương pháp xếp chồng ứng với từng thành phần thứ tự dựa trên các giả thiết sau đây. - Hệ thống điện áp của nguồn cung cấp phải đối xứng và không phụ thuộc vào phụ tải đang xét. - Trị số không đối xứng thường bé nên dòng phụ tải có thể xác định theo điện áp định mức. - Vì vậy tổn thất công suất được xác định như trong chế độ đối xứng. - Tổn thất công suất trong máy biến áp (MBA): Tổn thất công suất trên mỗi MBA chiếm vài phần trăm so với công suất danh định của nó. - Vậy ngoài vấn đề tổn thất công suất trên đường dây cần phải tính đến tổn thất công suất trong MBA. - Tổn thất công suất trong MBA bao gồm tổn thất công suất không tải (tổn thất trong lõi thép hay tổn thất sắt) và tổn thất khi có tải (tổn thất trong dây quấn hay tổn thất đồng). - Tổn thất công suất phản kháng ở MBA công suất nhỏ khoảng 10%Sđm, MBA lớn là 3%Sđm, còn các MBA siêu cao áp có thể từ 8÷10% (tương ứng với điện kháng ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch). - Đối với MBA hai cuộn dây, tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây khi tải định mức bằng tổn thất ngắn mạch: ΔPcdđm =ΔPn Tổn thất công suất phản kháng trong các cuộn dây, do RMBA UUU
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt