- NGUYỄN ĐỨC TRUNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ LỌC SÓNG HÀI THỤ ĐỘNG DỰA THEO SỐ LIỆU ĐO LƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội - Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - NGUYỄN ĐỨC TRUNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ LỌC SÓNG HÀI THỤ ĐỘNG DỰA THEO SỐ LIỆU ĐO LƢỜNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS. - Nguyễn Xuân Tùng, giảng viên Bộ môn Hệ thống điện - Viện Điện - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, ngƣời thầy đã trực tiếp hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. - 10 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN. - Khái niệm về sóng hài. - Các chỉ số đánh giá sóng hài trong hệ thống điện. - Các tiêu chuẩn khuyến cáo về mức độ sóng hài trong hệ thống điện. - Các nguồn phát sinh sóng hài trong hệ thống điện. - Ảnh hƣởng của sóng hài tới hệ thống và các thiết bị. - Hiện tƣởng cộng hƣởng tại tần số sóng hài. - 25 CHƢƠNG 2 CÁC GIẢI PHÁP LOẠI TRỪ SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN. - Tổng quan về các giải pháp loại trừ sóng hài trong hệ thống điện. - Các bộ lọc sóng hài thụ động. - Bộ lọc thụ động kiểu nối tiếp. - Bộ lọc thụ động kiểu song song. - Các bộ lọc sóng hài tích cực. - Các bộ lọc sóng hài tích cực kiểu song song. - Các bộ lọc sóng hài tích cực kiểu nối tiếp. - Các bộ lọc hỗn hợp (kiểu lai ghép. - So sánh giữa bộ lọc thụ động và bộ lọc chủ động. - Các loại bộ lọc thụ động phổ biến. - 36 CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LỌC CỘNG HƢỞNG ĐƠN DỰA THEO SỐ LIỆU ĐO LƢỜNG THỰC TẾ. - Qui trình chung để thiết kế bộ lọc sóng hài thụ động [7. - Các tham số cần lựa chọn trƣớc đối với bộ lọc cộng hƣởng. - Lựa chọn hệ số chất lƣợng Q cho bộ lọc. - Lựa chọn tần số cộng hƣởng cho bộ lọc. - Các phƣơng trình sử dụng trong tính toán thiết kế bộ lọc thụ động kiểu cộng hƣởng đơn. - 43 CHƢƠNG 4 KIỂM NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA BỘ LỌC CỘNG HƢỞNG ĐƠN. - 47 4.1 Mô tả hệ thống. - Mô phỏng sơ đồ lƣới điện tính toán bằng phần mềm PSCAD. - Tính toán thông số của bộ lọc. - Tính toán thiết kế bộ lọc sóng hài bậc 5. - Tính toán bổ sung thêm bộ lọc hài bậc 7. - 66 4.3.3.Kiểm tra sự làm việc của bộ lọc đã thiết kế trong trƣờng hợp vận hành100% tải. - Tính toán lắp đặt bổ sung bộ tụ bù. - 77 6 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CSPK : Công suất phản kháng CSTD : Công suất tác dụng CLĐN : Chất lƣợng điện năng HTĐ : Hệ thống điện MBA : Máy biến áp THDV : Tổng độ méo sóng hài điện áp THDi : Tổng độ méo sóng hài dòng điện 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân loại các hiện tƣợng liên quan đến chất lƣợng điện áp theo tiêu chuẩn IEEE . - 12 Bảng 1.2: Tiêu chuẩn về độ méo điện áp theo Thông tƣ 12 và 32. - 17 Bảng 1.3: Giới hạn độ méo dòng điện đối với hệ thống phân phối. - 17 Bảng 1.4: Giới hạn độ méo dòng điện đối với hệ thống truyền tải điện. - 18 Bảng 1.5: Giới hạn độ méo dòng điện đối với hệ thống truyền tải điện ( 1 ms 1.2. - Tần số thấp < 5 kHz 0,3 - 50 ms 0 - 4 pu 1.2.2. - Tần số trung bình 5 - 500 kHz 20 micro giây 0 - 8 pu 1.2.3. - Tần số cao 0,5 - 6 MHz 5 micro giây 0 - 4 pu 13 Loại Dải tần Thời gian tồn tại Biên độ 2. - Gián đoạn 0,5 - 30 chu kỳ < 0,1 pu 2.1.2. - Giảm 0,5 - 30 chu kỳ 0,1 - 0,9 pu 2.1.3. - Tăng 0,5 – 30 chu kỳ 1,1 - 1,8 pu 2.2. - Gián đoạn 30 chu kỳ - 3 s < 0,1 pu 2.2.2. - Giảm 30 chu kỳ - 3 s 0,1 - 0,9 pu 2.2.3. - Tăng 30 chu kỳ - 3 s 1,1 - 1,4 pu 2.3. - Kém điện áp > 1 min 0,8 - 0,9 pu 3.3. - Quá điện áp > 1 min 1,1 - 1,2 pu 4. - Điện áp không cân bằng Trạng thái ổn định 0,5 - 2% 5. - Biến dạng sóng điện áp 5.1. - Thành phần 1 chiều Trạng thái ổn định . - Nhiễu do trùng dẫn (Notching – hoặc tên gọi khác là “Đột điện áp”) Trạng thái ổn định 5.5. - Do các thành phần khác (Noise) Trạng thái ổn định 0 - 1% 6. - Dao động điện áp < 25 Hz Không liên tục 0,1 - 7% 7. - Biến đổi tần số < 10 sec Một cách trực quan có thể tổng hợp phân loại các hiện tƣợng chất lƣợng điện năng nhƣ sau: 14 1.2. - 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. - 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. - 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 1.2). - Các chỉ số đánh giá sóng hài trong hệ thống điện Thƣờng sử dụng hai đại lƣợng đặc trƣng cho sóng hài là: 16 - Tổng độ méo sóng hài (Total Harmonic Distortion - THD. - Tổng độ méo nhu cầu (Total Demand Distortion- TDD). - Cả hai chỉ số này đều có thể áp dụng cho đồng thời cả dòng điện và điện áp. - Tổng độ méo sóng hài (áp dụng cho điện áp và dòng điện, ký hiệu THDV và THDi): 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, tính theo phần trăm. - Trong đó: Vi, Ii: Là giá trị hiệu dụng thành phần điện áp, dòng điện của các sóng hài bậc i (i = 2, 3. - V1, I1: là giá trị hiệu dụng thành phần điện áp, dòng điện tại tần số cơ bản (50Hz). - Tổng độ méo nhu cầu (ký hiệu TDDvvà TDDi): 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. - 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. - Các tiêu chuẩn khuyến cáo về mức độ sóng hài trong hệ thống điện Thông tƣ 12 và 32 của Bộ Công thƣơng đƣa ra giới hạn cho phép đối với tổng mức độ méo sóng điện áp và của từng mức sóng hài riêng lẻ: Tổng độ méo 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 [3]: 17 Bảng 1.2: Tiêu chuẩn về độ méo 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% 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 (công suất ngắn mạch tính tới thanh cái có tải phi tuyến nối vào). - Chi tiết của tiêu chuẩn IEEE 519-1992 nhƣ sau [4]: Bảng 1.3: Giới hạn độ méo dòng điện đối với hệ thống phân phối chung (có điện áp từ 120V tới 69000 V) Độ méo sóng hài lớn nhất của dòng điện trong tỷ lệ của IL Sóng hài bậc lẻ ISC/IL
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt