- Tổn thất công suất trên lưới 47 3.3. - Dãy công suất tương ứng của các công nghệ nguồn phân tán Bảng 4.1. - Mức giảm tổn thất công suất sau khi kết nối DG Bảng 4.4. - DG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới Hình 3.2. - Biểu đồ tổn thất công suất các nhánh khi chưa có DG Hình 4.4. - Sự kết nối DG vào lưới có thể làm thay đổi dòng công suất trên lưới, ảnh hưởng tới tổn thất điện áp và tổn thất công suất trên lưới, ảnh hưởng tới dòng sự cố và độ tin cậy cung cấp điện của lưới. - Mục tiêu của luận văn - Phân tích ảnh hưởng của DG tới chất lượng điện áp của lưới điện phân phối LuËn v¨n th¹c sÜ HÖ thèng ®iÖn Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ - PC 10 10 - Tính toán và phân tích ảnh hưởng của DG trong việc cải thiện chất luợng điện áp và giảm tổn thất công suất trên lưới. - Chế độ max: là chế độ dùng để chọn hoặc kiểm tra kỹ thuật dây dẫn và thiết bị phân phối điện, tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng. - Trên lưới phân phối, chế độ max của từng phần tử và chế độ max chung của lưới điện (mức điện áp trên Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 1 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 21 lưới là thấp nhất, tổn thất công suất là lớn nhất) là không trùng nhau về thời gian vì công suất yêu cầu lớn nhất của từng phụ tải không xảy ra đồng thời. - Phụ tải của lƣới điện phân phối Phụ tải điện là công suất tác dụng (P) và phản kháng (Q) yêu cầu đối với lưới điện ở điện áp và tần số danh định tại một điểm nào đó trên lưới điện (gọi là điểm tải) và trong một khoảng thời gian nào đó. - Trong các giá trị của phụ tải thì quan trọng nhất là phụ tải cực đại (max) là công suất yêu cầu lớn nhất đối với lưới điện trong một chu kỳ vận hành nhất định. - Đây chính là giá trị công suất gây nên tổn thất điện áp lớn nhất trên lưới phân phối. - (1.1) Trong (1.1) a = 0,61,4 và b giá trị trung bình của a = 1 và b = 2 có thể sử dụng trong những trường hợp chung, có nghĩa là công suất tác dụng tiêu thụ Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 1 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 23 tỉ lệ bậc nhất với điện áp trong khi công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải lại thay đổi theo bình phương điện áp. - Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 1 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 24 1.5.Sự phát triển của lƣới phân phối 1.5.1.Sự phát triển của hệ thống điện : Hệ thống điện trước đây: công suất đi một chiều từ nhà máy điện đến lưới truyền tải rồi đến lưới phân phối và từ lưới phân phối đến phụ tải điện Hệ thống điện ngày nay: các nhà máy điện nhỏ- nguồn điện phân tán đặt nhiều ở lưới phân phối trung áp và cả ở các hộ tiêu thụ. - Do đó dòng công suất trên lưới phân phối và lưới truyền tải đi cả 2 chiều. - 110kV) cung cấp điện cho các trung tâm, vùng miền, tiêu thụ công suất lớn trong khi các DG được kết nối vào lưới điện trung thế từ 35kV trở xuống. - Dải bờ biển Việt Nam trên 3000km có thể tạo ra công suất hàng tỉ kW điện năng bằng sức gió. - Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 2 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 35 Máy phát điện trượt nhẹ theo lượng công suất đầu ra và do đó không hẳn là tốc độ của máy phát điện là không đổi. - Không thể điều chỉnh được công suất tối ưu. - MPKĐB thường tiêu thụ công suất phản kháng. - Mức tiêu thụ công suất phản kháng phụ thuộc vào điện áp nút, công suất tác dụng P và tốc độ của roto. - Theo đó, công suất phản kháng chỉ trao đổi giữa MPKĐB và tụ bù, làm giảm lượng Q trên lưới và tăng hệ số công suất cos trên lưới, giảm tổn thất điện áp. - Việc phát công suất phản kháng có thể được điều khiển bằng dòng roto. - Trong trường hợp này, không tồn tại một quan hệ duy nhất giữa công suất phản kháng và Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 2 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 36 các đại lượng khác như tốc độ roto và công suất tác dụng phát. - Trong loại A và B, máy phát diện được thiết kế và vận hành ở hệ số công suất cos. - Khi điện áp đo được quá thấp, việc phát công suất phản kháng tăng lên. - khi điện áp đó quá cao thì công suất phản kháng phát lại được giảm xuống. - Sau khi sự cố được loại trừ, MPĐ lúc này yêu cầu một lượng công suất phản kháng lớn từ lưới điện để duy trì từ trường quay trong nó, và khôi phục điện áp đầu cực. - Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 2 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 38 Nếu lượng công suất phản kháng này không được đáp ứng kịp thời khiến cho điện áp đầu cực không khôi phục được thì MPĐ không khởi động được. - Giá trị dung lượng bù phụ thuộc vào hệ số công suất yêu cầu, công suất phát của máy phát (hoặc trạm điện gió) và đặc điểm của lưới điện. - Để khắc phục điều này có thể kết nối giữa nguồn cấp và phụ tải thông qua trạm sạc ắc-qui hay bộ biến đổi công suất. - Công suất của trạm TĐN được xác định theo biểu thức: P = 9,81..Q.H (2.4) Trong đó. - Trên thế giới, các tiêu chuẩn kết nối DG chủ yếu tập trung vào các vấn đề về kỹ thuật, về công suất đặt, cấp điện áp kết nối, chất lượng điện năng và các vấn đề khi hòa đồng bộ vào lưới điện. - Đặc tính điện áp thay đổi trên toàn lưới phụ thuộc vào công suất tiêu thụ. - Tổn thất công suất thay đổi theo các cấp độ phụ tải. - Tổn thất công suất trên lƣới DG xuất hiện sẽ làm thay đổi dòng công suất trên lưới. - Mức độ đóng góp của DG còn tùy thuộc vào công suất của nó so với nhu cầu tăng thêm của phụ tải. - DG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới DG có thể làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất trên lưới phụ thuộc vào vị trí của nó trên lưới và cấu hình của lưới (cấp điện áp, sơ đồ lưới. - KDGDGLLLLLLI (3.1) Trong đó: LLDG: là tổng tổn thất công suất trên đường dây trong hệ thóng có DG và ngược lại LLKDG: là khi không có DG. - Mức độ thâm nhập có thể được tính toán theo hàm của tổng công suất phát của DG (PDG) và tổng công suất phụ tải đỉnh của lưới (PL). - Tổn thất công suất trên lưới có thể được tăng lên khi mức độ thâm nhập của DG vào lưới là lớn. - Điều này có thể khắc phục được nếu như DG được phân bố hợp lý trên lưới và cung cấp đủ công suất phản kháng trên lưới (hình 3.2). - Tổn thất công suất trên toàn lưới khi có DG: N1)j,i()j,i(DGiPP (3.5. - Tổn thất công suất nhánh lưới (i,j): ji)j,i(PPP. - Công suất tại nút i (i=1,2,3…n) là. - Công suất phụ tải tại nút i là LiLiLijQPS. - công suất phát của DG tại nút thứ i là DGiDGiDGijQPS. - Các vị trí và công suất của DG được xác định trong các trường hợp phải đảm bảo điều kiện ổn định về điện áp và yêu cầu kỹ thuật của lưới về tổn thất công suất: Uimin ≤ Ui Uimax (3.9) P(i,j. - Điều này được giải thích như là tác dụng ngăn cản sự điều chỉnh khép kín (tự động hoặc bằng tay) công suất phản kháng của DG khi có sự thay đổi điện áp. - Ảnh hưởng của DG lên sự thay đổi điện áp là nhỏ hơn khi DG chỉ phát công suất tác dụng (cos=1) so với khi DG phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng. - Các máy phát không đồng bộ phát công suất tác dụng nhưng lại luôn tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ thống. - Các máy phát đồng bộ phát công suất tác dụng và có thể phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng. - Khi các máy phát đồng bộ tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ thống thì ảnh hưởng tới điện áp giống như trường hợp vận hành máy phát không đồng bộ tiêu thụ cùng lượng công suất phản kháng. - Nếu một DG tiêu thụ công suất phản kháng, điện áp có thể giảm. - Nếu một DG phát công suất phản kháng, ảnh hưởng của DG là giống như các tụ điện tĩnh, điện áp có thể tăng lên. - Khi DG được kết nối có công suất xấp xỉ bằng phụ tải địa phương và được đặt gần phụ tải thì nó có thể giảm đáng kể tổn thất điện áp trên đường dây. - DG được kết nối chủ yếu với lưới phân phối điện trung áp với giới hạn công suất nhỏ. - Điện áp nút tăng lên tại nút có đấu nối DG Công suất bơm vào nút j là: )jQP()jQP(jQPSLjLjDGDGinjinjinj. - (3.11) Trong đó: injS là công suất biểu kiến của DG bơm vào lưới. - PDG, QDG: là công suất tác dụng và công suất phản kháng của DG. - PLj, QLj: là công suất tác dụng và công suất phản kháng của phụ tải. - DG có bộ biến đổi có thể thay đổi công suất phản kháng đầu ra trong một phạm vi nhỏ. - Do đó, việc kết hợp tỷ số R/X của hệ thống hoặc đặc tính lưới phân phối với đặc tính tải (hình dáng đồ thị phụ tải) để xác định xem mức điện áp ở điểm kết nối có tăng lên hay không khi công suất phát của DG tăng lên. - (3.14) Trong đó: Sn là công suất toàn phần định mức của tuabin gió. - Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 3 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 55 Sk là công suất ngắn mạch của lưới điện. - Khi công suất của pin mặt trời mà nhỏ so với công suất của lưới phân phối và tải thì ảnh hưởng tới dao động điện áp là không lớn. - Tuy nhiên, khi công suất của pin mặt trời tăng lên thì ảnh hưởng đó là đáng kể. - aiahihUU (3.19) Từ GhMV, giới hạn méo điện áp hiUE cho từng khối riêng lẻ có thể được xác định như sau: aihMVati,nhMVUSGSSGEhi (3.20) Trong đó: St là tổng công suất của lưới (ví dụ bằng tổng công suất định mức của máy biến áp cấp cho lưới). - St cũng có thể được hiểu là tổng công suất của các thiết bị gây méo trên lưới. - Công suất của nguồn DG ngày cang lớn, mức độ ảnh hưởng ngày càng tăng. - Bảo vệ cô lập được xem là gặp vấn đề trong trường hợp các máy phát đồng bộ công suất lớn. - Trong trường hợp phụ tải của phần lưới bị cô lập phù hợp vứi công suất phát tạm thời của DG thì tình trạng vận hành cô lập có thể không bị phát hiện. - Điều đó phụ thuộc vào cấu trúc của lưới điện, vị trí đấu nối và công suất lắp đặt của DG. - Phụ thuộc vào các ràng buộc về điện áp và dòng điện, DG thậm chí có thể tăng khả năng tải của đường dây lớn hơn so với công suất định mức của DG. - Trên hình 3.6 khi DG làm việc song song với lưới thì bên cạnh việc cung cấp điện cho phụ tải đằng sau lưới, DG còn cấp ngược công suất trở về lưới nếu công Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 3 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 66 suất của DG là đủ lớn hơn so với yêu cầu của phụ tải đó. - Trong trường hợp này, phụ tải phải nhỏ hơn công suất phát của DG [7]. - Vị trí và công suất của DG đấu nối vào lưới điện sẽ có thể cải thiện độ tin cậy cung cấp điện của lưới. - Vì trên đường trục có bố trí các dao phân đoạn Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 3 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 70 nên khi sự cố ở một phân đoạn bất kỳ, phân đoạn đó sẽ được cô lập, phân lưới phía trước sẽ được cấp điện từ lưới hệ thống còn phần lưới cuối sẽ được cấp điện từ DG nếu công suất của DG cho phép. - Những vấn đề về kinh tế * Những lợi ích Ý tưởng đằng sau việc kết nối DG là khai thác các nguồn năng lượng địa phương và để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện tới các khách hàng và nếu có thể là giảm tổn thất công suất trên hệ thống truyền tải và phân phối điện. - Tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng. - Tương ứng, hai hệ số đầu tiên (ILp và ILq) mô tả các tổn thất công suất tác Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 3 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 73 dụng và phản kháng. - Điện áp Một lợi ích của việc đặt vị trí và công suất phù hợp của DG là nâng cao đặc tính điện áp. - vectơ công suất toàn phần bơm vào nút , là tổng của phụ tải và công suất phát tới nút. - b) Nút PV - Nút PV là nút máy phát với công suất tác dụng P và biên độ điện áp V đã xác định trước. - Trong thực tế vận hành lưới, công suất tác dụng P và độ lớn điện áp V được giữ không đổi nhờ hệ thống điều chỉnh máy phát. - Mô hình cân bằng công suất nút khi có kết nối DG Công suất ngoài bơm vào nút k là kS= Pk + jQk trong đó: Pk = PDGk - PLk và Qk = QDGk - QLk (4.4) Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 4 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 79 PDGk, QDGk là công suất nguồn phát tại nút k và PLk, QLk là công suất phụ tải tại nút k. - Công suất đi từ k đến m là: )UU(YUIU3IU3SmkkmkCkmkkmkkm. - (8) kkkUPU Thuật toán giải phân bố dòng công suất theo NR 1. - Sử dụng (4.11) để có được công suất tác dụng và phản kháng bơm vào nút 4. - Sử dụng công suất từ bước 3 để tính độ lệch công suất. - từ công suất này ta tính được : tổn thất điện áp , tổn thất công suất trên từng nhánh: dmiiiiiUXQRPU. - Tính gần đúng của phương pháp cộng phụ tải là ở chỗ: khi tính phụ tải nhánh I đã bỏ qua tổn thất công suất ở các nhánh sau nó, dùng Udm để tính điện áp . - Nối DG tại các điểm đó để xét xem việc cải thiện điện áp của nút đó cũng như toàn bộ lưới điện và xem xem tổn thất công suất trên lưới sau khi có DG. - Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 4 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 92 nut-nhanh P nut-kW Pnh-kW Qnh-KVAr dP-kW U-kV Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 4 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC W Tong ton that CSTD: 979.6 kW VI= 25241.0 kW*kV Hình 4.4: Biểu đồ điện áp nút trên lưới khi có DG tại nút 57 Qua phần mền tính toán lưới điện và do DG phát công suất tác dụng vào đường dây làm công suất nguồn giảm trên đường dây nên không bị quá tải nữa. - Hình 50: Biểu đồ chỉ số chất lượng điện áp khi có DG tại các nút Chỉ số chất lượng điện áp không DG nut 50 nut 36 nut 33 nut 57 nut 50,57 nut 15 VI Luận văn cao học Kỹ thuật điện Chương 4 Học viên: Vũ Ngọc Tuân Lớp: 2012B – HTĐ-PC 102 Hình 51: Biểu đồ chỉ số tổn thất công suất khi có DG tại các nút Chỉ số tổn thất công suất. - Kết luận : Đặt DG tại nút 57 cho cải thiện điện áp tốt nhất, đặt DG vào 2 nút 50 và 57 cho tổn thất công suất nhỏ nhất. - Các ảnh hưởng của các DG trên lưới có thể làm tăng hoặc giảm tổng tổn thất công suất trên lưới. - và trong nhiều trường hợp DG có sử dụng các bộ biến đổi công suất sẽ bơm vào lưới các sóng hài bậc cao và làm cho sóng điện áp bị méo có thể làm tăng tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện. - Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện có thể tăng lên nhờ việc xác định vị trí và công suất của DG thích hợp cũng như việc bố trí hợp lý các thiết bị bảo vệ và phối hợp chúng. - Trong trường hợp DG ảnh hưởng tới chất lượng điện năng và mức độ phân tán của DG vào lưới nó có thể đem lại những ảnh hưởng khác nhau, thậm chí ngược nhau về chất lượng điện áp và giảm tổn thất công suất
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt