Lựa chọn thông số và vị trí đặt các bộ lọc sóng hài thụ động

- 7 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.
- 9 1.1 Khái niệm về sóng hài.
- 9 1.2 Các chỉ số đánh giá sóng hài trong hệ thống điện.
- 10 1.3 Nguồn phát sinh sóng hài trong hệ thống điện.
- 13 1.4 Ảnh hƣởng của sóng hài tới các thiết bị trong hệ thống điện.
- 18 CHƢƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ BỘ LỌC SÓNG HÀI THỤ ĐỘNG.
- 22 2.1 Tổng quan về bộ lọc sóng hài thụ động.
- 22 2.2 Phân tích về bộ lọc cộng hƣởng đơn.
- 26 2.2.1 Đặc tính tổng trở của bộ lọc cộng hƣởng đơn.
- 26 2.2.2 Phân tích về hệ số chất lƣợng Q cho bộ lọc cộng hƣởng đơn.
- 2827 2.2.3 Phân tích về tần số cộng hƣởng cho bộ lọc cộng hƣởng đơn.
- Lý do không nên chọn tần số cộng hƣởng bằng tần số sóng hài.
- Các yếu tố gây ra hiện tƣợng dịch chuyển tần số cộng hƣởng.
- 31 2.3 Hƣớng nghiên cứu của luận văn.
- 32 CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THÔNG SỐ CHO CÁC BỘ LỌC CỘNG HƢỞNG ĐƠN VÀ VỊ TRÍ LẮP ĐẶT.
- 3433 3.1 Xây dựng vấn đề nghiên cứu.
- 3433 3.2 Qui trình thiết kế một nhánh bộ lọc theo ràng buộc bù công suất phản kháng4038 3.3 Nghiên cứu bBài toán phân bổ công suất phản kháng tối ƣu cho các nhánh bộ lọc trong một nhóm bộ lọc.
- 4642 3.3.2 Xác định chi phí cho các bộ tụ và kháng trong một nhánh bộ lọc.
- 5349 3.4 Nghiên cứu các ràng buộc khi lựa chọn vị trí đặt các nhóm bộ lọc.
- 5450 CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN.
- 5852 4.1 Giới thiệu phần mềm PSCAD và mô hình nghiên cứu.
- 5852 4.1.2 Mô hình, thông số đầu vào phục vụ tính toán.
- 6054 4.2 Giới thiệu phần mềm Matlab và công cụ tính toán tối ƣu sẵn có.
- Giới thiệu phần mềm Matlab.
- Công cụ tính toán tối ƣu sẵn có trong Matlab.
- Kết quả tính toán dựa trên Matlab và nhận xét.
- 67676768 CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƢƠNG LAI Kết luận.
- Hƣớng nghiên cứu trong tƣơng lai.
- 75727272 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai.
- Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
- Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin đƣợc đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí, bài báo và các trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn.
- Nguyễn Xuân Tùng, giảng viên Bộ môn Hệ thống điện, Viện Điện, Trƣờng đại học Bách khoa Hà Nội đã hƣớng dẫn tôi hoàn thành luận văn này.
- Hà Đức Nhẹn 4 TÓM TẮT NỘI DUNG Một trong những vấn đề về chất lƣợng điện năng phổ biến trong hệ thống điện là sóng hài.
- Sóng hài đƣợc sinh ra và lan truyền trong hệ thống do việc sử dụng các tải phi tuyến, các thiết bị điện tử công suất, các lò hồ quang hoặc lò cảm ứng… Sóng hài trong hệ thống điện có thể gây nhiều vấn đề đối với các thiết bị có lõi từ nhƣ gây phát nóng quá mức, gây rung động đối với các thiết bị quay, làm quá tải dây trung tính và nhiều vấn đề khác cho các thiết bị điều khiển.
- Giải pháp loại trừ sóng hài trong hệ thống điện có thể chia ra ba nhánh chính: sử dụng bộ lọc thụ động.
- sử dung bộ lọc tích cực và bộ lọc lai ghép giữa hai dạng này.
- Bộ lọc sóng hài thụ động đƣợc lựa chọn là đối tƣợng tính toán nghiên cứu trong luận văn này do có chi phí đầu tƣ bảo dƣỡng thấp, phù hợp với công nghiệp.
- Trong luận văn này sẽ tìm hiểu qui trình tính toán thiết kế bộ lọc thụ động và áp dụng nghiên cứu lựa chọn vị trí đặt tối ƣu cho các bộ lọc thụ động này trong lƣới điện…Mô hình áp dụng trong luận văn là lƣới điện phân phối của Công ty TNHH Điện Stanley Việt Nam (lƣới điện cấp cho nhà máy II).
- Do quá trình toán toán khá phức tạp với nhiều số liệu nên trong luận văn đã sử dụng phần mềm MATLAB để hỗ trợ tính toán.
- Về mặt cấu trúc luận văn đƣợc chia ra thành 54 chƣơng  Chương 1: Giới thiệu chung về sóng hài trong hệ thống điện.
- Các nguyên nhân gây ra sóng hài và ảnh hƣởng của sóng hài tới hệ thống và các thiết bị.
- Các tiêu chuẩn qui định về mức độ méo sóng hài cho phép.
- Chương 2: Giới thiệu về bộ lọc sóng hài thụ động.
- Phân tích cấu trúc, ƣu nhƣợc điểm của giải pháp lọc sóng hài sử dụng thiết bị lọc thụ động.
- Đồng thời đặt vấn đề nghiên cứu chuyên sâu của luận văn  Chương 3: Xây dựng qui trình tính toán thiết kế, kiểm tra các thông số của một bộ lọc thụ động.
- Xây dựng các ràng buộc khi sử dụng nhiều bộ lọc thụ động cùng nhau và có nhiều vị trí có thể lựa chọn để đặt các bộ lọc này.
- Formatted: Font: Not Italic 5  Chương 4: Áp dụng tính toán với mô hình lƣới điện phân phối của nhà máy II Công ty TNHH Stanley Việt Nam và đánh giá các kết quả đạt đƣợc.
- Chương 5: Kết luận và đề xuất các hƣớng nghiên cứu trong tƣơng lai.
- 6 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.2.1 Tiêu chuẩn điện áp theo Thông tƣ 12 và 32.
- 11 Bảng 1.2.2 Giới hạn tổng độ méo nhu cầu dòng điện của hệ thống điện phân phối có điện áp từ 120V đến 69kV.
- 12 Bảng 1.2.3 Tổng méo dạng nhu cầu dòng điện của hệ thống điện truyền tải 69kV đến 161kV.
- 12 Bảng 1.2.4 Tổng méo dạng nhu cầu dòng điện của hệ thống điện truyền tải và nguồn phân tán.
- 13 Bảng 1.3.1 Dạng sóng dòng điện, phổ tần và tổng độ méo sóng hài của một số tải phi tuyến khác.
- 18 Bảng 4.1.1 Dòng điện cơ bản và dòng điện hài tại các vị trí đặt bộ lọc (tính theo Ampe Bảng 4.1.2 CSPK yêu cầu tại các vị trí lắp đặt bộ lọc DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.1 Phân tích Fourer của một sóng bị méo dạng.
- 9 Hình 1.1.2 Sóng méo dạng và phân tích Furier tƣơng ứng.
- 10 Hình 1.3.1 Sóng hài sinh ra do hiện tƣợng bão hòa mạch từ máy biến áp.
- 14 Hình 1.3.2 Dạng sóng và phổ dòng pha A khi máy biến áp hoạt động trong điều kiện quá áp 10% điện áp định mức.
- 14 Hình 1.3.3 Dòng điện của máy lạnh với THD=6,3.
- 14 Hình 1.3.4 Dòng điện của điều hòa với THD=10,5.
- 15 Hình 1.3.5 Dạng sóng điện áp & dòng pha A của bộ chỉnh lƣu.
- 15 Hình 1.3.6 Nguồn chuyển mạch một pha và dạng sóng dòng điện.
- 16 Hình 1.3.7 Sóng dòng điện và phổ tần của đèn huỳnh quang.
- 17 Hình 2.1.1 Cấu hình của các loại bộ lọc thụ động phổ biến.
- 22 Hình 2.1.2 Mô hình hệ thống điện có tải phi tuyến.
- 23 Hình 2.1.3 Sơ đồ tƣơng đƣơng của mô hình hệ thống có tải phi tuyến.
- 24 Hình 2.1.4 Đặc tính tổng trở và độ rộng băng thông của bộ lọc cộng hƣởng đơn.
- 25 Hình 2.2.1 Đặc tính tổng trở theo tần số của bộ lọc cộng hƣởng đơn.
- 27 Hình 2.2.2 Bộ lọc cộng hƣởng đơn và đặc tính tổng trở theo tần số.
- 28 Hình 2.2.3 Đặc tính tổng trở của bộ lọc với các hệ số chất lƣợng khác nhau.
- 29 Hình 2.2.4 Sơ đồ nối bộ lọc trong hệ thống điện có tải phi tuyến.
- 30 Hình 2.2.5 Các tần số cộng hƣởng có thể xuất hiện khi có bộ lọc trong hệ thống.
- 31 Hình 3.1.1 Mô tả nhánh & nhóm bộ lọc.
- 3534 Hình 3.1.2 Minh họa phân bổ công suất phản kháng cho các nhánh bộ lọc.
- 3635 Hình 3.1.3 Vị trí có thể đặt các bộ lọc.
- 3836 Hình 3.1.4 Vấn đề nghiên cứu của luận văn.
- 4037 Hình 3.2.1 Sơ đồ khối quá trình tính toán bộ lọc cộng hƣởng đơn.
- 4541 Hình 3.4.1 Các vị trí lắp đặt các bộ lọc sóng hài.
- 5650 Hình 4.1.1 Giao diện làm việc của PSCAD Hình 4.1.2 Thƣ viện các linh kiện của PSCAD Hình 4.1.3 Sơ đồ một sợi lƣới điện của nhà máy II công ty TNHH Điện Stanley Việt Nam Hình 4.1.4 Sơ đồ lƣới điện nhà máy II công ty TNHH Điện Stanley Việt Nam mô phỏng trên phần mềm PSCAD Hình 4.2.1 Giao diện chính của MATLAB Hình 4.2.2 Giao diện chính của cửa sổ soạn thảo các lệnh Hình 4.2.3 Sơ đồ một sợi lƣới điện sau khi lắp đặt bộ lọc tại vị trí thứ cấp máy biến áp Formatted: Font: Not BoldFormatted: LeftFormatted: Font: Not ItalicFormatted: Font: Not Italic 9 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái niệm về sóng hài Sóng hài là các dạng nhiễu không mong muốn xuất hiện dƣới dạng các dòng điện hay điện áp có tần số bằng số nguyên lần tần số của nguồn cung cấp (thƣờng đƣợc gọi là tần số sóng cơ bản).
- Các dòng điện, điện áp bị méo có thể đƣợc phân tích thành tổng của sóng có tần số cơ bản và các thành phần sóng hài.
- Các thành phần sóng hài này do các tải phi tuyến sinh ra.
- Công cụ toán học để phân tích mức độ méo của dạng sóng dòng điện có chu kỳ là phân tích Fourier.
- Phƣơng pháp này dựa trên nguyên lý là một dạng sóng không sin, có chu kỳ thì có thể phân tích đƣợc thành tổng của các dạng sóng điều hòa hình sin, bao gồm.
- Sóng hình sin với tần số cơ bản  Các sóng hình sin khác với tần số hài cao hơn, là bội của tần số cơ bản.
- Trong trƣờng hợp lý tƣởng, tất cả những sóng điện áp và dòng điện trong hệ thống điện có dạng hình sin với tần số là tần số cơ bản.Tuy nhiên, điện áp và dòng điện thực tế trong hệ thống điện không thuần túy hình sin.
- Khi đó, sóng điện áp và dòng điện là tổng của sóng điều hòa cơ bản và các sóng điều hòa có bậc là bội số của sóng cơ bản.
- Hình 1.1.1 Phân tích Fourer của một sóng bị méo dạng 10 Dạng sóng méo ở hình dƣới đây đƣợc phân tích thành một thành phần sóng cơ bản và thành phần sóng hài bậc 3, bậc 5.
- (Hình 1.1.2Hình 1.1.2Hình 1.1.2Hình Các chỉ số đánh giá sóng hài trong hệ thống điện a.
- Tổng độ méo sóng hài (THD) Thƣờng dùng khái niệm tổng độ biến dạng sóng hài điện áp (dòng điện) (THDV, THDi) là tỷ lệ của giá trị điện áp (dòng điện) hiệu dụng của sóng hài với giá trị hiệu dụng của điện áp (dòng điện) cơ bản, biểu diễn bằng đơn vị phần trăm.
- để đánh giá mức độ biến dạng sóng hài: Tổng biến dạng sóng hài theo điện áp.
- Tổng biến dạng sóng hài theo dòng điện.
- THDv, THDi: là tổng biến dạng sóng hài điện áp, dòng điện.
- Vi, Ii: là giá trị hiệu dụng thành phần điện áp, dòng điện tại sóng hài bậc i, i = 2, 3… Hình 1.1.2 Sóng méo dạng và phân tích Furier tương ứng 11  V1, I1: là giá trị hiệu dụng thành phần điện áp, dòng điện tại tần số cơ bản (50Hz).
- Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp tại mọi điểm đấu nối không đƣợc vƣợt quá giới hạn, qui định tại các Thông tƣ số 12/2010/TT-BCT ban hành ngày 15 tháng 4 năm 2010 và Thông tƣ số 32/2010/TT-BCT ban hành ngày 30 tháng 7 năm 2010 nhƣ sau (Bảng 1.2.1Bảng 1.2.1Bảng 1.2.1Bảng 1.2.1): Bảng 1.2.1 Tiêu chuẩn điện áp theo Thông tư 12 và 32 Cấp điện áp Tổng biến dạng sóng hài Biến dạng riêng lẻ 500kV, 220kV 3.
- 110kV 3% 1,5% Trung và hạ áp 6,5% 3% Nhận xét: Nếu chỉ đánh giá sóng hài dựa theo hệ số tổng độ méo sóng hài THD thì có thể dẫn tới các kết luận không thỏa đáng.
- Lý do ở đây là trong trường hợp tải nhẹ, dòng tải nhỏ thì dù giá trị THD tính được có thể rất lớn nhưng cũng không đáng ngại do giá trị tuyệt đối của thành phần hài là nhỏ.
- Để có thể đánh giá chính xác hơn có thể dựa vào chỉ số “Tổng độ méo nhu cầu”.
- Tổng độ méo nhu cầu (ký hiệu TDDv và TDDi) Đƣợc định nghĩa là tỷ lệ của điện áp (dòng điện) hiệu dụng của sóng hài với giá trị hiệu dụng của điện áp (dòng điện) tần số cơ bản đ.
- Cách tính toán hệ số TDD gần tƣơng tự nhƣ áp dụng đối với THD, tuy nhiên mức độ méo sóng diễn tả theo tỷ lệ phần trăm của dòng điện (điện áp) định mức hoặc dòng điện (điện áp) cho phép lớn nhất.
- Bên cạnh đó tiêu chuẩn IEEE 519-1992 đƣa ra các khuyến cáo cụ thể hơn, mức độ méo sóng hài cho phép còn phụ thuộc vào công suất ngắn mạch của nguồn cấp 12 (công suất ngắn mạch tính tới thanh cái có tải phi tuyến nối vào).
- Chi tiết của tiêu chuẩn IEEE 519-1992 nhƣ sau: Bảng 1.2.2 Giới hạn tổng độ méo nhu cầu dòng điện của hệ thống điện phân phối có điện áp từ 120V đến 69kV Tổng biến dạng sóng hài dòng điện của IL Bậc sóng hài (h) ISC/IL

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt