Tài liệu Nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối điện áp dụng cải thiện chất lượng điện áp trong lưới phân phối điện hưng yên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN ÁP DỤNG CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN HƯNG YÊN Ngành: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã sỗ: Học viên: NGUYỄN CHÍ NHÂN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN BÁCH THÁI NGUYÊN – 2008 MỤC LỤC MỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1 Chất lƣợng điện năng. 1.2. Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp. 1.2.1 Nguyên nhân gây biến động điện áp và ảnh hưởng của nó đến chế độ làm việc của mạng và Thiết bị điện. 1.2.2.Quan hệ công suất phản kháng với điện áp. 1.2.3.Các phương pháp điều chỉnh điện áp. 1.3 Độ lệch điện áp. 1.3.1 Độ lệch điện áp tại phụ tải. 1.3.2 Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp. 1.3.3 Diễn biến của điện áp trong lưới điện. 1.4. Các phƣơng pháp điều chỉnh độ lệch điện áp. CHƢƠNG II: LƢỚI ĐIỆN HƢNG YÊN 2.1 Cấu trúc hiện tại của lƣới điện Hƣng Yên và hƣớng phát triển trong tƣơng lai. 2.2 Các thông số vận hành của lƣới điện Hƣng Yên. 2.3 Kiểm tra độ lệch điện áp của các trạm hạ áp trên lƣới Hƣng Yên. 2.4 Đánh giá tình hình vận hành của lƣới điện Hƣng Yên Nội dung luận văn. CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH CLĐA - CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN. 3.1 Tính toán các chỉ tiêu tổng quát. 3.2 Điều chỉnh tối ƣu độ lệch điện áp. 3.3 Tính toán các thông số của các phần tử lƣới phân phối. 3.3.1-Tính toán thông số dây dẫn. 3.3.1.1 Điện trở của dây dẫn. 3.3.1.2 Điện kháng của dây dẫn. 3.3.1.3 Sơ đồ thay thế của dây dẫn. 3.3.2 Tính toán thông số Máy biến áp 3.3.2.1. Điện trở tác dụng Rb. 3.3.2.2. Điện kháng Xb. 3.3.2.3. Điện dẫn tác dụng Gb. 3.3.2.4. Điện dẫn phản kháng Bb. 3.4 Sơ đồ tính toán lƣới phân phối, phƣơng pháp tính toán. 3.4.1 Sơ đồ lưới phân phối Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trang Trang 1 Trang 4 Trang 4 Trang 8 Trang 8 Trang 10 Trang 12 Trang 14 Trang 14 Trang 15 Trang 18 Trang 20 Trang 22 Trang 22 Trang 24 Trang 34 Trang 39 Trang 43 Trang 43 Trang 45 Trang 46 Trang 46 Trang 46 Trang 47 Trang 47 Trang 47 Trang 48 Trang 49 Trang 49 Trang 50 Trang 51 Trang 51 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.4.2 Tính toán tổn thất điện áp theo công suất. 3.4.3 Chế độ tính toán tổn thất điện áp trong lưới phân phối. 3.4.3.1 Các công thức áp dụng trong tính toán. 3.4.3.2. Các chế độ cần tính toán, phương pháp tính. 3.4.4 -Ví dụ tính toán 3.5 Thuật toán và chƣơng trình tính. 3.6 Kết luận CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CLĐA Ở LƢỚI PHÂN PHỐI HƢNG YÊN 4.1 Hiện trạng CLĐA ở Hƣng Yên. 4.2 Phân tích các giải pháp nâng cao CLĐA và đề xuất giải pháp nâng cao CLĐA đƣờng dây 377 Kim Động. 4.2.1 Điều chỉnh điện áp đầu nguồn tại trạm 110 kV Kim Động. 4.2.2 Điều chỉnh đầu phân áp cố định của máy biến áp trung gian 35/10 kV Khoái Châu. 4.2.3 Thay dây những đoạn có tổn thất điện áp lớn. 4.2.4 Bù công suất phản kháng. MỤC KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1: MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN, ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LỘ 377 KIM ĐỘNG PHỤ LỤC 3: ĐĨA CD PHẦN MỀM CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trang 53 Trang 54 Trang 54 Trang 55 Trang 56 Trang 65 Trang 76 Trang 78 Trang 78 Trang 81 Trang 82 Trang 83 Trang 85 Trang 87 Trang 90 Trang 91 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 1 MỤC MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta tiếp tục tăng trưởng một cách ấn tượng, đòi hỏi nhu cầu điện phải tăng rất nhanh ở mức 15%, thậm chí cao hơn. Để đáp ứng nhu cầu trên, nước ta cần phải mở rộng rất lớn hệ thống điện trong thập kỷ tới. Vốn cho đầu tư cần được huy động từ tất cả các nguồn, gồm cả vốn tự có của EVN và các khoản đầu tư lớn từ bên ngoài vào các nhà máy điện độc lập. Đồng thời với đáp ứng nhu cầu phát triển, EVN cũng đang tiến hành một chương trình cải cách lớn, nhằm thiết lập một cấu trúc quản lý mới, tái cơ cấu công ty điện lực hiện nay đang thống lĩnh ngành điện và từng bước xây dựng một thị trường điện cạnh tranh. Áp lực phải đáp ứng nhu cầu điện tăng nhanh và cao, sự cấp bách phải huy động các nguồn vốn đầu tư cho các nguồn điện mới và đồng thời bảo đảm những cấu trúc và cơ cấu mới đang được hình thành trong quá trình cải cách và tái cơ cấu đáp ứng được yêu cầu dài hạn. Sự đồng thời diễn ra trên đã tạo ra những thách thức trong thời điểm có thể nói là kịch tính nhất đối với ngành điện ViệtNam. Tăng trưởng của nhu cầu điện ở Việt Nam hiện nay chủ yếu do gia tăng nhu cầu điện của ngành công nghiệp và gia tăng sử dụng điện cho sinh hoạt của người dân. Trong giai đoạn 2011-2015, nhu cầu điện dự kiến tiếp tục tăng cao ở mức 11%/năm. Chương trình cải cách ngành điện dài hạn của Việt Nam đã bắt đầu được triển khai với Luật Điện lực được thông qua vào cuối năm 2004, Cục Điều tiết Điện lực được thành lập hoạt động dưới sự giám sát của Bộ trưởng Bộ Công thương và Lộ trình cải cách đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đầu năm 2006. Những nỗ lực tái cơ cấu ngành điện và phát triển một thị trường điện cạnh tranh là mục tiêu trong dài hạn. Điều quan trọng là cần bảo đảm rằng các quyết định về tái cơ cấu và cổ phần hóa một loạt các đơn vị hiện trực thuộc EVN và các thỏa thuận về phát triển các nhà máy điện độc lập phải là những bước tiến phù hợp trong tương lai và năng lực, uy tín, hiệu lực của Cục Điều Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 2 tiết Điện lực cần được thiết lập để ban hành khung điều tiết để bảo đảm khả năng dự báo trước cho các chủ đầu tư. Đó là một nhiệm vụ hết sức khó khăn của ngành điện, trong đó việc nâng cao chất lượng điện năng ở lưới điện phân phối có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng và chỉ tiêu kinh tế chung của toàn hệ thống. Với lưới điện phân phối việc đáp ứng những yêu cầu về chất lượng điện năng gặp không ít khó khăn, đặc biệt ở các đường dây sử dụng các cấp điện áp 6 kV, 10kV, 22kV, lấy qua các trạm trung gian 35/6 kV và 35/10kV không có hệ thống điều áp dưới tải. Sự phát triển mạnh mẽ của phụ tải điện ảnh hưởng chất lượng điện năng ở lưới điện phân phối thể hiện dễ nhận thấy là chất lượng điện áp. Xuất phát từ thực tiễn tác giả mong muốn đóng góp một phần những tìm tòi, nghiên cứu của mình vào việc duy trì chỉ tiêu chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối có nhiều cấp điện áp nhưng không có hệ thống điều áp dưới tải tại các trạm trung gian. Luận văn bao gồm 4 chương và hai mục (Mục mở đầu và Mục kết luận), trong đó: Chương 1 Trình bày lý thuyết chung về chất lượng điện năng, các chỉ tiêu chất lượng điện năng tại một số quốc gia và của Việt Nam, chú trọng phân tích chỉ tiêu độ lệch điện áp, diễn biến của điện áp trong lưới điện phân phối và các phương pháp điều chỉnh độ lệch điện áp. Chương 2 Giới thiệu tổng quát về lưới điện tỉnh Hưng Yên, những yêu cầu xuất phát từ thực tế về chất lượng điện năng. Chương 3 Trình bày cụ thể phương pháp tính toán và điều chỉnh chất lượng điện áp bao gồm kiểm tra độ lệch điện áp theo các tiêu chuẩn về chất lượng điện áp, tính toán chỉ tiêu tổng quát, điều chỉnh tối ưu đầu phân áp cố Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 3 định của các máy biến áp phân phối, áp dụng cụ thể trên một đường dây thực tế. Trong chương này cũng trình bày các công thức tính toán các phần tử, phương pháp tính toán, sơ đồ tương đương của lưới điện có nhiều cấp điện áp, các chế độ tính toán tổn thất điện áp và ví dụ tính toán. Dựa trên những phân tích về phương pháp tính thành lập những giải thuật cho phép tính toán nhanh và chính xác, tổ hợp thành chương trình máy tính thuận tiện trong sử dụng, khả năng ứng dụng để tính toán các sơ đồ phức tạp trong thực tế vận hành của lưới điện phân phối. Chương 4: Dựa trên các số liệu thu thập từ thực tế vận hành của lưới điện Hưng Yên và chương trình máy tính đó lập, áp dụng để tính toán và đề xuất một số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp ở lưới phân phối Hưng Yên. Mục Kết luận: Đánh giá hiệu quả việc áp dụng phương pháp tính toán, điều chỉnh điện áp trên lưới điện Hưng Yên. Tác giả chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Trần Bách và các thầy cô của Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp tác giả hoàn thành luận văn. Cảm ơn các đồng nghiệp đã giúp đỡ trong công việc để tác giả có thời gian học tập, thu thập số liệu viết luận văn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 4 CHƢƠNG 1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1 Chất lƣợng điện năng. Lưới điện được đánh giá theo 4 tiêu chuẩn chính: 1- An toàn điện. 2- Chất lượng điện năng. 3- Độ tin cậy cung cấp điện. 4- Hiệu quả kinh tế. Chất lượng điện áp là một chỉ tiêu trong tiêu chuẩn chất lượng điện năng, nó được đánh giá bởi các chỉ tiêu sau: 1- Độ lệch điện áp trên cực của thiết bị dùng điện so với điện áp định mức. 2- Độ dao động điện áp. 3- Độ không đối xứng. 4- Độ không sin (sự biến dạng của đường cong điện áp, các thành phần sóng hài bậc cao ...) Chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thông số trên các đường dây khác nhau. Có thể có các dạng như: sự biến đổi dài hạn của điện áp so với điện áp định mức, điện áp thay đổi đột ngột, những xung dốc dao động hoặc điện áp ba pha không cân bằng. Hơn nữa tính không đồng đều như tần số thay đổi, sự không tuyến tính của hệ thống hoặc trở kháng phụ tải sẽ làm méo dạng sóng điện áp, các xung nhọn do các thu lôi sinh ra cũng có thể được lan truyền trong hệ thống cung cấp. Các trường hợp này được mô tả trong hình sau. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 5 Hình 1 - 1: Dạng sóng điện áp lý tưởng và các thay đổi của điện áp. a) Dạng sóng điện áp lý tưởng. b) Các dạng thay đổi của sóng điện áp. Các xung nhọn, xung tuần hoàn và nhiễu tần số cao có tính chất khu vực. Nó được sinh ra một số do quá trình phóng điện của các thu lôi, do tác động đóng cắt của các van điện tử công suất, do hồ quang của các điện cực vì vậy chỉ có thể lan truyền trong phạm vi và thời điểm nhất định. Cũng như vậy sự biến đổi tần số thường do các lò trung, cao tần sinh ra và mức độ lan truyền cũng không lớn. Đối với hiện tượng điện áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện dài hạn. Để ngăn ngừa các hiệu ứng có hại cho thiết bị của hệ thống cung cấp trong một mức độ nhất định, luật và các quy định khác nhau đã tồn tại trong các vùng khác nhau để chắc rằng mức độ của điện áp cung cấp không được ra ngoài dung sai đã quy định. Các đặc tính của điện áp cung cấp được chỉ rõ trong các tiêu chuẩn chất lượng điện áp thường được mô tả bởi tần số, độ lớn, dạng sóng và tính đối xứng của điện áp 3 pha. Trên thế giới có sự dao động tương đối rộng trong việc chấp nhận các dung sai có liên quan đến điện áp. Các tiêu chuẩn luôn luôn được phát triển hợp lý để đáp lại sự phát triển của kỹ thuật, kinh tế và chính trị. Bởi vì một vài tình tiết ảnh hưởng đến điện áp cung cấp là ngẫu nhiên trong thời gian và không gian ( vị trí ) nên một vài đặc trưng có thể được mô Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 6 tả trong các tiêu chuẩn với các tham số tĩnh để thay thế cho các giới hạn đặc biệt. Một khía cạnh quan trọng trong việc áp dụng các tiêu chuẩn là để xem xét ở nơi nào và ở đâu trong mạng cung cấp, các đặc tính của điện áp là định mức. Tiêu chuẩn châu Âu EN50160 chỉ rõ các đặc điểm của điện áp ở các đầu cuối cung cấp cho khách hàng dưới các điều kiện vận hành bình thường. Các đầu cuối cung cấp được định nghĩa là điểm kết nối của khách hàng nối vào hệ thống cộng cộng. EN50160 chỉ ra rằng, trong các thành viên của Eropean Communities Cộng đồng Châu Âu, dải biến đổi giá trị hiệu dụng (RMS) của điện áp cung cấp trong 10 phút (điện áp pha hoặc điện áp dây) là Vn ± 10% với 95% thời gian trong tuần. Với hệ thống 3 pha 4 dây, Vn = 230 V giữa pha và trung tính. Nói đúng ra, điều này có nghĩa là mỗi tuần có hơn 8 giờ không có giới hạn cho giá trị của điện áp cung cấp. Cũng có một số chỉ trích rằng dung sai điện áp Vn ± 10% là quá rộng. Đến năm 2003, điện áp danh định và dung sai có thể sẽ khác, các giá trị đã bắt đầu cao hơn phù hợp hơn với HD472S1. Trong thời gian chuyển tiếp, các vùng có hệ thống 220/380V có thể sẽ đưa ra điện áp 230/400V + 6%/-10%, các vùng khác có hệ thống 240/415V sẽ đưa ra điện áp 230/400 V +10%/-6%. Tần số của hệ thống cung cấp phụ thuộc sự tương tác giữa các máy phát và phụ tải, giữa dung lượng các máy phát và nhu cầu của phụ tải. Điều này có nghĩa là sẽ khó khăn hơn cho các hệ thống nhỏ, cô lập, để duy trì chính xác tần số so với các các hệ thống nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận. Trong Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu tần số danh định (định mức) của điện áp cung cấp được quy định là 50Hz. Theo EN50160 giá trị trung bình của tần số cơ bản đo được trong thời gian hơn 10s với hệ thống phân phối nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận là 50Hz ±1% trong suốt 95% thời gian trong tuần và 50Hz +4% /-6% trong 100% thời gian trong tuần. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 7 Hệ thống phân phối không nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận có dải dung sai tần số là ± 2%. Dung sai tần số của EN50160 cũng giống với quy định hiện thời của các nước thành viên. Trong một series nghiên cứu về sự mức độ thay đổi điện áp ở khách hàng, một công ty điện lực Anh đã ghi lại các giá trị điện áp cực đại và cực tiểu của một số khách hàng mỗi giờ một lần. Từ các thông tin giá trị trung bình của điện áp cực đại và cực tiểu trên khách hàng vẽ được đồ thị như ( Hình 1- 2 ). Hình 1- 2: Sự thay đổi của điện áp trên phụ tải trong ngày. Từ đồ thị biểu diễn trên ta nhận thấy sự phụ thuộc của giá trị điện áp vào các thời điểm trong ngày, hay nói khác hơn là phụ thuộc vào quy luật hoạt động của phụ tải. Tại Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định tại mục 2, điều 31của nghị định số 45/2001/NĐ- CP ngày 02/8/2001 của Chính phủ như sau: 1-Về điện áp: Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp được phép dao động trong khoảng (5% so với điện áp danh định và được xác định tại phía thứ cấp của máy biến áp cấp điện cho bên mua hoặc tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận trong hợp đồng khi bên mua đạt hệ số công suất cos = 0,85 và thực hiện đúng biểu đồ phụ tải đã thỏa thuận trong hợp đồng). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ !