ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG THANH BÌNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHO HUYỆN NA RÌ, TỈNH BẮC KẠN
Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 8 52 02 01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Như Hiển
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
THÁI NGUYÊN - 2019
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan công trình nghiên cứu này là của tôi. Các số liệu và kết
quả được nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong công
trình khác.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các tác giả của các công trình nghiên
cứu, các tác giả của các tài liệu mà tôi trích dẫn, tham khảo để hoàn thành luận
văn này.
Ngày 02 tháng 5 năm 2019
Tác giả luận văn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hoàng Thanh Bình
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy giáo: Phó giáo sư, Tiến
sĩ Nguyễn Như Hiển
Với tinh thần trách nhiệm cao, với sự tâm huyết của Thầy đối với sự
nghiệp giáo dục, sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Trong suốt
thời gian thực hiện luận văn, tôi luôn nhận được những lời chỉ bảo, quan tâm,
động viên, giúp đỡ của Thầy để tôi có thể hoàn thành bản luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hệ
Thống Điện - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã giúp
đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian tác giả thực hiện luận văn.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong việc nghiên cứu, học hỏi nhưng vì
thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu khá phức tạp nên bản luận văn này không
tránh khỏi thiếu sót. Tác giả mong muốn nhận được sự đóng góp ý kiến của các
thầy giáo, cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn !
Tác giả luận văn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hoàng Thanh Bình
MỤC LỤC
Lời cam đoan ...................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii
Mục lục ............................................................................................................. iii
Các chữ viết tắt .................................................................................................. v
Danh mục các bảng .......................................................................................... vi
Danh mục các hình .......................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Tầm quan trọng của chất lượng điện năng .................................................... 1
2. Cơ sở pháp lý................................................................................................. 1
3. Lý do và tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu được lựa chọn ....................... 3
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 4
5. Dự kiến kết quả đạt được .............................................................................. 5
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn ........................................... 5
7. Các công cụ, thiết bị nghiên cứu ................................................................... 5
8. Bố cục của đề tài ........................................................................................... 5
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA
HUYỆN NA RÌ ................................................................................................ 7
1.1. Phân tích về nhu cầu cung cấp điện năng .................................................. 7
1.2. Nguồn cấp ................................................................................................ 10
1.3. Đồ thị phụ tải điển hình. ........................................................................... 11
1.4. Hiện trạng chất lượng điện huyện Na Rì ................................................. 11
1.5. Kết Luận chương 1 ................................................................................... 21
Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP
VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CỦA
NGUỒN ĐIỆN ............................................................................................... 22
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp ..................................... 22
2.1.1. Độ lệch điện áp ...................................................................................... 22
2.1.2. Độ dao động điện áp ............................................................................. 24
2.1.3. Độ không sin của điện áp ...................................................................... 24
2.1.4. Độ đối xứng của điện áp ....................................................................... 25
2.2. Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp ........................................ 26
2.2.1. Đánh giá chất lượng điện áp theo theo độ lệch điện áp ....................... 26
2.2.2. Đánh giá độ đối xứng của điện áp ......................................................... 32
2.2.3. Đánh giá mức độ hình sin ..................................................................... 34
2.3. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp ............................................. 35
2.3.1. Các biện pháp chung ............................................................................. 35
2.3.2. Nâng cao chất lượng điện áp bằng điều chỉnh điện áp ......................... 37
2.3.3. Các phương pháp điều chỉnh điện áp .................................................... 39
2.3.4. Các thiết bị điều chỉnh điện áp .............................................................. 43
2.3.5. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp .......................................... 43
2.4. Kết luận chương 2 .................................................................................... 47
Chương 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÙ CÔNG SUẤT CHO TBA
560 KVA MỎ ĐÁ LŨNG RÁO , MỎ ĐÁ LỦNG TRÁNG ....................... 48
3.1. Ý nghĩa thực tiễn của hệ số công suất ...................................................... 48
3.1.1. Giảm giá thành tiền điện ....................................................................... 48
3.1.2. Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật ................................................................. 48
3.2. Các biện pháp để nâng cao hệ số cosφ ..................................................... 49
3.2.1. Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên ............................................... 49
3.2.2. Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công
suất cosφ .......................................................................................................... 52
3.3. Thu thập, xử lý số liệu và đánh giá chất lượng điện áp ........................... 56
3.3.1. Thu thập số liệu ..................................................................................... 56
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
3.3.2. Đánh giá chất lượng điện áp ................................................................. 57
3.4. Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển cho hệ thống bù ............................. 59
3.4.1. Tính toán, lựa chọn các thiết bị trong tủ bù cosφ ................................. 59
3.4.2. Hướng dẫn sử dụng ............................................................................... 64
3.4.3. Các thông số cài đặt .............................................................................. 67
3.5. Kết luận chương 3 .................................................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 76
1. Kết luận ....................................................................................................... 76
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 76
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 77
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
: Bộ điều khiển BĐK
: Dung kháng CAP
: Biến dòng điện CT
ĐTT : Điện tổn thất
: Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế IEC
: Viện nghiên cứu Điện, Điện tử IEEE
: Cảm kháng IND
: Khu công nghiệp KCN
: Công ty Điện lực Bắc Kạn PCBK
PFR : Power Factor Regulator (Bộ điều khiển tụ bù)
TBA : Trạm biến áp
THD : Độ méo dạng tổng do sóng hài
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
TLTT% : Tỷ lệ tổn thất %
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Số liệu điện thương phẩm các năm giai đoạn 2013 - 2018.(1) ........ 9
Bảng 1.2: Số liệu thành phần phụ tải năm 2018.(2).......................................... 9
Bảng 1.3: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Thành Phố -
Na Rì .............................................................................................. 13
Bảng 1.4: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Ngân Sơn -
Na Rì .............................................................................................. 14
Bảng 1.5: Số liệu tổn thất các TBA năm 2018.(3) .......................................... 17
Bảng 2.1: Độ lệch điện áp cho phép ở chế độ làm việc bình thường ............. 23
Bảng 3.1: Số liệu đo đếm tại thanh cái hạ áp của trạm 560kVA-35/0,4kV
ứng với thời điểm cực đại và cực tiểu ........................................... 57
Bảng 3.2: Số liệu đo đếm điện áp tại nguồn của trạm 560kVA-35/0,4kV
ứng với thời điểm cực đại và cực tiểu ........................................... 58
Bảng 3.3: Tụ điện bù cos Φ điện áp 400 [V] do DAE YEONG chế tạo ........ 59
Bảng 3.4: Chọn và kiểm tra Aptomat ............................................................. 60
Bảng 3.5: Aptomat hạ áp, dãy L do LG chế tạo ............................................. 60
Bảng 3.6: Chọn máy biến dòng hạ áp ............................................................. 60
Bảng 3.7: Bảng tra hệ số C/K gần đúng .......................................................... 68
Bảng 3.8: Số liệu Công suất trung bình và Cos Φ TBA Lũng Ráo ................ 72
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 3.9: Số liệu Công suất trung bình và Cos Φ TBA Lủng Tráng ............. 75
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải điển hình .................................................................. 11
Hình 3.1: Hiển thị và các phím chức năng bộ điều khiển tụ bù Mikro........... 62
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.2: Hoạt động của bộ PFR .................................................................... 66
MỞ ĐẦU
1. Tầm quan trọng của chất lượng điện năng
Trong các hệ thống truyền tải lý tưởng, dạng sóng của điện áp và dòng
điện là hình sin và biên độ điện áp không đổi theo thời gian. Tuy nhiên, do trở
kháng của lưới điện, hầu hết các loại tải đều gặp phải những hiện tượng bất
thường như: điện áp tăng vọt, mất điện cục bộ. Nếu chất lượng điện năng của
lưới điện tốt thì loại tải nào cũng có thể chạy ổn định và hiệu quả như mong
muốn. Giá thành lắp đặt thấp và lượng khí thải nhà kính không cao.
Như vậy, chất lượng điện là những vấn đề liên quan đến điện áp, dòng
điện, tần số làm cho các thiết bị điện vận hành không bình thường hoặc bị hư
hỏng. Chính vì, chất lượng điện ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sản xuất
hiện đại; Chất lượng điện năng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận hành và
tuổi đời của thiết bị; Chất lượng điện năng luôn là mối quan tâm hàng đầu của
các nhà sản xuất thiết bị; Yêu cầu cung cấp cho khách hàng chất lượng điện cao
nhất là mục tiêu của các điện lực; Mối quan tâm của xã hội đến chất lượng điện
ngày càng được nâng cao. Chất lượng điện là sự quan tâm của mọi bên, từ các
điện lực, khách hàng cho đến các nhà sản xuất, chế tạo thiết bị và của xã hội.
2. Cơ sở pháp lý
Các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng đã được quy định như sau:
2.1. Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 về sóng hài dòng & áp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2.2. Thông tư 32 của Bộ Công Thương
Ngày 15/04/2010 Bộ Công Thương có ban hành thông tư 32 về việc quy
định hệ thông điện truyền tải trong đó có yêu cầu chi tiết về các thông số điện
năng như sau:
- Điện áp.
+ Điện áp danh định trong hệ thống phân phối bao gồm: 110kV, 35kV,
22kV, 15kV, 10kV, 6kV và 0.4kV.
+ Trong điều kiện bình thường, dao động điện áp cho phép so với điện
áp danh định là:
* Khách hàng: không được vượt quá ±5%
* Nhà máy điện: không được vượt quá +10% và -5%.
+ Trong điều kiện sự cố đơn lẻ, độ dao động cho phép là +5% và -10%.
+ Trong điều kiện sự cố nghiêm trọng, độ dao động cho phép là ±10%.
- Tần số.
Tần số định mức là 50Hz, dao động tần số cho phép so với tần số định
mức như sau:
+ Trong điều kiện bình thường, dao động cho phép là ±2%.
+ Trong điều kiện hệ thống chưa ổn định, dao động cho phép là ±5%.
- Sóng hài dòng & áp.
+ Sóng hài điện áp
+ Sóng hài dòng điện.
* Đối với đầu nối vá cấp điện áp hạ áp công suất tới 10kW thì giá trị
dòng điện sóng hài bậc cao không được vượt quá 5A cho 1 pha và 14A cho
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
3 pha.
* Đối với đầu nối vào cấp điện áp trung áp hoặc đầu nối có công suất
từ 10kW đến 50kW thì giá trị dòng bậc cao không được vượt quá 20% dòng
phụ tải.
* Đối với đầu nối vào cấp điện áp cao áp hoặc công suất lớn hơn 50kW
thì giá trị dòng hài không được vượt quá 12% dòng phụ tải.
- Cân bằng pha.
Trong chế độ làm việc bình thường, thành phần thứ tự nghịch của điện
áp pha không được vượt quá 3% điện áp danh định đối với cấp điện áp 110kV
và 5% đối với cấp điện áp trung áp và hạ áp.
- Nhấp nháy điện áp.
Mức nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn như sau:
3. Lý do và tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu được lựa chọn
3.1. Lý do chọn đề tài
Tình hình cung cấp điện và chất lượng điện năng của huyện Na Rì
Địa bàn huyện Na Rì được cấp điện bằng 2 lộ đường dây trung thế gồm:
lộ đường dây 35 kV 371E26.1 và lộ đường dây 35 kV 373 E26.1.
Do đường dây cấp điện cho huyện Na rì dài nên các thông số điện áp,
CosΦ khai thác tại điểm đo đếm ranh gới giữa Điện lực Na Rì với Điện lực
khác như sau:
- Tại ranh giới với Điện lực Thành phố Bắc Kạn điện áp 35,2 ÷ 36 kV,
có những thời điểm hệ số CosΦ = 0,93-0,95.
- Tại ranh giới với Điện lực Ngân Sơn điện áp 35,5 ÷ 36,5 kV, có những
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
thời điểm hệ số CosΦ = 0,94 ÷ 0,96.
Tổn thất điện năng thấp và chất lượng điện áp ổn định tập chung tại các
khu vực trung tâm thị trấn và trung tâm các xã như: Côn Minh, Lương Hạ, Xuân
Dương, Cường Lợi, Vũ Loan và thị trấn Yến Lạc,... Ví dụ: Côn Minh 1 là
3,23%; Yến Lạc 1 là 5,3%; Phố Cổ 2 là 2,25%; Lượng Hạ 1 là 4,78%; Xuân
Dương 1 là 4,25%; Cường Lợi 1 là 4,41%; Vũ Loan 1 là 4,78%,...
- Tổn thất điện năng cao, chất lượng điện áp không ổn định tập trung tại
các xã Hảo Nghĩa, Lạng San, Dương Sơn, Kim Hỷ, Văn Minh. Điển hình như:
TBA Hảo Nghĩa 1 là 6,1%; TBA Lạng San 1 là 6,15%; Dương Sơn 2 là 5,68%;
Kim Hỷ 1 là 8,71%; Văn Minh 3 là 9,83%; Tại các khu vực này TBA có bán
kính cấp điện lớn từ 1,5 km đến 3,5 km, Ví dụ: Bán kính cấp điện của TBA
Văn Minh là 3,3 km, của TBA Kim Hỷ 3,5 km, TBA Dương Sơn 2 là 2,5
km....Điện áp cuối nguồn khá thấp điển hình như TBA Văn Minh 3 là 180V,
Kim Hỷ 1 là 170V, TBA Dương Sơn 2 là 182V
3.2. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Ở nước ta nói riêng cũng như trên toàn thế giới nói chung, ngay từ khi
sản xuất ra điện năng, người ta đã quan tâm đến chất lượng điện năng. Chính
vì vậy, chất lượng điện năng là vấn đề lúc nào cũng mang tính thời sự, và ngày
càng được quan tâm đến. Tại sao vậy? Vì rằng vấn đề trở nên mới, thời sự là
do cách đặt vấn đề hiện nay mang tính hệ thống hóa, toàn cục, chứ không phải
đề cập đến từng vấn đề, từng hiện tượng một cách riêng rẽ như trước đây. Vấn
đề được đặc biệt quan tâm đến, không chỉ trên phương diện nhà cung cấp (sản
xuất, truyền tải và phân phối điện năng), mà còn trên phương diện khách hàng
(người sử dụng). Mục tiêu hướng tới là lưới điện ngày càng trở nên linh hoạt
hơn và các thiết bị sử dụng điện cũng ngày càng thông minh hơn.
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu các chỉ tiêu yêu cầu về chất lượng điện năng, các tiêu chuẩn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
đánh giá về chất lượng điện năng;
- Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng và lựa chọn
giải pháp ứng dụng phù hợp;
- Nghiên cứu các thiết kế kỹ thuật cho giải pháp cải thiện chất lượng điện
năng đã lựa chọn.
5. Dự kiến kết quả đạt được
- Có các thiết kế kỹ thuật cho giải pháp cải thiện chất lượng điện năng
đã lựa chọn;
- Đánh giá được chất lượng điện năng sau khi sử dụng giải pháp cải thiện
chất lượng điện năng trên.
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn
- Lựa chọn khu vực cung cấp điện năng trọng điểm của huyện Na Rì tỉnh
Bắc Kạn;
- Đi sâu vào một số giải pháp về đảm bảo điện áp cung cấp cho các phụ
tải yêu cầu.
7. Các công cụ, thiết bị nghiên cứu
- Các phần mềm chuyên dụng liên quan đến ngành kỹ thuật điện, kỹ thuật
điều khiển và tự động hóa;
- Các thiết bị thực tiễn phù hợp để phục vụ cho giải pháp cải thiện chất
lượng điện năng cho khu vực trọng điểm của huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn phục
vụ phát triển công, nông nghiệp và khai thác mỏ.
8. Bố cục của đề tài
Luận văn sẽ được bố cụ thành ba chương dự kiến như sau:
Phần mở đầu của luận văn;
Chương 1: Tổng quan chung về các vấn đề cần nghiên cứu của luận văn,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
đi sâu nghiên cứu và tập hợp số liệu về chất lượng điện năng của huyện Na Rì;
Chương 2: Nghiên cứu các chỉ tiêu và giải pháp để nâng cao chất lượng
điện năng, trên cơ sở đó lựa chọn được giải pháp phù hợp để cải thiện chất
lượng điện năng cho khu vực trọng điểm của huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn phục
vụ phát triển công, nông nghiệp và khai thác mỏ;
Chương 3: Các thiết kế kỹ thuật cho giải pháp để cải thiện chất lượng
điện năng và các thiết bị thực tiễn sử dụng để cải thiện chất lượng điện năng;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Phần kết luận và kiến nghị.
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN
CỦA HUYỆN NA RÌ
1.1. Phân tích về nhu cầu cung cấp điện năng
Huyện Na Rì là huyện miền núi, nằm ở phía Đông Bắc tỉnh Bắc Kạn, có
diện tích tự nhiên là 85.300,00 ha, chiếm 17,54% diện tích tự nhiên tỉnh Bắc
Kạn, gồm 21 xã và 01 thị trấn với 233 thôn, bản.
- Phía bắc giáp huyện Ngân Sơn.
- Phía nam giáp huyện Chợ Mới và tỉnh Thái Nguyên.
- Phía đông giáp huyện Bình Gia và Tràng Định (tỉnh Lạng Sơn).
- Phía tây giáp huyện Bạch Thông.
Thị trấn Yến Lạc là trung tâm kinh tế - chính trị - văn hóa của huyện,
cách thị xã Bắc Kạn 72 km và thành phố Thái Nguyên 130 km theo quốc lộ 3B
và quốc lộ 3. Đời sống kinh tế của nhân dân còn nhiều khó khăn, trình độ dân
trí thấp, cơ sở hạ tầng như đường giao thông, trường học, điện lưới quốc gia,
trạm y tế xã mặc dù đã được Nhà nước quan tâm đầu tư xong vẫn còn nhiều
khó khăn.
Na Rì có địa hình phức tạp, chủ yếu là đồi núi với nhiều núi đá vôi, thung
lũng hẹp, độ dốc lớn, thuộc cánh cung Ngân Sơn. Độ cao trung bình toàn huyện
là 500m, cao nhất là núi Phyia Ngoằm (xã Cư Lễ) với độ cao 1.193m, thấp nhất
ở xã Kim Lư với độ cao 250m so với mực nước biển. Nhìn tổng thể, địa hình
của huyện có hướng thấp dần từ tây nam sang đông bắc, được chia thành 2 dạng
địa hình sau:
- Địa hình vùng núi đá
Các dãy núi đá trải dài trên hầu hết các địa bàn trong huyện là các xã
Kim Hỷ, Ân Tình, Lạng San, Lam Sơn, Hảo Nghĩa, Cư Lễ với độ dốc trên 200.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Tại nhiều nơi núi đá còn có độ dốc tới 600 với độ cao thay đổi từ 300m ÷ 500m.
Khối núi đá vôi Kim Hỷ được đánh giá là loại địa hình Caxtơ trẻ với những
đỉnh đá tai mèo, vách đứng, vực sâu, nhiều sông suối chảy ngầm, vô cùng nguy
hiểm.
- Địa hình vùng núi đất
Phân bố ở hầu hết các xã trong huyện, gồm các dãy núi kéo dài liên tiếp
nhau có độ cao thay đổi từ 300m ÷ 700m. Địa hình vùng này rất phức tạp, hầu
hết các dãy núi được hình thành trên các khối đá mắc ma, biến chất, trầm tích,
có đỉnh nhọn, độ dốc lớn. Xen kẽ giữa các dãy núi chạy dọc theo các sông suối
lớn có các thung lũng nhỏ hẹp dạng lòng máng hầu hết đã được khai thác để
trồng lúa màu. Ở vùng này thực vật phát triển rất đa dạng và phong phú, những
nơi còn rừng đất đai còn tốt, tầng đất dày. Một số nơi do việc khai thác không
hợp lý, độ che phủ thực vật giảm, đất đai bị xói mòn, rửa trôi, hàm lượng các
chất dinh dưỡng suy giảm nhiều.
Địa hình của huyện Na Rì đã ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình
thành đất, cụ thể là các quá trình rửa trôi và tích luỹ. Quá trình rửa trôi diễn ra
mạnh vào mùa mưa ở vùng núi đá chia cắt, dốc nhiều, ở vùng đồi núi thấp có
những thung lũng tương đối bằng phẳng, thích nghi với các loại cây lương thực
và cây ngắn ngày vùng nhiệt đới.
Na Rì có tốc độ đô thị hóa chậm, các hoạt động công nghiệp chưa phát
triển, nền kinh tế của huyện chủ yếu là sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp,
sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và thương mại, dịch vụ phát triển
chậm.
Trong những năm qua nhu cầu về điện năng để phục vụ cho nhu cầu phát
triển kinh tế - xã hội, phục vụ mục đích chính trị, bảo đảm an ninh - quốc phòng
của huyện Na Rì luôn tăng trưởng với tốc độ khá cao, số liệu tăng trưởng về
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
trong giai đoạn 2013 - 2018 như sau:
Bảng 1.1: Số liệu điện thương phẩm các năm giai đoạn 2013 - 2018.(1)
Điện thương phẩm (kWh) Tốc độ tăng trưởng Năm
2013 10.177.417
2014 10.818.678 6,3% so với năm 2013
2015 11.995.625 10,8% so với năm 2014
2016 13.311.504 10,9% so với năm 2015
2017 14.087.806 5,8% so với năm 2016
2018 15.114.677 7,2% so với năm 2017
Trong đó điện cho các thành phần phụ tải theo số liệu báo cáo kinh doanh
năm 2018 như sau:
Bảng 1.2: Số liệu thành phần phụ tải năm 2018.(2)
STT Thành phần phụ tải Sản lượng (kWh) Tỷ trọng (%)
1 Nông, lâm nghiệp, thủy sản 62.921 0,64
2 Công nghiệp, xây dựng 2.589.941 26,31
3 Thương nghiệp, khách sạn, nhà 173.146 1,76
hàng
4 Quản lý, tiêu dùng 6.475.724 65,8
5 Hoạt động khác 539.967 5,48
- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích nông, lâm nghiệp, thủy sản có
tỷ trọng nhỏ chiếm khoảng trên, dưới 1% tổng sản lượng hàng năm.
- Nhu cầu về điện để phục vụ cho thành phần phụ tải công nghiệp, xây dựng
chiếm khoảng trên dưới 20% tổng sản lượng hàng năm. Chủ yêu cho sử dụng
cho nhu cầu khai thác mỏ, sản xuất vật liệu xây dựng và sản xuất lâm sản. Dung
lượng MBA của các Xưởng, Mỏ như sau:
1. Mỏ đá Lủng Tráng dung lượng máy biến áp 560 (KVA)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2. Mỏ đá Khưa Trạng dung lượng máy biến áp 560 (KVA)
3. Mỏ đá Thôm Ỏ dung lượng máy biến áp 320 (KVA
4. Mỏ đá Lũng Ráo dung lượng máy biến áp 560 (KVA)
5. Mỏ đá Phia Van dung lượng máy biến áp 250 (KVA)
6. Xưởng gỗ Hồng Quảng dung lượng máy biến áp 250 (KVA)
7. Xưởng gỗ Huy Hoàng dung lượng máy biến áp 250 (KVA)
8. Nhà máy gạch Sao Mai dung lượng máy biến áp 250 (KVA)
- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Thương nghiệp, khách sạn, nhà
hàng có tỷ trọng chiếm khoảng trên 1% đến 5% tổng sản lượng hàng năm.
- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Quản lý, tiêu dùng có tỷ
trọng chiếm khoảng trên 65 % đến 71 % tổng sản lượng hàng năm.
- Nhu cầu về điện để phục vụ cho Hoạt động khác có tỷ trọng chiếm
khoảng trên 4 % đến 6 % tổng sản lượng hàng năm.
1.2. Nguồn cấp
Lưới điện huyện Na rì chủ yếu được cấp từ 2 lộ đường dây của trạm 110
kV E26.1 Bắc Kạn có công suất 50MVA; lộ đường dây 35 KV 373 E26.1 và lộ
đường dây 35 KV 371 E26.1. Mạnh vòng dự phòng gồm có các mạch: mạch
vòng 35 KV Tràng Định - Na Rì và mạch vòng 35 KV Chợ Mới - Na Rì.
Lộ đường dây 35 KV 373 E26.1 và các nhánh rẽ có tổng chiều dài 200
km cấp điện cho 107 TBA phân phối với tổng dung lượng lắp đặt 10.662 kVA:
Cấp điện cho các xã, Thị trấn: Côn Minh, Quang Phong, Đổng Xá, Hữu Thác,
Hảo Nghĩa, Dương Sơn, Xuân Dương, Liêm Thủy, Cư Lễ, Lam Sơn, Lương
Hạ, Kim Lư, Lương Hạ, Cường Lợi, Vũ Loan, Văn Học và Thị trấn Yến Lạc,
lộ đường dây này cấp cho 4/5 phụ tải địa bàn huyện Na Rì.
Lộ đường dây 35 KV 371 E26.1 và các nhánh rẽ có tổng chiều dài 56 km
cấp điện cho 25 TBA phân phối với tổng dung lượng lắp đặt 1.831 kVA cấp
điện cho các xã: Kim Hỷ, Lương Thượng, Lạng San, Ân Tình, Lương Thành,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Văn Minh và 1 phần của xã Lam Sơn. Lộ đường dây này có hai nguồn cấp đó
là nguồn lưới điện Quốc gia lấy từ trạm 110 kV E26.1 Bắc Kạn và từ nhà máy
thủy điện Thượng Ân có công suất 2,4 MVA đóng trên địa bàn huyện Ngân
Sơn, lộ đường dây này cấp cho 1/5 phụ tải huyện Na Rì.
Dự kiến đến năm 2020 trên địa bàn huyện, thủy điện Pác Cáp có công
suất 6MVA sẽ được xây dựng xong và sẽ có khả năng đáp ứng được toàn bộ
phụ tải huyện Na Rì.
1.3. Đồ thị phụ tải điển hình.
ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NGÀY 6 - 12
5000
4000
)
3000
W K ( P
2000
1000
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47
đồ thị phụ tải 371 đồ thị phụ tải 373 đồ thị phụ tải tổng
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải điển hình
1.4. Hiện trạng chất lượng điện huyện Na Rì
Đặc điểm lưới điện:
Lưới điện huyện Na rì chủ yếu được cấp từ 2 lộ đường dây của trạm 110
kV E26.1 Bắc Kạn:
- Lộ đường dây 35 KV 373 E26.1 có chiều dài 200 km sử dụng loại dây
dẫn AC95, AC 70 cho đường trục và AC 70, AC 50 cho các nhánh rẽ vào trạm;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
trên lộ đường dây này do bán kính cấp điện từ trạm 110 kV E26.1 dài do vậy
để nâng cao chất lượng điện năng phía cuối nguồn năm 2018 Công ty Điện lực
Bắc Kạn thực hiện đầu tư xây dựng 01 MBA tự ngẫu dung lượng 7000 KVA;
TBA phân phối 35/0,4 kV:107 TBA có dung lượng từ 31,5 kVA đến 560 KVA
với tổng dung lượng 10.662 kVA được đấu vào lưới.
- Lộ đường dây 35 KV 371 E26.1 có chiều dài 56 km sử dụng loại dây
dẫn AC 70 cho đường trục và AC 50 cho các nhánh rẽ vào trạm; trên lộ đường
dây này có 25 MBA có dung lượng từ 31,5 kVA đến 180 KVA với tổng dung
lượng 1.831 kVA được đấu vào lưới.
Các thiết bị trên lưới điện:
* Máy cắt Reclose: 09.
* Cầu dao phụ tải: 14.
* Cầu dao cách ly: 37.
* Tụ bù trung thế: 01 bộ dung lượng 900 kVAR.
* Tụ bù hạ thế: 47 bộ dung lượng 1.820 kVAR.
- Về lưới điện 0,4 kV: Lưới điện 0,4 kV sau các TBA hầu hết đã được
đầu tư mới, cải tạo, sửa chữa lớn sử dụng các loại là cáp vặn xoắn có tiết diện
4x50, 4x70, 4x95 tuy nhiên vẫn còn một số ít đường dây thuộc chương trình dự
án do nguồn ngân sách địa phương đầu tư mới được bàn giao cho nghành điện
hiện nay vẫn còn sử dụng dây AV 50, AV 70 và có một số TBA do đặc điểm
khách hàng nông thôn miền núi sống phân tán, thưa thớt nên có bán kính cấp
điện tương đối dài từ 2km đến hơn 3 km.
Các thông số về điện áp, dòng điện, cos Φ đo được tại điểm đo đếm ranh
giới Thành Phố - Na Rì và Ngân Sơn - Na Rì khai thác vào ngày có sản lượng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
cao nhất như sau:
Ngày giờ
A
7/5/2018 23:30
7/5/2018 22:00
7/5/2018 21:00
7/5/2018 20:30
7/5/2018 19:30
7/5/2018 19:00
7/5/2018 18:00
7/5/2018 17:00
7/5/2018 16:30
7/5/2018 16:02
7/5/2018 14:30
7/5/2018 13:30
7/5/2018 12:30
7/5/2018 12:03
7/5/2018 11:00
7/5/2018 8:00
7/5/2018 7:00
7/5/2018 6:00
7/5/2018 5:30
7/5/2018 4:30
7/5/2018 3:30
7/5/2018 2:30
7/5/2018 1:30
7/5/2018 1:00
7/5/2018 0:00
C 20,859 20,845 20,673 20,625 20,878 20,418 20,602 20,811 20,557 20,531 20,637 20,449 20,600 20,638 20,540 20,358 20,745 20,958 21,020 21,142 21,143 21,124 21,018 21,022 20,881
AB 36,174 36,126 35,804 35,741 36,169 35,382 35,630 36,070 35,645 35,636 35,756 35,431 35,770 35,833 35,711 35,345 35,905 36,398 36,554 36,680 36,716 36,693 36,465 36,460 36,250
Điện pha dây BC 36,492 36,282 36,038 36,028 36,440 35,615 35,948 36,306 35,853 35,870 36,073 35,702 35,995 35,975 36,003 35,540 36,248 36,656 36,769 36,958 36,896 36,871 36,649 36,748 36,514
CA 36,086 36,062 35,765 35,681 36,120 35,323 35,642 36,003 35,564 35,519 35,702 35,376 35,638 35,705 35,534 35,219 35,888 36,258 36,364 36,575 36,577 36,544 36,361 36,368 36,124
A 27.19 34.05 39.48 41.98 46.74 49.61 37.68 37.92 37.59 37.17 38.57 33.78 33.00 33.56 38.42 32.69 26.71 25.62 24.87 21.00 20.81 20.39 21.42 22.00 23.94
Dòng điện B 28.70 35.38 41.13 42.91 48.77 51.86 39.73 40.25 39.28 38.26 39.72 35.29 35.21 36.28 40.20 34.62 28.52 27.61 26.97 22.16 21.73 21.78 22.81 23.54 25.16
C 29.08 36.44 42.32 44.30 49.55 51.28 40.01 40.78 40.08 39.38 39.98 35.88 35.46 35.73 41.48 34.92 29.68 28.58 27.67 23.00 22.33 22.36 23.54 24.02 25.68
A 0.9986 0.9962 0.9976 0.9994 0.9976 0.9986 0.9945 0.9613 0.9703 0.9613 0.9848 0.9962 0.9976 0.9962 0.9962 0.9744 0.9925 0.9925 0.9962 0.9994 0.9986 0.9994 0.9998 0.9998 0.9994
Cos Φ B 0.9998 0.9994 0.9998 0.9998 0.9994 0.9998 0.9945 0.9781 0.9816 0.9703 0.9848 0.9976 0.9998 0.9994 0.9994 0.9781 0.9976 0.9976 0.9998 0.9976 0.9976 0.9998 0.9994 0.9976 1.0000
C 0.9976 0.9962 0.9976 0.9986 0.9945 0.9945 0.9877 0.9511 0.9744 0.9703 0.9744 0.9976 0.9945 0.9962 0.9925 0.9659 0.9781 0.9903 0.9925 0.9994 1.0000 0.9994 0.9998 0.9998 0.9998
Điện áp pha B 21,094 20,972 20,831 20,826 21,064 20,587 20,779 20,986 20,724 20,734 20,852 20,637 20,806 20,795 20,811 20,543 20,953 21,189 21,254 21,363 21,327 21,313 21,184 21,242 21,106
20,910 20,882 20,696 20,659 20,907 20,452 20,595 20,850 20,604 20,599 20,668 20,480 20,676 20,713 20,642 20,431 20,754 21,039 21,130 21,203 21,223 21,210 21,078 21,075 20,954
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 1.3: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Thành Phố - Na Rì
ĐIỆN ÁP PHA
ĐIỆN ÁP DÂY
DÒNG ĐIỆN
COS Φ
Ngày giờ
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
C
B
8/10/2018 23:30
0.996
0.988
1.000
21,114
21,485
21,184
36,528
37,170
36,648
4.70
5.19
4.43
8/10/2018 23:00
0.978
0.993
1.000
21,076
21,436
21,122
36,462
37,085
36,541
4.68
5.19
4.49
8/10/2018 22:30
0.999
0.990
0.998
20,975
21,345
21,055
36,286
36,928
36,426
5.27
6.13
4.92
8/10/2018 22:00
0.999
0.998
0.999
21,167
21,529
21,246
36,618
37,245
36,756
5.98
6.83
5.86
8/10/2018 21:30
0.995
0.993
1.000
21,065
21,432
21,130
36,443
37,077
36,555
6.75
7.62
6.91
8/10/2018 21:00
0.993
0.999
0.998
21,023
21,421
21,143
36,370
37,058
36,577
7.44
8.35
7.71
8/10/2018 20:30
0.999
0.998
1.000
20,901
21,245
20,955
36,158
36,753
36,253
8.69
9.37
8.70
8/10/2018 20:00
0.999
0.999
0.998
20,911
21,322
21,004
36,176
36,886
36,336
9.27
9.82
9.16
8/10/2018 19:30
1.000
1.000
0.999
20,753
21,151
20,921
35,902
36,591
36,194
9.94
10.72
9.86
8/10/2018 19:00
1.000
0.999
0.996
20,855
21,257
20,969
36,079
36,774
36,276
10.76
10.82
12.22
8/10/2018 18:30
1.000
1.000
0.998
20,641
21,036
20,761
35,708
36,391
35,916
9.92
10.86
9.65
8/10/2018 18:00
0.999
0.999
0.988
20,875
21,248
20,999
36,114
36,759
36,329
9.10
10.37
9.41
8/10/2018 17:30
0.999
1.000
0.985
20,858
21,249
20,951
36,085
36,760
36,246
8.74
9.82
8.24
8/10/2018 17:00
0.999
1.000
0.990
21,070
21,481
21,179
36,452
37,162
36,640
6.87
7.59
6.93
8/10/2018 16:30
0.996
0.999
0.988
20,979
21,389
21,104
36,294
37,003
36,509
6.34
7.22
6.09
8/10/2018 16:00
0.998
1.000
0.978
20,869
21,280
20,994
36,104
36,814
36,319
5.80
7.02
5.76
8/10/2018 15:30
0.996
1.000
0.993
20,790
21,171
20,922
35,966
36,626
36,195
6.07
7.28
6.29
8/10/2018 15:00
0.998
0.999
0.956
20,880
21,312
20,979
36,122
36,869
36,294
6.40
7.69
6.85
8/10/2018 14:30
0.999
0.999
0.970
20,948
21,334
21,029
36,240
36,908
36,380
6.07
7.58
6.29
8/10/2018 14:00
0.999
1.000
0.988
20,731
21,151
20,848
35,865
36,591
36,068
6.11
7.14
6.18
8/10/2018 13:30
0.999
1.000
0.990
20,788
21,217
20,936
35,962
36,705
36,219
6.25
6.97
6.42
8/10/2018 13:00
1.000
1.000
0.995
20,922
21,333
21,024
36,196
36,906
36,372
6.18
7.02
6.46
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 1.4: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Ngân Sơn - Na Rì
ĐIỆN ÁP PHA
ĐIỆN ÁP DÂY
DÒNG ĐIỆN
COS Φ
Ngày giờ
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
C
B
8/10/2018 12:30
1.000
1.000
0.995
20,970
21,379
21,043
36,278
36,986
36,404
6.83
7.85
6.99
8/10/2018 12:00
0.988
1.000
0.995
20,840
21,239
20,954
36,053
36,744
36,250
6.75
7.67
7.24
8/10/2018 11:30
0.999
0.999
0.995
21,125
21,563
21,238
36,546
37,304
36,741
6.85
8.10
7.59
8/10/2018 10:30
0.999
1.000
0.985
21,061
21,444
21,147
36,435
37,098
36,585
8.61
9.80
8.70
8/10/2018 10:00
0.999
0.999
0.993
20,768
21,173
20,874
35,929
36,628
36,111
8.38
9.35
8.70
8/10/2018 9:30
0.995
1.000
0.978
21,228
21,636
21,316
36,724
37,430
36,877
6.85
8.28
7.10
8/10/2018 9:00
0.999
1.000
0.988
21,080
21,475
21,158
36,469
37,151
36,603
5.49
6.42
5.56
8/10/2018 8:30
1.000
1.000
0.988
21,105
21,528
21,202
36,512
37,243
36,679
5.25
6.26
5.37
8/10/2018 8:00
0.999
1.000
0.995
20,970
21,315
21,057
36,278
36,875
36,428
4.96
5.82
5.07
8/10/2018 7:30
0.998
0.998
0.974
20,893
21,234
20,963
36,145
36,735
36,266
5.62
6.52
5.68
8/10/2018 7:00
1.000
0.996
0.990
21,014
21,357
21,113
36,354
36,948
36,526
5.29
6.07
5.29
8/10/2018 6:30
0.998
0.993
0.996
20,892
21,258
21,009
36,143
36,777
36,346
5.21
6.01
5.06
8/10/2018 6:00
0.995
0.985
1.000
20,972
21,320
21,099
36,281
36,883
36,501
5.34
6.03
4.88
8/10/2018 5:30
0.985
0.966
0.988
21,076
21,445
21,212
36,462
37,100
36,697
4.88
5.41
4.33
8/10/2018 5:00
0.974
0.934
0.990
21,203
21,546
21,293
36,681
37,274
36,838
3.81
4.54
3.61
8/10/2018 4:30
0.978
0.956
0.995
21,120
21,477
21,257
36,538
37,155
36,775
4.33
4.98
3.96
8/10/2018 4:00
0.978
0.946
0.829
21,076
21,415
21,174
36,461
37,048
36,632
3.94
4.45
3.46
8/10/2018 3:30
0.978
0.927
0.978
21,074
21,438
21,174
36,458
37,088
36,632
3.86
4.50
3.38
8/10/2018 3:00
0.988
0.951
0.978
21,125
21,465
21,251
36,546
37,135
36,765
3.70
4.31
3.38
8/10/2018 2:30
0.982
0.934
0.993
21,152
21,515
21,225
36,593
37,220
36,720
3.74
4.23
3.34
8/10/2018 2:00
0.985
0.956
0.995
21,060
21,429
21,196
36,434
37,071
36,669
3.84
4.35
3.42
8/10/2018 1:30
0.982
0.946
0.990
21,079
21,404
21,160
36,466
37,028
36,606
3.92
4.49
3.50
8/10/2018 1:00
0.985
0.940
0.993
21,025
21,370
21,122
36,374
36,971
36,541
3.92
4.45
3.47
8/10/2018 0:30
0.982
0.946
0.995
20,995
21,332
21,079
36,321
36,905
36,466
3.94
4.49
3.66
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
ĐIỆN ÁP PHA
ĐIỆN ÁP DÂY
DÒNG ĐIỆN
COS Φ
Ngày giờ
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
C
B
8/10/2018 0:00
0.961
0.985
0.998
20,985
21,304
21,066
36,303
36,855
36,443
4.12
4.84
3.81
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 1.5: Số liệu tổn thất các TBA năm 2018.(3)
STT
Tên TBA
Năm 2018 Thương phẩm (kWh)
Điện nhận (kWh)
TLTT (%)
ĐTT (kWh)
Đội QLTH1 TBA Đồng Tâm 1 TBA Đồng Tâm 2 TBA Phiêng Đốc TBA UB Kim Lư TBABản Đâng 1 TBA Bản Đâng 2 TBA Nà Đon TBA Nà Tát TBA Vũ Loan 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TBA Nà Deng 11 TBA Pác Thôm 12 TBA Thôm Khon 13 TBA Khuổi Hai 14 TBA Lương Hạ 2 15 TBA Cư Lễ 2(Nà Dài) 16 TBA Bản Pò 17 TBA Khuổi quân 18 TBA Sắc Sái 19 TBA Bản Tráng 20 TBA Cường Lợi 1 21 TBA Cường Lợi 2 22 TBA Cường Lợi 3 23 TBA Cường Lợi 4 24 TBA Vũ Loan 2 25 TBA Văn Học 1 26 TBA Văn Học 2 27 TBA Lam Sơn 2 28 TBA Lam Sơn 3 29 TBA Yến Lạc 3
96,533 108,051 166,751 179,426 91,771 79,574 49,196 78,545 140,856 36,554 17,530 18,316 42,468 120,043 48,314 74,534 40,671 69,290 455,918 306,390 65,287 132,015 125,522 72,383 134,129 95,793 421,412 160,964 333,406
92,642 103,457 159,545 169,914 85,309 72,702 47,343 75,596 134,250 34,681 16,482 17,250 40,679 115,355 44,525 70,325 39,103 66,216 432,073 291,893 62,883 127,166 113,048 69,321 128,916 90,941 405,781 156,434 320,198
3,891 4,594 7,206 9,512 6,462 6,872 1,853 2,949 6,606 1,873 1,048 1,066 1,789 4,688 3,789 4,209 1,568 3,074 23,845 14,497 2,404 4,849 12,474 3,062 5,213 4,852 15,631 4,530 13,208
4.03 4.25 4.32 5.30 7.04 8.64 3.77 3.75 4.69 5.12 5.98 5.82 4.21 3.90 7.84 5.65 3.85 4.44 5.23 4.73 3.68 3.67 9.94 4.23 3.89 5.07 3.71 2.81 3.96
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
STT
Tên TBA
Năm 2018 Thương phẩm (kWh)
30 TBA Yến Lạc 4 31 TBA Yến Lạc 5 32 TBA Yến Lạc 6 33 TBA Yến Lạc 7 34 TBA Phố Cổ 1 35 TBA Lương Hạ 3 36 TBA Lương Hạ 1 37 TBA Phố Cổ 2 38 TBA Phố Cổ 3 39 TBA Phố Cổ 4 40 TBA Yến Lạc 1 41 TBA Yến Lạc 2 42 TBA Cư Lễ 1 43 TBA Cư Lễ 3 44 TBA Lam Sơn 1 45 TBA Lam Sơn 4 46 TBA Lam Sơn 5 47 Nặm Dắm 48 TBA Nặm Rặc 49 TBA Khuổi Mụ 50 TBA Lương Thành 1 51 TBA Lương Thành 2 52 TBA Nà Lẹng 53 TBA Lạng San 1 54 TBA Lạng San 2 55 TBA Lạng San 3 56 TBA Lạng San 4 57 TBA Tái Định Cư 58 TBA Hợp Thành 59 TBA Lương Thượng 1 60 TBA Lương Thượng 2
Điện nhận (kWh) 477,363 61,163 329,589 178,060 484,211 49,795 164,581 323,548 194,852 212,766 667,223 352,803 334,830 129,965 154,896 268,474 138,382 12,561 9,350 19,910 148,406 120,946 87,629 294,417 176,351 104,619 62,128 37,304 41,875 164,546 158,689
ĐTT (kWh) 21,235 1,378 10,244 2,492 25,750 2,538 8,397 7,759 7,574 4,606 33,890 17,029 12,243 6,507 9,262 8,669 5,874 892 294 930 11,520 6,891 3,545 13,351 6,407 5,461 2,925 1,366 2,121 11,089 6,400
TLTT (%) 4.45 2.25 3.11 1.40 5.32 5.10 5.10 2.40 3.89 2.16 5.08 4.83 3.66 5.01 5.98 3.23 4.24 7.10 3.14 4.67 7.76 5.70 4.05 4.53 3.63 5.22 4.71 3.66 5.07 6.74 4.03
456,128 59,785 319,345 175,568 458,461 47,257 156,184 315,789 187,278 208,160 633,333 335,774 322,587 123,458 145,634 259,805 132,508 11,669 9,056 18,980 136,886 114,055 84,084 281,066 169,944 99,158 59,203 35,938 39,754 153,457 152,289
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
STT
Tên TBA
Điện nhận (kWh)
Năm 2018 Thương phẩm (kWh)
61 TBA Bản Giang 62 TBA Nà Ản 63 Khuổi Lầy 64 TBA Khuổi có 65 TBA Kim Hỷ 1 66 TBA Kim Hỷ 2 67 TBA Văn Minh 1 68 TBA Văn Minh 2 69 TBA Văn Minh 3 70 TBA Ân Tình 1 71 TBA Ân Tình 2 72 TBA Nà Noong 73 TBA Nà Tảng 74 TBA Bản Lù 75 TBA Bản Lài 76 TBA Bản Lài 1 77 TBA Bản Lài 2 78 TBA Khuổi Can 79 TBA Áng Hin 80 Khuổi Căng 81 Nà Chiêng 82 Nà Vạng 83 Khuổi Cáy 84 Khuổi Nà 85 TBA Nà Liềng 86 TBA Lùng Vai 87 TBA Côn Minh 4 88 TBA Côn Minh 1 89 TBA Côn Minh 2 90 TBA Côn Minh 3 91 TBA Quang phong 1
91,199 22,930 2,972 37,209 238,686 98,183 148,761 137,439 81,961 193,203 97,253 83,932 39,872 62,516 40,050 74,225 71,694 15,767 8,570 9,410 24,280 19,853 19,041 29,023 122,870 4,280 102,359 401,296 163,079 87,076 144,240
ĐTT (kWh) 3,529 1,954 333 1,688 18,940 6,078 7,559 6,381 7,917 10,505 3,447 3,771 1,781 3,257 1,227 3,012 3,044 751 943 213 658 467 1,367 1,336 4,891 189 6,343 12,085 10,539 3,791 3,606
TLTT (%) 3.87 8.52 11.22 4.54 7.93 6.19 5.08 4.64 9.66 5.44 3.54 4.49 4.47 5.21 3.06 4.06 4.25 4.76 11.00 2.26 2.71 2.35 7.18 4.60 3.98 4.42 6.20 3.01 6.46 4.35 2.50
87,670 20,976 2,639 35,521 219,746 92,105 141,202 131,058 74,044 182,698 93,806 80,161 38,091 59,259 38,823 71,213 68,650 15,016 7,627 9,197 23,622 19,386 17,674 27,687 117,979 4,091 96,016 389,211 152,540 83,285 140,634
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
STT
Tên TBA
Điện nhận (kWh)
Năm 2018 Thương phẩm (kWh)
92 TBA Hữu Thác 1
ĐTT (kWh) 2,689
TLTT (%) 3.49
77,140
74,451
93 TBA Hữu Thác 2
154,314
149,238
5,076
3.29
94 TBA Hữu Thác 3
113,037
105,166
7,871
6.96
95 TBA Hảo Nghĩa 1
376,443
356,683
19,760
5.25
96 TBA Hảo Nghĩa 2
110,313
102,842
7,471
6.77
97 TBA Xuân Dương 2
51,606
47,816
3,790
7.34
98 TBA Nà Dăm
43,812
40,516
3,296
7.52
99 TBA Xuân Dương 1
265,263
254,033
11,230
4.23
100 TBA Pắc Sen
43,585
41,155
2,430
5.58
101 TBA Nà Nhac
68,162
63,505
4,657
6.83
102 TBA Liêm Thủy
94,584
88,692
5,892
6.23
103 TBA Nà Pì
99,412
93,246
6,166
6.20
104 TBA Nà Vẹn
122,715
114,713
8,002
6.52
105 TBA Lũng Deng
32,754
30,746
2,008
6.13
106 TBA Đổng Xá 1
289,880
275,198
14,682
5.06
107 TBA Đổng Xá 2
75,949
71,471
4,478
5.90
108 TBA Đổng Xá 3
41,036
38,937
2,099
5.12
109 TBA Đổng Xá 4
61,013
57,647
3,366
5.52
110 TBA Khuổi Tấy
128,384
120,632
7,752
6.04
111 TBA Quang phong 2
188,367
183,095
5,272
2.80
112 TBA Quang phong 3
41,970
40,834
1,136
2.71
113 TBA Nà Giàng
25,496
23,811
1,685
6.61
114 TBA Cốc Pục
35,501
34,102
1,399
3.94
115 TBA Liêm Thủy 2
54,213
52,383
1,830
3.38
116 TBA Dương Sơn 2
231,859
5.74
218,544
13,315
117 TBA Dương Sơn 3
149,898
140,068
9,830
6.56
118 TBA Dương Sơn 1
72,231
68,745
3,486
4.83
119 TBA Áng tòong
14,845
14,671
174
1.17
4.72
Cộng
18,035,198
17,184,530 850,668
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
1.5. Kết Luận chương 1
Từ những phân tích và các bảng số liệu ở trên thấy rằng việc nâng cao
chất lượng điện năng của lưới điện huyện Na Rì là hết sức cần thiết, đặc biệt là
đảm bảo điện áp của lộ đường dây 35 kV 373 E 26.1 đúng với điện áp định
mức, để đảm bảo cung cấp điện cho các nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, phục
vụ mục đích chính trị, bảo đảm an ninh - quốc phòng của huyện. Đồng thời là
mục tiêu giảm tổn thất điện năng của Điện lực Na Rì đến năm 2020 thực hiện
8,15% (theo Quyết định số 1708/QĐ -PCBK V/v giao điều chỉnh kế hoạch sản
xuất kinh doanh 5 năm 2016 - 2020).
Trong phần mở đầu của đề tài tại mục 2 “Cơ sở pháp lý” đã nghiên cứu
một cách tổng quát chất lượng điện năng nó bao gồm những chỉ tiêu chính như
sau: Điện áp, Tần số, Sóng hài dòng và áp, Cân bằng pha và Nhấp nháy điện
áp mà trong thực tế tại địa bàn nghiên cứu chất lượng điện áp là một vấn đề cần
hết sức cần quan tâm. Vì vậy, trong các chương tiếp theo của Luận văn tập
trung vào nghiên cứu Các chỉ tiêu đánh giá về chất lượng điện áp và giải pháp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
nâng cao chất lượng điện áp của nguồn điện.
Chương 2
CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP
VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP
CỦA NGUỒN ĐIỆN
2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp
Chất lượng điện áp của nguồn điện cung cấp được đánh giá qua hai chỉ
tiêu chính là tần số và điện áp. Trong đó, điện áp mang tính chất cục bộ, còn
tần số mang tính hệ thống. Tần số đạt giá trị định mức khi có sự cân bằng công
suất tác dụng phát ra với công suất tác dụng của phụ tải. Điện áp đạt giá trị định
mức khi có sự cân bằng công suất phản kháng phát ra với công suất phản kháng
của phụ tải. Chất lượng điện áp được đánh giá qua bốn chỉ tiêu.
2.1.1. Độ lệch điện áp
Điện áp đạt giá trị định mức khi công suất phản kháng phát ra cân bằng
với công suất phản kháng của phụ tải. Giá trị điện áp tại một điểm nào đó trong
hệ thống điện phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn đến điểm đó, tình trạng của
phụ tải và việc nâng cao điện áp tại nguồn và các máy biến áp, vì vậy tại một
điểm trong hệ thống điện luôn tồn tại độ lệch điện áp, độ lệch điện áp được biểu
thị dưới dạng:
- Độ lệch điện áp tuyệt đối:
Độ lệch điện áp tuyệt đối là độ chênh lệch giữa điện áp thực tế đo tại một
điểm so với giá trị định mức, được xác định như sau:
(2.1) U = U - Uđm [V]
Trong đó:
U: Độ lệch điện áp tại điểm khảo sát, [V]
U: Điện áp thực tế đo được, [V]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Uđm: Điện áp định mức, [V]
Độ lệch điện áp tại một điểm j bất kỳ trên lưới điện còn được xác định
như sau:
(2.2)
Trong đó:
Uj : Độ lệch điện áp tuyệt đối tại điểm j, [V]
Un: Độ lệch điện áp tại đầu nguồn, [V]
Ej: Độ gia tăng điện áp tại MBA thứ j từ nguồn đến điểm khảo sát, [V]
∆Uj: Hao tổn điện áp trên đoạn dây thứ j từ nguồn đến điểm khảo sát, [V]
- Độ lệch điện áp tương đối
Độ lệch điện áp tương đối là độ lệch điện áp tuyệt đối tính theo phần
trăm so với giá trị định mức, được xác định:
[%] (2.3)
Trong đó:
Utd: Độ lệch điện áp tương đối tại điểm khảo sát, [%]
U: Điện áp thực tế tại điểm đó, [V]
Udm: Điện áp định mức tại điểm cần xác định độ lệch điện áp, [V]
Chỉ tiêu độ lệch điện áp thỏa mãn khi nằm trong giới hạn cho phép. Mỗi
khu vực, mỗi quốc gia đưa ra các tiêu chuẩn khác nhau về giá trị độ lệch điện
áp cho phép. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn độ lệch điện áp cho phép
đối với từng loại thụ điện khác nhau là khác nhau, ở chế độ làm việc bình
thường được quy định như sau:
Bảng 2.1: Độ lệch điện áp cho phép ở chế độ làm việc bình thường
STT
Hộ tiêu thụ điện
cp
cp
1 Động cơ điện
Giới hạn dưới V- -5
Giới hạn trên V+ +10
2 Chiếu sáng
-2,5
+5
3
Thiết bị điện Công nghiệp
-5
+5
4
Thiết bị điện Nông nghiệp
-7,5
+7,5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2.1.2. Độ dao động điện áp
Dao động điện áp là sự biến thiên nhanh của điện áp xảy ra trong khoảng
thời gian tương đối ngắn với tốc độ không quá 1% giây, được xác định:
, [%] (2.4)
Umax%, Umin%: Lần lượt là điện áp lớn nhất và điện áp nhỏ nhất tính theo
phần trăm so với giá trị định mức khi xảy ra dao động điện áp, [%]
Độ dao động điện áp cho phép được xác định:
(2.5)
Trong đó:
n: Số lần xảy ra dao động điện áp trong 1 giờ, [lần/h]
∆t: Thời gian trung bình giữa các lần dao động, [phút]
2.1.3. Độ không sin của điện áp
Điện áp và dòng điện 3 pha của nguồn cung cấp biến thiên theo chu
kỳ hình sin với tần số 50Hz. Thực tế, do nhiều nguyên nhân ảnh hưởng đến
lưới điện (chủ yếu do tải) làm méo đường cong điện áp vào tạo nên độ không
hình sin.
Giá trị hiệu dụng điện áp không sin được xác định:
(2.6)
Trong đó:
Umeo: giá trị điện áp hiệu dụng không sin, [V]
Uh: giá trị hiệu dụng của thành phần điện áp sóng hài bậc cao, [V]
Thực tế nguồn điện chỉ có sóng bậc 3 có giá trị đáng kể nhất, các thành
phần sóng bậc hài cao có giá trị hiệu dụng gảm dần. Nên người ta chỉ tính đến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
bậc 13, khi đó giá trị hiệu dụng điện áp không sin tính gần đúng:
Hệ số không sin kks được xác định:
[%] (2.7)
Trong đó:
U1: Điện áp hiệu dụng thành phần sóng cơ bản, [V]
Hệ số không sin cho phép [kks]= 5 [%]
2.1.4. Độ đối xứng của điện áp
Do sử dụng nhiều thiết bị một pha, tải phân bố không đều dẫn đến sự
không đối xứng giữa các pha làm xuất hiện thành phần thứ tự thuận, thành phần
thứ tự nghịch, và thứ tự không.
Độ không đối xứng của điện áp và dòng điện được biểu diễn thông qua
các hệ số không đối xứng:
Theo dòng điện:
(2.8)
Trong đó:
- kkdxI2, kkdxI0: Lần lượt là hệ số không đối xứng thành phần dòng điện thứ
tự nghịch, thứ tự không.
- I1, I2, I0: Lần lượt là thành phần dòng điện thứ tự thuận, thứ tự nghịch,
thứ tự không, [A]
Theo điện áp:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
(2.9)
Trong đó:
- kkdxU2, kkdxU0: Lần lượt là hệ số không đối xứng thành phần điện áp thứ
tự nghịch, thứ tự không.
- U1, U2, U0: Lần lượt là thành phần điện áp thứ tự thuận, thứ tự nghịch,
thứ tự không, [V]
Hệ số không đối xứng tiêu chuẩn [kkdxtc]= 2 ÷ 5 [%]
2.2. Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp
2.2.1. Đánh giá chất lượng điện áp theo theo độ lệch điện áp
- Đánh giá chất lượng điện áp theo độ lệch giới hạn của điện áp
Để đánh giá chất lượng điện áp tại một điểm chúng ta có thể căn cứ vào độ
lệch điện áp thực tế tại các nút mạng điện, từ đó so sánh với giá trị độ lệch điện áp
cho phép đối với các phụ tải nối vào điểm đánh giá độ lệch điện áp đó.
Hao tổn điện áp tuyệt đối và tương đối trong một đoạn mạng điện được
xác định theo công thức:
(2.10)
(2.11)
(2.12)
(2.13)
Trong đó:
- P, Q: Công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải trên đoạn
mạng điện;
- U: Điện áp thực tế điểm cuối của mạng điện;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
- Uđm: Điện áp định mức của đoạn mạng điện.
Độ lệch điện áp tại đầu vào hộ dùng điện, thường được xác định tại thời
điểm phụ tải cực đại và phụ tải cực tiểu, giá trị của độ lệch điện áp tại một điểm
có thể đánh giá bằng cách đo điện áp tại điểm muốn đánh giá chất lượng, hoặc
đo tại nguồn.
Điện áp đo được tại điểm khảo sát được đánh giá theo các bước:
* Xác định được độ lệch giới hạn cho phép theo bảng 1.1;
* Đo giá trị điện áp thực tế tại điểm đó.
Từ số liệu điện áp đo được, ta xác định được điện áp nhỏ nhất Umin (lúc
phụ tải cực đại) và điện áp lớn nhất Umax ( lúc phụ tải cực tiểu).
Theo công thức (2.3) ta xác định được độ lệch điện áp lúc phụ tải cực đại
(2) và lúc phụ tải cực tiểu (1):
Nếu độ lệch điện áp lúc phụ tải cực đại U(2) và lúc phụ tải cực tiểu U(1)
nằm trong giới hạn cho phép thì chất lượng được đảm bảo.
Khi điện áp đo được tại nguồn:
(2.14)
(2.15)
Trong đó:
Ung: Độ lệch tại đầu nguồn;
∆Ui: Hao tổn điện áp trên các đoạn thứ i;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Ej: Độ gia tăng điện áp tại trạm thứ j;
Các số (2), (1) ứng với giá trị khi phụ tải cực đại và cực tiểu. Điện áp
cp ≤ U ≤ U+
cp
được coi là đảm bảo tiêu chuẩn về độ lệch điện áp khi: U-
cp, U+
cp: Độ lệch điện áp cho phép ứng với từng loại phụ tải tại thời
U-
điểm phụ tải cực đại và tại thời điểm phụ tải cực tiểu.
- Đánh giá chất lượng điện áp theo tiêu chuẩn tích phân điện áp
Do số lượng phụ tải lớn nên không thể hạn chế độ lệch điện áp và tiêu
chuẩn hóa Ucp cho mỗi loại phụ tải mà phải đặt ra chỉ tiêu trung bình đối với
toàn bộ nhóm thụ điện do đó chọn Ucp trung bình cho một chu kỳ T, vì vậy để
đánh giá chất lượng điện cần phải xét hàm độ lệch điện áp phụ thuộc vào thời
gian U = f(t). Với hàm này ta có thể xác định được điện áp trung bình sau một
chu kỳ xét T nào đó và độ lệch trung bình bình phương của nó.
Giá trị độ lệch trung bình của điện áp so với định mức ở điểm bất kỳ của
lưới điện được xác định theo biểu thức:
(2.16)
Trong đó:
U(t): Sự thay đổi theo thời gian của độ lệch điện áp, [%];
T: chu kỳ khảo sát.
Đặc trưng đầy đủ hơn của chất lượng điện áp là độ lệch trung bình bình
phương của nó hay còn gọi là độ bất định của điện áp, nó được xác định theo
biểu thức:
(2.17)
Hi: Độ bất định của điện áp tại điểm i sau chu kỳ T
H gọi là tính không nhất quán, hay độ bất định của điện áp hay tiêu chuẩn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
tích phân độ lệch điện áp.
Đối với điện áp trong lưới điện hình tia có n điểm thì độ bất định của
điện áp là:
(2.18)
(2.19)
Pi: Công suất cực đại của phụ tải thứ i, [kW]
n: Số lượng các điểm xét
- Đánh giá chất lượng điện áp theo mô hình xác suất thống kê
Giả sử độ lệch điện áp trong mạng điện là một đại lượng ngẫu nhiên tuân
theo quy luật hàm phân bố chuẩn, tức là hàm mật độ xác suất có dạng:
(2.20)
Trong đó:
U: Độ lệch điện áp so với định mức
Kỳ vọng toán học của độ lệch điện áp [%]
: Độ lệch trung bình bình phương của độ lệch điện áp, xác định theo
phương sai, [%]
Theo lý thuyết xác suất, độ bất định điện áp xem như đại lượng thứ hai
ngẫu nhiên nên:
(2.21)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
(2.22)
Giữa độ lệch trung bình bình phương và độ lệch chuẩn của điện áp có
mối quan hệ:
(2.23)
Udm: Điện áp định mức, [V]
σu xác định theo quy tắc “ba xích ma” dựa vào quan hệ:
(2.24)
𝑈̅: Kỳ vọng toán học của điện áp hay còn gọi là giá trị điện áp trung bình,
vì Umax - Umin = 6σu , nên ta có:
Giá trị điện áp trung bình trong một số trường hợp có thể xác định: (Umin
+ Umax)/2.
Từ đây chúng ta có thể xác định được các giá trị σu và Utb một cách
đơn giản.
Xác suất chất lượng điện áp là xác suất mà độ lệch điện áp U của điểm
nút ta xét nằm trong giới hạn cho phép.
(2.25)
Trong đó:
F(X): Hàm Laplace, giá trị hàm Laplace được tính sẵn trong các bảng
của lý thuyết xác suất thống kê với chú ý đây là hàm lẻ nên giá trị F(-X) = -
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
F(X). Biết được xác suất chất lượng pCL có thể dễ dàng xác định được:
+ Thời gian điện năng đảm bảo chất lượng TCL= pCL.T [h]
+ Điện năng đảm bảo chất lượng ACL= pCL.A [kWh]
Trong đó: A là tổng điện năng tiêu thụ trong thời gian xét T, [kWh]
Trong thực tế khi có các dãy số liệu về điện áp có thể xác định các đại
lượng Utb, σu,… theo quy tắc xác suất thống kê.
- Đánh giá chất lượng điện áp theo tương quan giữa công suất và điện áp
P, U tại mỗi nút của lưới điện là một đại lượng ngẫu nhiên, giữa P và U
có quan hệ mật thiết, giả sử f(P,U) hàm mật độ của P, U và hàm phân phối
chuẩn xác suất có dạng:
(2.26)
Xác suất P, U trong giới hạn P1 - P2, U1 - U2, có thể viết:
(2.27)
Nếu P1 tiến đến Pmin, P2 tiến đến Pmax: U1, U2 nằm trong giới hạn: UCPmin
- UCPmax thì xác suất p biểu thị xác suất điện năng có chất lượng:
Tương tự có thể viết biểu thức xác định lượng điện năng đảm bảo
chất lượng:
(2.28)
Với tổng điện năng tiêu thụ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
(2.29)
Điện năng không đảm bảo chất lượng: AKCL= 𝐴𝛴 - ACL
Việc tính toán ACL theo phương pháp trên khá phức tạp, để đơn giản ta
có thể sử dụng phương pháp quy hồi thực nghiệm để xác định gần đúng ACL
Đường quy hồi thực nghiệm viết theo công suất có dạng:
(2.30)
Ptb, Utb: giá trị trung bình của công suất, điện áp
M(P, U): mômen tương quan giữa P và U.
Giả sử điện áp tuân theo quy luật hàm phân bố chuẩn có thể xác định
thời gian chất lượng theo công thức:
(2.31)
Trong đó: F là hàm Laplace ta có thể tra bảng để xác định giá trị của hàm
số
Điện năng chất lượng:
(2.32)
Để tăng độ chính xác của phép tính ta có thể chia miền điện áp Ucpmin -
Ucpmax ra thành nhiều khoảng, ở mỗi khoảng xác định giá trị Ptbi và Utbi
2.2.2. Đánh giá độ đối xứng của điện áp
- Phương pháp phân tích các thành phần đối xứng
Bất kỳ một hệ thống ba pha không đối xứng nào cũng có thể phân tích
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
thành 3 hệ thống vecto đối xứng: thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không.
Giải hệ phương trình ta được:
Trong đó: a là toán tử quay
Từ đó xác định được hệ số không đối xứng:
(2.33) [%]
Trong lưới điện 3 pha 4 dây để đánh giá độ đối xứng của điện áp ta có
thể xác định hệ số không đối xứng của dòng điện như sau:
Xác định giá trị dòng điện thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không
Trong đó:
Với
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Trường hợp tổng ba vecto dòng điện hoặc điện áp = 0
Giả sử ta có tổng các vecto X1 = X2 = X0 = 0 các thành phần đối xứng
xác định theo các biểu thức thực nghiệm sau:
Với:
Suy ra:
(2.34)
- Đánh giá độ đối xứng theo phương pháp xác suất
Theo phương pháp này người ta xác định tỷ số giữa xác suất của thụ điện
1 pha đóng vào lưới điện các pha so với xác suất các thụ điện 1 pha đóng đều
vào 3 pha.
2.2.3. Đánh giá mức độ hình sin
Có thể dựa vào phương pháp đánh giá tổn thất điện năng của mạng điện
ở chế độ hình sin và không sin để đánh giá mức độ không sin của điện áp.
(2.35)
Trong đó: và là tổn thất điện năng ở chế độ không sin và chế độ
hình sin của điện áp.
Thực tế người ta có thể dùng cơ cấu đo đặc biệt và các vôn mét tự ghi để
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
xác định các thành phần điện áp cao tần.
2.3. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp
2.3.1. Các biện pháp chung
Các phương pháp nâng cao chất lượng điện phải được chú ý từ khâu thiết
kế đến quá trình vận hành hệ thống điện, mỗi một phương pháp nâng cao chất
lượng điện có những quy mô khác nhau dẫn đến hiệu quả cũng khác nhau, thực
tế có hai nhóm biện pháp.
- Các biện pháp tổ chức vận hành
Các biện pháp tổ chức vận hành hợp lý không đòi hỏi chi phí lớn nhưng
đòi hỏi những người thực hiện phải hiểu rõ tình trạng làm việc của hệ thống
điện, nhóm biện pháp này gồm:
+ Phân bố lại phụ tải hợp lý
Việc phân bố lại phụ tải hợp lý sẽ làm giảm tình trạng có những thời
điểm phụ tải quá lớn hoặc có những thời điểm phụ tải quá nhỏ hay nói cách
khác là biện pháp san phẳng đồ thị phụ tải, biện pháp này sẽ làm giảm khoảng
giới hạn của độ lệch điện áp do làm thay đổi sự chênh lệch về hao tổn điện áp
lúc phụ tải cực đại và lúc phụ tải cực tiểu, biện pháp này cũng giúp nâng cao
hiệu suất sử dụng lưới điện.
+ Chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý
Việc chọn sơ đồ cấp điện hợp lý sẽ dẫn đến giảm các thông số R và X
trong lưới điện do đó sẽ giảm tới mức tối đa hao tổn điện áp dẫn đến giảm độ
lệch điện áp tại các nút của lưới điện.
+ Chọn điện áp đầu vào thụ điện thích hợp với chế độ làm việc của
thụ điện
Thông thường MBA và đường dây được tính toán lựa chọn theo chế độ
tải cực đại và cực tiểu. Nhưng phụ tải thực tế trong quá trình vận hành tại phần
lớn thời gian lại khác chế độ tính toán. Do đó, việc chọn điện áp đầu vào của
các thụ điện một cách hợp lý sẽ làm giảm sự sai khác độ lệch điện áp tại đầu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
vào các thụ điện này.
+ Điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện một cách hợp lý
Việc điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện một cách hợp lý sẽ kết hợp
được phụ tải phản kháng giữa các hộ dùng điện. Do đó, giảm được hao tổn công
suất và hao tổn điện áp của lưới điện tại các thời điểm khác nhau.
+ Lựa chọn tiết diện dây trung tính hợp lý
Đối với lưới điện có dây trung tính, nếu lựa chọn tiết diện dây trung tính
quá nhỏ sẽ làm tăng hao tổn điện áp trên dây trung tính dẫn đến mất đối xứng
trong lưới điện.
+ Phân bố đều phụ tải giữa các pha, tăng cường sử dụng thiết bị điện
3 pha
Biện pháp này làm giảm sự mất đối xứng trong lưới điện.
+ Không vận hành thiết bị non tải
Các thiết bị vận hành non tải làm cho hệ số công suất thấp, tăng công
suất phản kháng làm tăng hao tổn dẫn đến tăng độ lệch điện áp.
- Các biện pháp kỹ thuật
Các biện pháp kỹ thuật bao gồm:
+ Điều chỉnh điện áp
Điều chỉnh điện áp trên lưới điện thực hiện bởi các thiết bị có thể tăng
hoặc giảm điện áp như: thay đổi đầu phân áp của máy biến áp, sử dụng máy
biến áp bổ trợ điện áp.
+ Điều hòa công suất phản kháng trong lưới điện
Để thực hiện điều hòa công suất phản kháng trong lưới điện có thể sử
dụng các thiết bị bù công suất phản kháng lắp đặt trên lưới điện như: sử dụng
tụ bù, máy bù đồng bộ.
+ Đối xứng hóa lưới điện
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Đối xứng hóa lưới điện là thực hiện lắp đặt các thiết bị đối xứng.
2.3.2. Nâng cao chất lượng điện áp bằng điều chỉnh điện áp
- Khái niệm chung
Nếu điện áp đặt vào phụ tải không hoàn toàn đúng với điện áp định mức
của phụ tải yêu cầu thì một hay nhiều tình trạng làm việc của phụ tải đó cũng
trở nên không tốt. Nói cách khác, độ lệch điện áp càng lớn thì chỉ tiêu kinh tế
của các thiết bị dùng điện càng thấp.
Theo định nghĩa độ lệch điện áp bằng:
[] (2.36)
Độ lệch điện áp tính theo phần trăm so với điện áp định mức bằng:
(2.37) []
U là điện áp thực tế đặt vào phụ tải [V, kV];
Uđm là điện áp định mức của mạng điện [V, kV];
Độ lệch điện áp sinh ra ở nơi tiêu thụ điện là do bởi hai nguyên nhân:
nguyên nhân phát sinh ở bản thân các hộ dùng điện, và nguyên nhân phát sinh
do sự biến đổi về tình trạng vận hành của hệ thống điện
Xét nguyên nhân phát sinh ở bản thân các hộ dùng điện. Phụ tải của các
hộ dùng điện luôn luôn thay đổi gây nên độ lệch điện áp, vì phụ tải thay đổi
khiến công suất chuyên chở trong mạng điện thay đổi, mức tổn thất công suất
và mức độ tổn thất điện áp trong mạng điện cũng thay đổi, gây ra các độ lệch
khác nhau về điện áp. đây là các biến đổi tự nhiên và chậm. Ví dụ đèn thắp sáng
vào ban ngày chỉ bằng 10 - 15% vào buổi tối, hay là ở các khu công nghiệp lớn,
phụ tải ban đêm chỉ bằng 40 - 50% của phụ tải lớn nhất.
Xét đến nguyên nhân phát sinh do sự biến đổi về tình trạng vận hành của
hệ thống điện. Phương thức vận hành của các nhà máy điện trong hệ thống hoặc
một sự thay đổi nào đó trong cấu trúc lưới cũng khiến cho sự phân bố công suất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
trong toàn bộ hệ thống bị thay đổi, do đó mức tổn thất điện áp cũng thay đổi và
làm biến đổi luôn cả độ lệch điện áp ở nơi dùng điện. Ví dụ, các nhà máy thủy
điện nếu không có hồ chứa nước thì mùa nước sẽ vận hành mãn tải, còn tới mùa
cạn tất sẽ phải cho dừng bớt một số máy phát, giảm bớt phần cung cấp cho hệ
thống; nhà máy điện nào cũng phải có thời kỳ đại tu, lúc đó phải cho dừng một
số máy. Đặc biệt khi có sự cố trong hệ thống điện gây ra quá trình quá độ điện
từ và có thể làm cho một hoặc một số phần tử ngừng hoạt động đột ngột. Các
biến đổi này xảy ra rất nhanh, đồng thời gây ra các độ lệch điện áp đột ngột với
biên độ khá lớn.
Sự biến đổi điện áp đó dẫn đến hậu quả là:
+ Chất lượng điện năng ở các thiết bị dùng điện không đạt yêu cầu.
Đối với động cơ không đồng bộ, khi điện áp trên cực động cơ bị giảm
thấp thì mômen quay và tốc độ quay sẽ giảm, dòng điện trong stato tăng lên
làm tăng phát nóng trong động cơ, động cơ khó khởi động, thời gian khởi động
kéo dài. Khi xét cả máy công cụ do động cơ truyền động thì ảnh hưởng của
điện áp còn liên quan đến phụ tải cơ, đến hiệu suất công tác của thiết bị.
Đối với thiết bị chiếu sáng thì khi điện áp giảm, quang thông của đèn
nung nóng sẽ giảm, điện áp giảm 5% thì quang thông giảm 10%, dẫn đến giảm
năng suất và chất lượng lao động, không đảm bảo an toàn lao động. Khi điện
áp tăng cao, tuổi thọ của đèn sẽ giảm, điện áp luôn tăng 1% so với điện áp định
mức của đèn, tuổi thọ của đèn giảm 15%; Khi điện áp luôn tăng 5%, tuổi thọ
giảm một nửa và khi điện áp luôn tăng 10 - 20% bóng đèn sẽ bị cháy. Đối với
đèn huỳnh quang, điện áp tăng 10%, tuổi thọ của đèn giảm từ 20 - 35%. Nếu
điện áp giảm, đèn khó khởi động. Khi điện áp giảm trên 20% đèn không khởi
động được.
Đối với các lò điện, sự biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính
kinh tế - kỹ thuật của các lò điện. Ví dụ khi điện áp ở lò luyện kim giảm từ 10
-15% thì thành phẩm có thể giảm từ 15 - 20% do hư hỏng và do thời gian bị
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
kéo dài.
+ Ảnh hưởng xấu đến công tác của hệ thống điện.
Điện áp tăng quá cao gây nguy hiểm cho thiết bị hệ thống điện. Ví dụ
điện áp trên đường dây dài trong chế độ không tải, điện áp tăng rất cao gây
nguy hiểm cho thiết bị và quá tải máy phát điện. Điện áp thấp làm giảm ổn định
tĩnh của hệ thống tải điện, giảm khả năng ổn định động và ổn định tổng quát,
nếu thấp quá có thể gây mất ổn định phụ tải.
Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng
tự cảm ứng trong lưới điện và có thể dẫn đến nguy hiểm do máy bị phát nóng
cục bộ, khi điện áp tăng cao quá sẽ làm hỏng cách điện. Điện áp giảm sẽ làm
giảm lượng công suất phản kháng do máy phát điện và các thiết bị bù sinh ra.
Mức điện áp trong hệ thống điện ảnh hưởng lớn đến tổn thất công suất và tổn
thất điện năng trong hệ thống điện.
Độ lệch điện áp cao nhất thường xuất hiện trong lúc sự cố: đứt dây, hoặc
máy phát lớn nhất của nhà máy điện bị hỏng phải ngừng hoạt động,…
Trên thực tế không thể nào giữ được điện áp ở phụ tải luôn luôn đúng
bằng định mức, nhưng nếu giữ được với một độ lệch điện áp tương đổi nhỏ thì
các phụ tải vẫn giữ được một chỉ tiêu kinh tế tốt.
2.3.3. Các phương pháp điều chỉnh điện áp
Để điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các phương pháp sau đây:
PP1. Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện
kích thích
PP2. Điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp tăng áp và của máy biến
áp giảm áp bằng cách đặt đầu phân áp cố định hoặc điều áp dưới tải.
PP3. Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều
chỉnh và máy biến áp bổ trợ.
PP4. Đặt các thiết bị bù ngang có điều chỉnh để thay đổi tổn thất điện áp
trên đường dây, có thể dùng bộ tụ điện, máy bù đồng bộ hoặc động cơ điện
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
đồng bộ có điều chỉnh kích từ.
PP5. Đặt thiết bị bù dọc trên đường dây để thay đổi điện kháng đường
dây nhằm thay đổi tổn thất điện áp.
Về địa điểm thực hiện điều chỉnh điện áp, có thể ở nhà máy điện, trên
mạng điện khu vực và ở mạng điện địa phương hoặc đặt ngay tại thiết bị
dùng điện.
Theo bản chất vật lý, chỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoặc
tăng thêm nguồn công suất phản kháng (các PP1 và PP4) hoặc phân bố lại công
suất phản kháng trong mạng điện (các PP còn lại), phương pháp sau chỉ có hiệu
quả khi hệ thống có đủ công suất phản kháng. Khi hệ thống điện thiếu công
suất phản kháng, phương pháp duy nhất để điều chỉnh điện áp là tăng thêm các
nguồn công suất phản kháng (PP5).
Do sự phức tạp về cấu trúc của hệ thống điện, về chế độ làm việc của
phụ tải và sự phân cấp trong thiết kế, thi công và quản lý vận hành, việc điều
chỉnh điện áp một cách thống nhất trong toàn hệ thống điện là không thể thực
hiện được. Nhiệm vụ điều chỉnh điện áp được phân chia cho từng khu vực của
hệ thống điện: Ở nhà máy điện, ở mạng điện khu vực và mạng điện địa phương.
Ở mỗi khu vực việc điều chỉnh điện áp nhằm đảm bảo các yêu cầu về điện áp
ở đầu ra và được tiêu chuẩn hóa. Cụ thể ở nhà máy điện điều chỉnh điện áp
nhằm đảm bảo điện áp đầu vào của mạng điện khu vực bằng cách điều chỉnh
điện áp máy phát phối hợp với sử dụng đúng đầu phân áp của máy biến áp tăng
áp. Điều chỉnh điện áp ở mạng điện khu vực phải đảm bảo điện áp đầu ra của
các trạm biến áp khu vực đã được quy định. Của mạng điện địa phương (mạng
điện phân phối) trực tiếp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ, nên việc điều
chỉnh điện áp ở đây rất quan trọng và là nhiệm vụ chính để đảm bảo chất lượng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
điện áp nói chung.
Để có thể điều chỉnh tốt điện áp, quá trình điều chỉnh được chia theo thời
gian thành ba đoạn, mà hệ thống điều chỉnh điện áp của điện lực pháp thực hiện
có hiệu quả là: điều chỉnh sơ cấp, điều chỉnh thứ cấp và điều chỉnh cấp ba.
- Điều chỉnh sơ cấp
Điều chỉnh sơ cấp là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi
nhanh và ngẫu nhiên điện áp của thiết bị điều chỉnh điện áp máy phát và các
máy bù tĩnh. Điều chỉnh sơ cấp thực hiện tự động trong thời gian vài chục phần
trăm giây. Điều chỉnh sơ cấp nhằm mục đích giữ điện áp lưới điện ở mức an
toàn, tránh nguy cơ suy áp trong chế độ vận hành bình thường và nhất là khi sự
cố.
- Điều chỉnh thứ cấp
Điều chỉnh thứ cấp để đối phó với các biến đổi chậm của điện áp. Điều
chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉnh định của các thiết bị điều
chỉnh sơ cấp trong miền nó phụ trách và điều chỉnh các tụ bù, các kháng điện
và các máy biến áp điều áp dưới tải trong từng miền. Quá trình này kết thúc
trong vòng 3 phút.
Hệ thống điện được chia thành từng miền tương đối độc lập về phương
diện biến động điện áp, các miền có khả năng tự thỏa mãn yêu cầu công suất
phản kháng. Mức điện áp trong mỗi miền được điều chỉnh bằng một hệ thống
điều chỉnh thứ cấp riêng. Hệ thống này tác động nhanh và có phối hợp với các
nguồn công suất phản kháng trong miền. Hoạt động của hệ thống dựa trên sự
theo dõi và điều chỉnh điện áp tại một điểm đặc biệt của miền gọi là điểm quan
sát (hay gọi là điểm hoa tiêu). Thiết bị điều chỉnh đặt ở điều độ miền nhận giá
trị điện áp đo tại điểm quan sát (cứ 10 giây đo một lần) và so sánh với giá trị
chỉnh định của điểm này đã được tính trước (là giá trị điện áp cần được giữ
vững tại điểm quan sát), nếu có sai khác thì đưa ra lệnh điều khiển đến các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
nguồn công suất phản kháng và máy biến áp điều áp dưới tải ở trong miền.
Lệnh này có thể là tăng thêm công suất phản kháng phát ra, cũng có thể là tiêu
thụ công suất phản kháng thừa.
Sự phân chia thành miền làm cho quá trình điều chỉnh nhanh và đáp ứng
được các yêu cầu cục bộ. Tuy nhiên, chia hệ thống điện thành các miền độc lập
không phải dễ, các miền vẫn có ảnh hưởng và phụ thuộc lẫn nhau, cho nên hệ
thống điều khiển phối hợp với mức độ tự động hóa cao, ngày nay đã được phát
triển và áp dụng để giải quyết vấn đề này.
Gần đây các máy vi tính được sử dụng trong điều chỉnh các bộ tụ bù theo
sát yêu cầu của phụ tải.
- Điều chỉnh cấp 3
Điều chỉnh cấp 3 để điều hòa mức điện áp giữa các miền điều chỉnh thứ
cấp, với mục đích tối ưu hóa mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn
kinh tế và an toàn. Quá trình này có thể thực hiện bằng tay hay tự động. Thực
hiện nhiệm vụ này do hệ thống điều độ trung tâm đảm nhiệm.
Điều chỉnh điện áp miền có thể là điều chỉnh tập trung tại các trung tâm
cung cấp điện (các trạm biến áp khu vực), và cũng có thể là điều chỉnh cục bộ
trực tiếp tại các hộ tiêu thụ.
Tùy theo đặc điểm thay đổi của phụ tải, các phương thức điều chỉnh điện
áp lại có thể chia ra theo các dạng sau. Ví dụ, phương thức điều chỉnh điện áp
tập trung lại chia ra ba dạng điều chỉnh: ổn định điện áp, điều chỉnh hai bậc
điện áp, điều chỉnh đối ứng điện áp.
Để độ lệch điện áp không ra khỏi miền giá trị cho phép, cần phải điều
chỉnh điện áp, ví dụ điều chỉnh điện áp theo sự thay đổi dòng điện phụ tải.
Phụ tải biến đổi không chỉ trong ngày đêm mà còn thay đổi trong suốt
năm. tùy theo vĩ độ của mỗi nước cách xa đường xích đạo, phụ tải lớn nhất
trong năm là vào thu đông và nhỏ nhất là vào mùa hè. Vậy điều chỉnh đối ứng
bao gồm việc thay đổi điện áp theo phụ tải không chỉ ngày đêm mà còn theo
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
mùa trong năm. Như vậy cần phải giữ điện áp tại thanh cái nhà máy điện và
trạm biến áp cao hơn trong thời gian có phụ tải cao nhất và hạ thấp đến điện áp
định mức trong thời gian phụ tải thấp nhất.
2.3.4. Các thiết bị điều chỉnh điện áp
Các thiết bị sử dụng để điều chỉnh điện áp gồm có:
- Đầu phân thế của máy biến áp
- Máy biến áp điều áp dưới tải
- Máy biến áp bổ trợ và máy biến áp điều chỉnh đường dây
- Máy bù đồng bộ
- Bộ tụ điện điều chỉnh
- Động cơ đồng bộ có điều chỉnh kích từ
2.3.5. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp
- Biện pháp thay đổi tổng trở đường dây
Điện áp hộ tiêu thụ điện phụ thuộc vào độ sụt áp trong mạng điện, và độ
sụt áp này lại phụ thuộc vào tổng trở đường dây. Ví dụ thành phần dọc trục của
vecto điện áp giáng trên đường dây như sau:
(2.38)
Trong đó: , U2 là công suất hữu công và vô công và điện áp tại cuối đường dây;
r12, x12: thành phần điện trở tác dụng và phản kháng của đường dây phụ
thuộc vào tiết diện dây dẫn và chiều dài đường dây.
Trong mạng điện phân phối, điện trở lớn hơn điện kháng, 𝑟0 > 𝑥0.
Trong biểu thức 2.38, thành phần sẽ lớn hơn thành phần .
Khi thay đổi tiết diện dây dẫn trong mạng phân phối, thì 𝑟12 thay đổi,
làm thay đổi tổn thất diện áp U12 và thay đổi điện áp tại hộ tiêu thụ. Vì vậy
trong các mạng điện này thường được lựa chọn dây dẫn theo tổn thất điện áp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
cho phép.
Trong mạng điện cung cấp thì ngược lại, 𝑥0 > 𝑟0, tổn thất U12 chủ yếu
là do điện kháng của đường dây, mà điện kháng đường dây phụ thuộc rất ít vào
tiết diện. Chọn tiết diện dây dẫn trong mạng điện cung cấp theo điều kiện tổn
thất điện áp cho phép là không hợp lý và kinh tế. Vậy ta có thể thay đổi tiết
điện kháng của đường dây để điều chỉnh điện áp. Để thay đổi điện kháng của
đường dây, ta mắc nối tiếp vào đường dây các tụ điện.
- Biện pháp thay đổi dòng công suất phản kháng
+ Khái niệm
Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công
suất phản kháng Q. Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là:
* Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60 - 65% tổng công
suất phản kháng của mạng;
* Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%;
* Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác,… tiêu thụ
khoảng 10%.
Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu
thụ nhiều công suất phản kháng nhất. Công suất tác dụng P là công suất được
biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện; còn công suất
phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, nó không
sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và
hộ dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kỳ của dòng điện, Q đổi chiều
bốn lần, giá trị trung bình của Q trong cả chu kỳ của dòng điện bằng không.
Cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng
của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung
cấp cho hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện). Vì
vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
các hộ dùng điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực
tiếp cho phụ tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi có bù
công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ
nhỏ đi, do đó hệ số công suất cos𝜑 của mạng được nâng cao, giữa P, Q và góc
𝜑 có quan hệ sau:
(2.39)
Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền
tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc 𝜑 giảm, kết quả là cos 𝜑 tăng lên.
+ Các nguồn công suất phản kháng:
* Động cơ đồng bộ
Động cơ đồng bộ được sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp. Chúng
được sử dụng để truyền động trong các cơ cấu làm việc với chế độ dài hạn như
bơm, quạt, máy nén khí, băng truyền,…Trong các nhà máy có cosφ > 0,9 thì
các động cơ đồng bộ bị loại ra và có thể sử dụng để làm nguồn công suất phản
kháng. So với động cơ không đồng bộ thì giá thành rất cao, song nó có nhiều
ưu điểm: Tốc độ quay không phụ thuộc vào tải nên có tác dụng nâng cao năng
suất và chất lượng sản phẩm; Mômen quay phụ thuộc tuyến tính vào điện áp;
Có thể làm việc ở tốc độ thấp mà không cần bộ biến đổi, Hiệu suất sử dụng
cao,…Đặc biệt động cơ đồng bộ có thể tiêu thụ hoặc phát công suất phản kháng
trên lưới tùy thuộc vào chế độ kích từ của nó, cho nên nó làm tăng chế độ ổn
định cho lưới.
Khả năng kỹ thuật có thể sử dụng động cơ đồng bộ làm phần tử bù giới
hạn bởi công suất phản kháng cực đại mà nó có thể sản sinh ra mà không làm
quá nhiệt cách điện cuộn dây và lõi sắt. Công suất đó được gọi là công suất
phản kháng sản sinh của động cơ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
* Máy phát điện đồng bộ
Máy phát điện đồng bộ là nguồn công suất chủ yếu của công suất
phản kháng.
Nguồn tạo ra công suất phản kháng chính trong lưới điện là các máy phát
trong các nhà máy sản xuất điện năng và các Máy phát điện đồng bộ. Công suất
phản kháng sinh ra trong chúng điều hòa tổn hao công suất phản kháng trên
mạng và cung cấp cho tải. Theo các tiêu chuẩn về kinh tế, kỹ thuật thì việc vận
chuyển công suất phản kháng từ các máy phát tới tận nơi tiêu thụ là không kinh
tế. Tổn hao do việc phát công suất phản kháng trong máy không lớn song tổn
hao trên lưới do truyền công suất phản kháng lại rất lớn, mặt khác còn làm giảm
khả năng truyền tải công suất tác dụng trên lưới. Vì vậy công suất tối ưu phát
từ máy phát cần được tính toán kỹ thuật để đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ
thuật. Phần công suất phản kháng còn lại cần để cung cấp cho tải được tạo ra
từ các thiết bị bù.
* Tụ bù
Khi khoa học ngày càng phát triển thì việc sử dụng tụ bù là rất phổ biến
và chiếm phần lớn so với việc dùng động cơ đồng bộ bởi nó có những ưu điểm
sau: Tổn hao công suất tác dụng trong tụ nhỏ hơn nhiều lần so với thiết bị khác.
Cho phép đặt ở các vị trí khác nhau và gam công suất của chúng rộng có thể từ
10kVA ÷ 25MVAr hoặc lớn hơn. Cho phép tăng dần công suất của tụ bằng cách
nối thêm các cụm mới theo yêu cầu tăng tiêu thụ công suất phản kháng trên
lưới. Tụ điện có độ tin cậy cao hơn và đơn giản hơn trong vận hành vì tụ không
có phần động và bộ phận kích từ. Vốn đầu tư ban đầu nhỏ, giá thành riêng
không phụ thuộc vào công suất mà chỉ phụ thuộc vào điện áp. Tụ điện cải thiện
được hình dáng đường cong điện áp.
Do các ưu điểm trên, tụ điện được sử dụng nhiều hơn và trong điều kiện
khoa học kỹ thuật như ngày nay khi mà các hộ tiêu thụ công suất phản kháng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
ngày càng phát triển thì không thể không dùng tụ bù.
Ngoài những ưu điểm kể trên tụ cũng có những nhược điểm: Chỉ sản sinh
ra công suất phản kháng. Tuổi thọ của tụ thấp (8÷10 năm) và không phục hồi
lại được. Công suất phát của tụ tỷ lệ với bình phương điện áp, cho nên khi U
giảm thì công suất phản kháng phát ra giảm, đặc biết nếu U giảm quá giới hạn
sẽ gây ra hiện tượng thác sụt áp. Khi cần phát công suất lớn thì tụ phải có kích
thước lớn.
* Máy bù bán dẫn có điều khiển Thyristor
Gần đây máy bù Thyristor đã được chế tạo, nó là một cầu dọc ba pha
dùng Thyristor kết hợp với cuộn kháng có điện trở phản kháng nhỏ. Ưu điểm
cơ bản của loại này là tác động nhanh. Nó có thể dùng kết hợp với các phương
tiện bù khác.
Nhược điểm của máy bù Thyristor là giá thành cao, tổn hao công suất
lớn (gấp 2÷2,5 lần so với tụ) vì thế máy bù Thyristor chỉ dùng để điều chỉnh
điện áp, hạn chế các dao động điện áp trong mạng điện công nghiệp, nơi có
những thay đổi nhanh của tải.
2.4. Kết luận chương 2
Sau khi nghiên cứu, tìm hiểu các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung
cấp, các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp và phân tích các ưu, nhược
điểm các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp của nguồn điện cung cấp. Có
thể, nhận thấy việc nâng cao chất lượng điện áp bằng sử dụng tụ bù như là một
nguồn phát công suất phản kháng trên lưới, mang lại một hiệu quả kinh tế lớn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
hơn so với các nguồn công suất phản kháng khác.
Chương 3
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÙ CÔNG SUẤT CHO TBA 560 KVA
MỎ ĐÁ LŨNG RÁO , MỎ ĐÁ LỦNG TRÁNG
3.1. Ý nghĩa thực tiễn của hệ số công suất
3.1.1. Giảm giá thành tiền điện
- Nâng cao hệ số công suất đem lại những ưu điểm về kỹ thuật và kinh
tế, nhất là giảm tiền điện.
- Trong giai đoạn sử dụng điện có giới hạn theo qui định. Việc tiêu thụ
năng lượng phản kháng vượt quá 40% năng lượng tác dụng (tgφ > 0,4: đây là
giá trị thỏa thuận với công ty cung cấp điện) thì người sử dụng năng lượng phản
kháng phải trả tiền hàng tháng theo giá hiện hành.
- Do đó, tổng năng lượng phản kháng được tính tiền cho thời gian sử
dụng sẽ là: kVAr ( phải trả tiền ) = KWh ( tgφ - 0,4)
3.1.2. Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật
- Cải thiện hệ số công suất cho phép người sử dụng máy biến áp, thiết bị
đóng cắt và cáp nhỏ hơn,… đồng thời giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong
mạng điện.
- Hệ số công suất cao cho phép tối ưu hoá các phần tử cung cấp điện. Khi
ấy các thiết bị điện không cần định mức dư thừa. Tuy nhiên, để đạt được kết
quả tốt nhất, cần đặt tụ cạnh cạnh từng phần tử của thiết bị tiêu thụ công suất
phản kháng.
- Để cải thiện hệ số công suất của mạng điện, cần một bộ tụ điện làm
nguồn phát công suất phản kháng. Cách giải quyết này được gọi là bù công suất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
phản kháng.
-Tải mang tính cảm có hệ số công suất thấp sẽ nhận thành phần dòng
điện phản kháng từ máy phát đưa đến qua hệ thống truyền tải phân phối. Do
đó, kéo theo tổn thất công suất và hiện tượng sụt áp.
- Khi mắc các tụ song song với tải, dòng điện có tính dung của tụ sẽ có
cùng đường đi như thành phần cảm kháng của dòng tải. vì vậy hai dòng điện
này sẽ triệt tiêu lẫn nhau IC = IL. Như vậy không còn tồn tại dòng phản kháng
qua phần lưới phía trước vị trí đặt tụ.
- Đặc biệt, nên tránh định mức động cơ quá lớn cũng như chế độ chạy
không tải của động cơ. Lúc này hệ số công suất của động cơ rất nhỏ (0,17) do
lượng công suất tác dụng tiêu thụ ở chế độ không tải rất nhỏ.
3.2. Các biện pháp để nâng cao hệ số cosφ
Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos𝜑 được chia làm hai nhóm
chính: Nhóm các biện pháp nâng cao hệ số cos𝜑 tự nhiên (không dùng thiết bị
bù) và nhóm các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos𝜑 bằng cách bù công
suất phản kháng
3.2.1. Nâng cao hệ số công suất cos𝝋 tự nhiên
Nâng cao hệ số công suất cos𝜑 tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ
dùng điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ như: Áp dụng
các quá trình công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện,…
Như vậy nâng cao hệ số cos𝜑 tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh
tế mà không phải đặt thêm thiết bị bù. Vì thế, khi xét đến vấn đề nâng cao hệ
số công suất cos𝜑 bao giờ cũng phải xét tới các biện pháp nâng cao hệ số cos𝜑
tự nhiên trước tiên, sau đó mới xét tới các biện pháp bù công suất phản kháng.
- Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở
chế độ hợp lý nhất.
Căn cứ vào điều kiện cụ thể sắp xếp quy trình công nghệ một cách hợp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
lý nhất. Việc giảm bớt những động tác, những nguyên công thừa và áp dụng
các phương pháp gia công tiên tiến,…đều đưa tới hiệu quả tiết kiệm điện, giảm
bớt điện năng tiêu thụ cho một sản phẩm.
- Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công
suất nhỏ hơn.
Khi làm việc động cơ không đồng bộ tiêu thụ lượng công suất phản
kháng lớn. Khi thay thế động cơ làm việc non tải bằng động cơ có công suất
nhỏ hơn ta sẽ tăng được hệ số phụ tải kpt, do đó nâng cao được cos𝜑 của động
cơ. Điều kiện kỹ thuật cho phép thay thế động cơ là: Việc thay thế phải đảm
bảo nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt độ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy
và làm việc ổn định của động cơ.
- Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải
Biện pháp này được dùng khi không có điều kiện thay thế động cơ làm
việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn. Trong thực tế người ta thường
dùng các biện pháp sau đây để giảm điện áp đặt lên các động cơ không đồng
bộ làm việc non tải:
+ Đổi nối dây quấn stato từ tam giác sang sao;
+ Thay đổi cách phân nhóm của dây quấn stato;
+ Thay đổi đầu phân áp của máy biến áp để hạ thấp điện áp của mạng
phân xưởng.
- Hạn chế động cơ chạy không tải.
Các máy công cụ, trong quá trình gia công thường nhiều lúc tải chạy
không tải, chẳng hạn như khi chuyển từ động tác gia công này sang động tác
gia công khác, khi chạy lùi dao hoặc rà máy,…Cũng có thể do thao tác của
công nhân không hợp lý mà nhiều lúc máy phải chạy không tải. Nhiều thống
kê cho thấy rằng đối với máy công cụ, thời gian chạy không tải chiểm khoảng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
35 ÷ 65% toàn bộ thời gian làm việc. Chúng ta đã biết khi động cơ chạy non tải
thì cos𝜑 của nó rất thấp. Vì thế hạn chế động cơ chạy không tải là một trong
những biện pháp tốt để nâng cao cos𝜑 của động cơ.
- Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ
Ở những máy sản xuất có công suất tương đối lớn và không yêu cầu điều
chỉnh tốc độ như máy bơm, máy quạt, máy nén khí,…ta nên dùng động cơ đồng
bộ. Vì động cơ đồng bộ có những ưu điểm rõ rệt sau đây đối với động cơ không
đồng bộ: Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm cho việc ở chế độ quá kích từ
để trở thành một máy bù cung cấp thêm công suất phản kháng cho mạng;
Momen quay tỷ lệ bậc nhất với điện áp của mạng, vì vậy ít phụ thuộc vào sự
dao động của điện áp. Khi tần số của nguồn không đổi, tốc độ quay của động
cơ không phụ thuộc vào phụ tải, do đó năng suất làm việc của máy cao.
Khuyết điểm của động cơ đồng bộ là cấu tạo phức tạp, giá thành đắt.
Chính vì vậy động cơ đồng bộ mới chỉ chiếm khoảng 20% tổng số động cơ
dùng trong công nghiệp. Ngày nay nhờ đã chế tạo được những động cơ tự kích
từ giá thành hạ và có dải công suất tương đối rộng nên người ta có xu hướng sử
dụng ngày càng nhiều động cơ đồng bộ.
- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
Do chất lượng sửa chữa động cơ không tốt nên sau khi sửa chữa các tính
năng của động cơ thường kém trước: Tổn thất trong động cơ tăng lên, cos𝜑
giảm,…Vì thế cần chú trọng đến khâu nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
góp phần giải quyết vấn đề cải thiện hệ số cos𝜑 của xí nghiệp
- Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp
có dung lượng nhỏ hơn.
Máy biến áp là một trong những máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản
kháng (sau động cơ không đồng bộ). Vì vậy, nếu trong tương lai tương đối dài
mà hệ số phụ tải của máy biến áp không có khả năng vượt quá 0,3 thì nên thay
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
nó bằng máy có dung lượng nhỏ hơn. Đứng về mặt vận hành mà xét thì trong
thời gian phụ tải nhỏ (ca 3) nên cắt bớt các máy biến áp non tải, biện pháp này
cũng có tác dụng lớn để nâng cao hệ số cos𝜑 tự nhiên của xí nghiệp.
3.2.2. Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công
suất cosφ
- Vị trí đặt thiết bị bù
Sau khi tính dung lượng bù và chọn loại thiết bị bù thì vấn đề quan trọng
là bố trí thiết bị bù vào trong mạng sao cho đạt hiệu quả kinh tế nhất. Thiết bị
bù có thể được đặt ở phía điện áp cao (lớn hơn 1000V) hoặc ở phía điện áp thấp
(nhỏ hơn 1000V), nguyên tắc bố trí thiết bị bù là làm sao đạt được chi phí tính
toán nhỏ nhất.
Tụ điện có thể được đặt ở mạng điện áp cao hoặc ở mạng điện áp thấp.
+ Tụ điện điện áp cao (6 - 15 kV) được đặt tập trung ở thanh cái của trạm
biến áp trung gian, hoặc trạm phân phối. Nhờ đặt tập trung nên việc theo dõi
vận hành các tụ điện dễ dàng và có khả năng thực hiện việc tự động hóa điều
chỉnh dung lượng bù. Bù tập trung ở mạng điện áp cao còn có ưu điểm nữa là
tận dụng được hết khả năng của tụ điện, nói chung các tụ điện vận hành liên
tục nên chúng phát ra công suất bù tối đa. Nhược điểm của phương pháp này là
không bù được công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp, do đó không có tác
dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng điện áp thấp.
+ Tụ điện áp thấp (0.4kV) được đặt theo ba cách: Đặt tập trung ở thanh
cái phía điện áp thấp của trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm ở tủ phân
phối động lực, và đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện.
Đứng về mặt giảm tổn thất điện năng mà xét thì việc đặt phân tán các tụ bù
ở từng thiết bị điện có lợi hơn cả. Song với cách đặt này khi thiết bị điện nghỉ thì
tụ điện cũng nghỉ theo, do đó hiệu suất sử dụng không cao. Phương án này chỉ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
được dùng để bù cho những động cơ không đồng bộ có công suất lớn.
Phương án đặt tụ điện thành nhóm ở tủ phân phối động lực hoặc đường
dây chính trong phân xưởng được dùng nhiều hơn vì hiệu suất sử dụng cao,
giảm được tổn thất cả trong mạng điện áp cao lẫn mạng điện áp thấp. Với các
tụ được đặt thành từng nhóm nhỏ (khoảng 30 - 100kvar) nên chúng không
chiếm diện tích lớn, hoặc trên xà nhà các phân xưởng. Nhược điểm của phương
pháp này là các nhóm tụ điện nằm phân tán khiến việc theo dõi chúng trong khi
vận hành không thuận tiện và khó thực hiện việc tự động điều chỉnh dung lượng
bù.
Phương án đặt tụ tập trung ở thanh cái điện áp thấp của trạm biến áp phân
xưởng được dùng trong trường hợp dung lượng bù khá lớn hoặc khi có yêu cầu
tự động điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp của mạng. Nhược điểm
của phương pháp này là không giảm được tổn thất trong mạng phân xưởng.
Trong thực tế tùy tình hình cụ thể mà phối hợp cả ba phương án đặt tụ
điện kể trên.
- Lựa chọn công suất của tụ điện
Tụ điện chủ yếu được chọn theo điện áp định mức. Số lượng tụ điện
tùy thuộc vào dung lượng bù. Dung lượng do tụ điện sinh ra được tính theo
biểu thức:
[Kvar] (3.1)
Trong đó:
U là điện áp đặt lên cực của tụ điện, [kV]
C là điện dung của tụ điện, [F]
Vì công suất phản kháng do tụ điện sinh ra tỷ lệ với bình phương của
điện áp đặt lên điện cực của nó, nên chúng ta cần cho tụ điện làm việc đúng
điện áp định mức để tận dụng hiệu suất của nó.
Tụ điện điện áp thấp thường được chế tạo thành tụ ba pha, ba phần tử
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
của nó được nối thành hình tam giác. Tụ điện điện áp cao thường được chế tạo
thành tụ một pha, chúng được ghép lại theo hình tam giác, có cầu chì bảo vệ
riêng cho từng pha.
- Lựa chọn phương pháp điều khiển dung lượng của tụ điện
Như chúng ta đã biết hệ thống bù mang lại hiệu quả rất cao trong việc
giảm tổn thất điện áp, nâng cao chất lượng điện năng trong hệ thống.
Tuy nhiên không phải lúc nào nó cũng đem lại hiệu quả, ngược lại nó có
thể gây ra sự mất ổn định trong hệ thống. Như khi điện áp trên lưới gần định
mức lúc đó đưa toàn bộ dung lượng bù vào lưới không những không hiệu quả
mà nó lại làm tăng cao điện áp gây hiện tượng quá điện áp cho các thiết bị dùng
điện. Chính vì vậy đòi hỏi phải tự động đưa dung lượng bù vào lưới tùy thuộc
vào điện áp trên đường dây.
Việc điều chỉnh dung lượng bù của tụ điện được thực hiện bằng tay hoặc
tự động.
Việc điều chỉnh tự động dung lượng bù của tụ điện thường chỉ được đặt
ra trong trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn. Có bốn cách tự động điều
chỉnh dung lượng như sau:
+ Điều chỉnh dung lượng bù của tụ điện theo điện áp
Hiện nay tự động điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp và
thời gian hay được dùng hơn cả bởi hiệu quả của nó mang lại.
Căn cứ vào điện áp trên thanh cái của trạm biến áp để tiến hành điều
chỉnh tự động dung lượng bù. Nếu điện áp của mạng sụt xuống dưới định mức,
có nghĩa là mạng thiếu công suất phản kháng, thì cần phải đóng thêm tụ điện
vào làm việc. Ngược lại, khi điện áp quá giá trị định mức thì cần phải cắt bớt
tụ điện, vì lúc này mạng thừa công suất phản kháng. Phương pháp điều chỉnh
tự động dung lượng bù theo điện áp và giải quyết được yêu cầu bù công suất
phản kháng, nâng cao hệ số công suất cosφ vừa có tác dụng ổn định điện áp
nên được dùng phổ biến.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
+ Điều chỉnh tự động dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian
Căn cứ vào sự biến đổi của phụ tải phản kháng trong một ngày đêm mà
người ta đóng hoặc cắt bớt tụ điện. Phương pháp này được dùng khi đồ thị phụ
tải phản kháng hàng ngày biến đổi theo một quy luật tương đối ổn định và người
vận hành nắm vững đồ thị đó.
+ Điều chỉnh tự động dung lượng bù theo dòng điện phụ tải được dùng
trong trường hợp phụ tải thường biến đổi đột ngột.
Ở các trạm biến áp cung cấp cho các hộ dùng điện phụ tải luôn luôn biến
đổi theo thời gian trong ngày, sự thay đổi của phụ tải kéo theo sự thay đổi của
công suất phản kháng.
+ Điều chỉnh dung lượng bù theo hướng đi của công suất phản kháng
Phương pháp điều chỉnh này không được sử dụng rộng rãi vì không phải
bao giờ cũng mang lại hiệu quả kinh tế. Chẳng hạn, lúc phụ tải cực đại, khi cần
đóng cắt tụ bù thì dẫn tới hiện tượng chảy ngược của dòng công suất phản
kháng từ các hộ dùng điện vào hệ thống. Do đó, cần phải cát bớt tụ bất đắc dĩ,
phương pháp này thường được dùng khi trạm biến áp ở cuối đường dây và xa
nguồn.
Trong luận văn này sẽ lựa chọn điều chỉnh dung lượng bù của tụ điện
theo điện áp.
- Vận hành tụ điện
Tụ điện phải được đặt ở nơi cao ráo, ít bụi bặm, không dễ cháy nổ và
không có không khí ăn mòn.
Tụ điện điện áp cao phải được đặt trong phòng riêng, có biện pháp chống
cháy nổ. Tụ phải được đặt ở nơi có thông gió tốt, giữ nhiệt độ trong phòng
không quá 350C. Khi lắp bộ tụ thì các tầng có thể là giá sắt nhưng không quá
3 tầng. Giữa các tụ điện trong một tầng phải có khoảng cách thích hợp để thông
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
gió dễ dàng.
Tụ điện điện áp thấp khi đặt tập trung thường được bố trí trong tủ thành
một hoặc hai tầng. Khi dùng phương pháp bù phân tán thì các tụ được đặt trong
các tủ để bên cạnh tủ phân phối động lực hoặc đặt ngay xà nhà xưởng.
Nguyên nhân chủ yếu làm hỏng tụ là do điện áp đặt lên tụ vượt quá giá
trị định mức, khiến cường độ điện trường trong tụ vượt quá giới hạn cho phép
(2 ÷ 12kV/mm). Khi đó, trong tụ điện phát sinh hiện tượng ion hóa dầu cách
điện dẫn đến sự cố ngắn mạch do cách điện bị chọc thủng. Khi tụ điện làm việc,
do tổn thất công suất tác dụng nên bản thân nó bị nóng lên. Nếu nhiệt độ của tụ
vuợt quá nhiệt độ cho phép dầu sẽ bốc hơi làm phình tụ, làm hỏng giấy cách
điện, gây ngắn mạch và có thể dẫn tới làm nổ tụ điện.
Vì vậy khi vận hành tụ điện chúng ta phải đảm bảo hai điều kiện:
+ Điều kiện nhiệt độ: Phải giữ cho nhiệt độ không khí xung quanh tụ
không vượt quá 350C.
+ Điều kiện điện áp: Khi điện áp của mạng vượt quá giá trị cho phép nói
trên thì phải cắt tụ điện ra khỏi lưới.
Cần chú ý rằng để tránh ảnh hưởng của dao động điện áp một số tụ điện
được chế tạo với điện áp định mức cao hơn điện áp định mức của mạng điện là
5%.
Trong lúc vận hành nếu thấy tụ điện bị phình ra thì phải cắt ngay tụ ra
khỏi mạng vì đó là sự cố nguy hiểm, tụ điện có thể bị nổ.
3.3. Thu thập, xử lý số liệu và đánh giá chất lượng điện áp
3.3.1. Thu thập số liệu
Trạm biến áp (TBA) Mỏ đá Lủng Tráng, TBA Mỏ đá Lũng Ráo đều có
dung lượng máy biến áp 560 (KVA), đây là đối tượng được chọn để bù công
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
suất phản kháng cho luận văn này. Vì cả hai TBA làm việc theo ca, nên thời
điểm công suất cực đại vào lúc 11h và lúc phụ tải cực tiểu là vào 0h. Tiến hành
đo giá trị điện áp tại thanh cái hạ áp của TBA trong 7 ngày bất kỳ.
Số liệu đo đếm được được cho trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Số liệu đo đếm tại thanh cái hạ áp của trạm 560kVA-35/0,4kV
ứng với thời điểm cực đại và cực tiểu
Ngày
1
2
3
4
5
6
7
Trung bình
Phụ
280
285
305
298
250
275
265
279,71
[Kw]
tải
I [A]
600
620
625
615
600
612
621
613,29
cực
đại
210
200
200
205
195
195
215
202,86
[V]
Phụ
150
150
160
160
175
170
160
160,71
[Kw]
tải
I [A]
280
315
290
325
315
320
307
307,43
cực
tiểu
230
230
236
240
230
235
236
233,86
[V]
3.3.2. Đánh gía chất lượng điện áp
Đánh giá chất lượng điện theo phương pháp độ lệch giới hạn của điện áp:
; . Đo các giá Xác định độ lệch điện áp cho phép:
trị điện áp tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp 560kVA-35/0,4kV vào 11h (thời
điểm phụ tải cực đại) và vào 0h (lúc phụ tải cực tiểu) trong 7 ngày bất kỳ (bảng
3.1)
Lúc phụ tải cực đại ứng với U = 202,86 [V], lúc phụ tải cực tiểu ứng với
U = 233,86 [V], Uđm=220 [V].
Vậy độ lệch điện áp thực tế tại thời điểm cực đại là:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Độ lệch điện áp thực tế tại thời điểm cực tiểu là:
) và lúc phụ tải cực tiểu
Vậy độ lệch điện áp lúc phụ tải cực đại
không nằm trong giới hạn cho phép nên chất lượng không được đảm bảo.
Khi điện áp đo được tại nguồn:
Bảng 3.2: Số liệu đo đếm điện áp tại nguồn của trạm 560kVA-35/0,4kV ứng
với thời điểm cực đại và cực tiểu
Ngày 1 2 3 4 5 6 7 Utb, V
Chế độ
tải cực 218 213 210 215 196 198 217 209,57
đại
Chế độ
tải cực 233 232 238 243 234 238 236 236,29
tiểu
Vậy độ lệch điện áp thực tế tại thời điểm cực đại là:
Độ lệch điện áp thực tế tại thời điểm cực tiểu là:
Do đoạn cáp từ máy biến áp sang tủ phân phối tổng sử dụng là cáp đồng
hạ áp 4 lõi do LENS chế tạo có các thông số:
L, km r0 x0, Ω/𝑘𝑚
0,0991 0,08 0,005
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Vậy hao tổn điện áp trên đoạn cáp ở chế độ tải cực đại:
Hao tổn điện áp trên đoạn cáp ở chế độ tải cực tiểu:
Độ lệch điện áp tại thời điểm phụ tải cực đại:
Độ lệch điện áp tại thời điểm phụ tải cực tiểu:
Vậy độ lệch điện áp nằm ngoài khoảng độ lệch điện áp cho phép, chất
lượng điện áp không đảm bảo.
3.4. Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển cho hệ thống bù
3.4.1. Tính toán, lựa chọn các thiết bị trong tủ bù cos𝝋
- Lựa chọn thiết bị cho tủ bù
+ Lựa chọn tụ bù:
Người ta chế tạo tụ điện bù cosφ với nhiều kích cỡ, chủng loại với công
suất bù từ vài [kVAr] đến vài trăm [kVAr], với điện áp từ 0,22[kV] tới [24kV],
một pha và ba pha. Có loại tụ điện rời, có loại lắp đặt sẵn thành tủ.
Ở đây ta lựa chọn tụ điện rời, loại có điện áp 0,4[kV] được lắp tại thanh
cái 0,4[kV ] của trạm 35/0,4[kV], tụ là loại 3 pha.
Từ trên ta tính được công suất của tủ tụ bù là Qbù= 240kVAr.
Tra sổ tay tra cứu thiết bị điện chọn tụ điện bù cosφ điện áp 400[V], do
DAE YEONG chế tạo có các thông số:
Bảng 3.3: Tụ điện bù cos𝛗 điện áp 400[V] do DAE YEONG chế tạo
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Uđm, V Qb, kVAr Mã hiệu Iđm, A C, 𝛍F
DLE - 40 796,1 57,7 400 4J40K5T
Do dung lượng của mỗi một tụ là 40[kVAr], mà công suất của tủ tụ bù
là 240[kVAr] nên, số lượng của tụ trong tủ là 6 tụ.
+ Lựa chọn Aptomat
Bảng 3.4: Chọn và kiểm tra Aptomat
Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức
Điện áp định mức áptomát UđmA, kV UđmA ≥ UđmL
Dòng điện định mức áptomát IđmA, A IđmA ≥ Itt
Dòng điện ổn định lực điện động cho phép của IôđđA ≥ ixktt
áptomát, iôđđA, kA
Dòng điện ổn định nhiệt cho phép của áptomát, Iôđnh,
Ka
Dòn điện cắt định mức cho phép của áptomát, IcắtđmA ≥ I’’
IcắtđmA, kA
Do tụ mắc song song nên mỗi một cấp tụ có Qbù= 40[kVAr], có
Iđm=57,7[A/tụ]
Tra bảng chọn áptomat hạ áp cho tụ bù do LG chế tạo, có các thông số sau:
Bảng 3.5: Aptomat hạ áp, dãy L do LG chế tạo
Loại Kiểu Số cực Uđm, V Iđm, A INmax, Ka
100AF ABL103a 3 600 100 35
+ Lựa chọn contactor: có Iđm = 85[A].
+ Lựa chọn máy biến dòng:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 3.6: Chọn máy biến dòng hạ áp
Mã Dòng sơ Dòng thứ Số vòng Dung Cấp chính
cấp, A cấp, A dây sơ cấp lượng, VA xác
BD9/1 400 5 1 10 0,5
Tính toán ngắn mạch để kiểm tra các thiết bị đã chọn:
Dòng ngắn mạch là:
Vậy các thiết bị đã chọn đảm bảo.
- Lựa chọn bộ điều khiển tụ bù, bộ tự động điều khiển tụ bù
+ Giới thiệu về bộ điều khiển tụ bù Mikro
Bộ điều khiển tụ bù Mikro là một trong các bộ điều khiển công suất phản
kháng rất thông dụng được các công ty thi công tủ điện lựa chọn.
Bộ điều khiển tụ bù (Power Factor Regulator) Mikro gồm các model sau
đây:
* PFR140: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 14 cấp;
* PFR120: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 12 cấp;
* PFR80: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 8 cấp;
* PFR60: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 6 cấp;
* PFR96: Bộ điều khiển tụ bù Mikro 6 cấp.
+ Đặc tính kỹ thuật chính của bộ điều khiển tụ bù Mikro:
* Sử dụng bộ xử lý thông minh để điều khiển đóng cắt;
* Tự động điều chỉnh hệ số C/K và số cấp định mức;
* Tự động đổi cực tính của biến dòng;
* Hiển thị thông số: Hệ số công suất cosφ, dòng điện và tổng sóng hài
(THD) của dòng điện;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
* Lập trình được độ nhạy;
* Cấp cuối cùng có thể lập trình báo động, điều khiển quạt;
* Giao diện sử dụng thân thiện;
* Tương thích tiêu chuẩn IEC61000-6-2.
+ Sơ đồ và vị trí các phím của bộ điều khiển
Như trên hình 3.1
a : 3 led 7 đoạn hiển thị các giá trị
b : 2 đèn hiển thị IND (Cảm kháng) hay CAP (Dung kháng)
c : Các đèn led hiển thị số cấp
d : Nút Up : dùng để điều chỉnh tăng giá trị, chuyển đổi menu...
e : Nút Mode / Scrol dùng để đổi menu
f : Nút Down dùng để điều chỉnh giảm giá trị, chuyển đổi menu...
g : Nút Program dùng để cài đặt các thông số
h : Đèn báo chế độ bù Manual (Thủ công) hay Auto (Tự động)
i : Các đèn báo hiển thị các thông số đang được theo dõi hay cài đặt
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.1: Hiển thị và các phím chức năng bộ điều khiển tụ bù Mikro
+ Thông số kỹ thuật bộ PFR
* Điện áp
Điện áp: 346 ÷ 415 VAC
Chênh lệch: -15% +10%
Công suất tiêu thụ: 10VA max
Tần số: 50Hz hoặc 60Hz
* Dòng điện
Dòng định mức Idm: 5A
Giới hạn vận hành: 0.05A - 6.5A
Tần số định mức: 50Hz hoặc 60Hz
* Số lượng tiếp điểm
Số tiếp điểm đầu ra: 6 (PFR 60)
Tiếp điểm: Kiểu thường mở (NO)
Dòng định mức: 5A 250VAC (cosφ = 1)
Dòng điện lớn nhất tại tiếp điểm : 12A liên tục
* Phạm vi điều chỉnh
Cài đặt hệ số công suất: 0.8 cảm - 0.8 dung
Cài đặt hệ số C/K : 0.03 - 1.20 / Tự động
Độ nhạy: 5-600 s/bước
Thời gian đóng lặp lại cho cùng một bước : 5 ÷ 240s
Giới hạn THD: 0.20 - 3.00 (20% - 300%) / OFF
Chương trình đóng ngắt: Automatic/Automatic Rotate/Manual/Four-
quadrant
Hệ số bước định mức: 0/1/2/3/4/5/6/7/8/12/16
* Cơ khí
Vị trí lắp đặt : Mặt tủ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Kích thước (H x W x D): 144mm x 144mm x 91mm
Trọng lượng: 1kg
3.4.2. Hướng dẫn sử dụng
- Mô tả chung:
+ Bộ PFR thông minh thân thiện với người sử dụng
Nó sử dụng kỹ thuật số trong việc tính toán sự sai lệch dòng điện và điện áp
giữa các pha, do đó công suất đo được chính xác ngay cả khi có sóng hài.
+ Bộ PFR được thiết kế tối ưu hóa việc điều khiển bù công suất phản kháng
Công suất bù được tính bằng cách đo liên tục công suất phản kháng của
hệ thống và sau đó được bù bằng cách đóng ngắt các cấp tụ. Việc cài đặt độ
nhạy liên quan tới tốc độ đóng ngắt các cấp tụ. Với chương trình được xây dựng
trên cơ sở đóng cắt thông minh, bộ PFR cải tiến được khả năng đóng cắt nhờ
giảm thiểu được số lần đóng ngắt nhưng vẫn đảm bảo hệ số công suất mong
muốn.
+ Quá trình đóng ngắt các bộ tụ được phân bổ hoàn hảo nhờ thuật toán
đóng ngắt thông minh
Hình thức này nâng cao tuổi thọ của contactor và hệ thống tụ bù, cũng
như đảm bảo được sự già hóa cách điện của tụ và contactor là như nhau.
+ Vận hành theo chế độ four - quadrant, cho phép PFR tác động chính
xác ngay trong trong trường hợp công suất cung cấp trở lại lưới điện ở nơi thiếu
công suất.
+ Dòng hài trong hệ thống có thể làm ảnh hưởng đến tụ bù
PFR có thể đo được độ méo dạng tổng do sóng hài (TDH) trong hệ thống
và PFR sẽ báo tín hiệu khi giá trị TDH đo được trong hệ thống cao hơn giá trị
cài đặt. Ngoài ra PFR còn báo tín hiệu khi quá áp-thấp áp, quá dòng-thấp dòng
và khi hệ số công suất trên hoặc dưới giá trị cài đặt.
Cực tính của biến dòng tín hiệu (CT) là rất quan trọng trong việc xác định
đúng góc lệch pha của điện áp và dòng điện, bộ PFR sẽ tự động xác định đúng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
cực tính của biến dòng tín hiệu thậm chí trong trường hợp cực tính bị sai.
- Trạng thái đèn hiển thị:
Bộ PFR hiển thị 3 giá trị số và nhiều đèn chức năng, tùy thuộc vào từng
chức năng có thể phân thành 3 nhóm chính.
+ Chức năng đo lường: đo hệ số công suất, dòng điện và độ méo dạng TDH
+ Chức năng cài đặt và điều chỉnh thông số: hệ số công suất, C/K, độ
nhạy, thời gian đóng lặp lại, số cấp, lập trình đóng ngắt và giới hạn TDH.
+ Chức năng cảnh báo:
Để truy cập các chức năng trên, ấn phím “MODE/SCROLL” đến khi đèn
báo chức năng mà ta mong muốn sáng. Màn hình 3 số sẽ hiển thị giá trị chức
năng muốn chọn. Nếu muốn thay đổi giá trị của chức năng đó ta ấn phím
“PROGRAM”, đèn chức năng đó nhấp nháy lúc đó ta mới thay đổi được giá trị
bằng cách ấn phím UP hay DOWN để thay đổi giá trị hay truy cập vào chức
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
năng con như các chức năng “rate step” & “alarm messages”.
Hình 3.2: Hoạt động của bộ PFR
- Chức năng đo lường:
+ Hệ số công suất:
Khi có nguồn điện, màn hình sẽ hiển thị hệ số công suất đo được của hệ
thống, Nếu đèn “IND” sáng lên có nghĩa là hệ thống có hệ số công suất mang
tính cảm.
Nếu đèn “CAP” sáng lên có nghĩa là hệ thống có hệ số công suất mang
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
tính dung.
Nếu đèn PFR phát hiện thấy có sự phát công suất trở về lưới thì hệ số
công suất hiển thị sẽ mang dấu âm. Khi dòng điện tải (quy đổi về nhị thứ) thấp
hơn ngưỡng hoạt động của PFR thì lúc đó hệ số công suất không thể đo được
chính xác, màn hình sẽ hiển thị “…”.
Nếu PFR đang ở chế độ cài đặt một chức năng hiển thị khác thì PFR sẽ
tự động trở về chức năng hiển thị hệ số công suất nếu sau hơn 3 phút không có
phím nào được ấn.
+ Dòng điện:
Chức năng này ở chế độ hoạt động thì đèn “CURRENT” sáng lên. Màn
hình sẽ hiển thị giá trị dòng thứ cấp đo được bởi biến dòng -/5A.
Ví dụ: Khi dùng CT 1000/5A, nếu màn hình hiển thị “2.50” thì giá trị
dòng sơ là “500A”.
+ Độ méo dạng tổng do sóng hài (TDH):
Chức năng này ở chế độ hoạt động khi đèn “THD” sáng lên.
Bộ PFR chỉ có thể đo được THD khi tổng tải phải lớn hơn 10% tổng tải
định mức. Nếu THD không thể hiển thị được thì màn hình sẽ hiện “…”.
3.4.3. Các thông số cài đặt
- Hệ số công suất đặt (SET COSφ)
Cài đặt hệ số công suất yêu cầu, PFR sẽ tự động đóng hay ngắt tụ để đạt
được hệ số công suất đặt.
Nhấn nút MODE/SCROLL cho đến khi đèn Set Cos φ sáng. Nhấn nút
PROGRAMS để cho phép chỉnh hệ số Cos φ. Nhấn nút UP hoặc DOWN để chọn
được hệ số Cos φ mong muốn. Thông số này thường được đặt từ 0.90 ÷ 0.99 cảm
(Đèn IND trong hiển thị b sáng). Hệ số Cos φ mặc định của BĐK là 0.95.
Chú ý: khi hệ thống tải hoạt động ổn định (đầy tải) nhưng hệ thống tủ bù
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
cứ liên tục đóng cắt lần lượt các cấp còn lại của hệ thống tủ thì ta phải giảm giá
trị số cosφ cài đặt sao cho đạt được giá trị cho phép của ngành điện ( >0.9) và
thấp hơn giá trị cosφ thực tế của mạng trước khi đóng cấp cuối (VD: Trước khi
Bộ điều khiển (BĐK) đóng thêm 1 cấp tụ thì trị số cosφ thực tế của mạng là
0.92 giá trị giới hạn của bộ điều khiển là 0.95 thì BĐK sẽ phát tín hiệu đóng
cấp tụ tiếp theo, sau khi cấp tụ tiếp theo được đóng thì cosφ là - 0.12( dư bù)
thì ta hiệu chỉnh trị số giới hạn đóng của BĐK là 0.91 ( thỏa tiêu chí > 0.9 của
ngành điện)).
- Hệ số C/K
Hệ số C/K được tính theo công thức:
Trong đó:
Q: Cấp tụ nhỏ nhất, [Var]
U: Điện áp hệ thống sơ cấp danh định, [V]
I: Dòng điện sơ cấp định mức của CT [A]
Ví dụ:
Q = 15 [Kvar] ; U = 415[V]; I = 800[A]
C/K= ( 2.88 x 15.000 ) / ( 415 x 800 ) = 0.13
C/K-value for 415V
Smallest Cappasitor in (Kvar)
2.5
5
10
15
20
25
30
40
50
60
100
150
C.T
0.35 0.70
50:5
0.29 0.58 1.16
60:5
0.23 0.46 0.93
75:5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 3.7: Bảng tra hệ số C/K gần đúng
0.17 0.35 0.70 1.04
100:5
0.23 0.23 0.46 0.70 0.93 1.16
150:5
0.12 0.18 0.35 0.52 0.70 0.87 1.04
200:5
0.14 0.14 0.28 0.42 0.56 0.70 0.83 1.11
250:5
0.07 0.12 0.23 0.35 0.46 0.58 0.70 0.93 1.16
300:5
0.04 0.09 0.17 0.26 0.35 0.43 0.52 0.70 0.87 1.04
400:5
0.03 0.07 0.14 0.21 0.28 0.35 0.42 0.56 0.70 0.83
500:5
0.06 0.12 0.17 0.23 0.29 0.35 0.46 0.58 0.70 1.16
600:5
0.04 0.09 0.13 0.17 0.22 0.26 0.35 0.43 0.52 0.87
800:5
0.03 0.07 0.10 0.14 0.17 0.21 0.28 0.35 0.42 0.70 1.04
1000:5
0.05 0.07 0.09 0.12 0.14 0.19 0.23 0.28 0.46 0.70
1500:5
0.03 0.05 0.07 0.09 0.10 0.14 0.17 0.21 0.35 0.52
2000:5
VD: Biến dòng tín hiệu là 200A/5[A], cấp tụ bù nhỏ nhất là
10[kvar]/440[V] thì hệ số C/K tra theo bảng là 0.35.
- Độ nhạy (Sensivity)
Thông số này thiết lập tốc độ đóng cắt, độ nhạy lớn tốc độ đóng sẽ chậm
và ngược lại độ nhạy nhỏ tốc độ cắt sẽ nhanh. Độ nhanh này hiệu ứng cho cả
thời gian đóng và ngắt tụ.
Ví dụ :
Giá trị bước đóng nhỏ nhất Q1st = 15[kvar];
Độ nhạy = 60s/bước
+ Công suất yêu cầu để đạt hệ số công suất yêu cầu là:
Qrq =15[kvar]
Số bước yêu cầu để đạt hệ số công suất mong muốn:
Qrq/Q1st = 15[kvar]/[15kvar] = 1step
Thời gian tác động: 60/1 = 60 sec
+ Công suất yêu cầu để đạt hệ số công suất yêu cầu là Qrq = 45[kvar]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Số bước yêu cầu để đạt hệ số công suất mong muốn:
Qrq/Q1st = 45[kvar]/15[kvar] = 3 step
Thời gian tác động: 60/3 = 20 sec
Thời gian tác động tỉ lệ nghịch với công suất phản kháng yêu cầu.
- Thời gian đóng lặp lại ( Reconnenction Time):
Đây là khoảng thời gian an toàn để ngăn chặn việc đóng lại tụ của cùng
một số cấp khi tụ này chưa xả hết điện hoàn toàn. Thông số này thường đặt lớn
hơn thời gian xả của cấp tụ lớn nhất đang sử dụng.
- Cấp định mức (Rated step):
Các bước của PFR đều được lập trình ngoại trừ bước 1, bước 1 được đặt
‘1’’ và nó là bước tụ nhỏ nhất sử dụng. Các bước còn lại lập trình như là bội số
của bước 1.
Ví dụ:
Nếu các bước tụ được sử dụng, bắt đầu từ bước 1 là 10[kvar], 10 [kvar],
20[kvar], 20[kvar], 30[kvar], 60[kvar], thì các bước định mức là 1,1,2,2,3,6.
Nếu các bước nào không sử dụng thì đặt là “000’’ bước cuối cùng có thể
lập trình thành đầu ra báo sự cố khi đặt là “ALA’’.
Trong thời gian lập trình của ‘Step’’, đèn tương ứng của bước được chọn
sẽ sáng lên.
Ví dụ: Đèn số “1’’ báo tín hiệu đầu ra “1’’.
- Chương trình đóng ngắt ( Switch Prog )
Bước này cho phép lựa chọn một trong bốn chương trình điều khiển đóng
cắt.
+ Chương trình Manual (n-A):
Khi chương trình này được chọn các cấp tụ sẽ được điều khiển đóng cắt
thủ công (bằng tay) bằng cách ấn phím ▲ UP hay ▼ DOWN. Khi ấn UP cấp
tụ sẽ được đóng vào và khi nhấn DOWN cấp tụ sẽ được nhả ra.
+ Chương trình Rotational (rot):
Chương trình này phương thức đóng ngắt giống chương trình điều khiển
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
bằng tay và nó cũng dựa trên nguyên tắc đóng - trước - ngắt - trước. Khác với
chương trình điều khiển bằng tay, chương trình này sẽ tự động đóng ngắt các tụ
theo hệ số công suất đặt, cài đặt độ nhạy và thời gian đóng lặp lại đã đặt trước.
+ Chương trình Automatic (Aut):
Chương trình này sử dụng trình tự đóng ngắt thông minh.Trình tự đóng
ngắt không cố định, chương trình sẽ tự động chọn lựa những cấp đóng thích
hợp nhất để đóng hay ngắt để có thời gian tác động ngắn nhất với số cấp nhỏ
nhất. Để cho tuổi thọ của các khởi động từ và tụ là bằng nhau chương trình sẽ
tự động chọn bước tụ ít sử dụng nhất để đóng ngắt trong trường hợp có hai
bước tụ giống nhau.
Với chương trình này, PFR sẽ tự động phát hiện cực tính của CT khi đóng
nguồn. Một khi cực tính của CT đã được xác định, nếu phát hiện thấy có bất kỳ
một sự phát công suất trở lại tất cả các bước tụ sẽ được nhả ra.
+ Chương trình Four - quadrant (Eqt):
Chương trình này giống như chương trình tự động (Aut), tuy nhiên chương
trình này cho phép PFR hoạt động ở cả chế độ thu và phát công suất, ở chế độ
phát công suất, nguồn hoạt động được đưa trở lại lưới bởi một nguồn năng
lượng khác như nguồn năng lượng mặt trời,…
Nếu chương trình này được chọn, người cài đặt phải chắc chắn rằng cực
tính của CT phải mắc đúng bởi vì nếu mắc sai cực tính thì các chức năng trên
sẽ không thực hiện được.
Đèn ‘‘Manual’’ sáng lên khi chương trình được chọn là chương trình đóng
bằng tay (n-A). Đối với chương trình “Rotational”, chương trình ’’Automatic’’,
và chương trình ’’Four-quadrant’’, đèn ’’Auto’’ sẽ sáng lên.
Ở trạng thái hoạt động bình thường, các đèn báo của các bước sẽ ở trạng
thái ON/OFF. Khi đèn ở trạng thái ON (đỏ) thì bước đó được đóng. Khi đèn
nhấp nháy nghĩa là bước đó được yêu cầu đóng nhưng tạm thời chưa thể thực
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
hiện được do yêu cầu của thời gian đóng lặp lại.
Chú ý rằng ở chế độ chương trình Rotational (Rot) hay Automatic (Aut),
tất cả các tụ sẽ ngắt ra nếu PFR phát hiện thấy có sự phát trả công suất trở lại.
- Giá trị giới hạn của độ méo dạng tổng do sóng hài THD
Thông số này xác định mức cho phép của THD trước khi có tín hiệu báo
sự cố. Chức năng này có thể loại bỏ khi cài đặt thông số là ’’OFF’’.
3.5. Kết luận chương 3
Trong điều kiện vận hành của các trạm biến áp đặt ở vùng sâu, vùng xa
như huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn thì giải pháp sử dụng các bộ điều khiển bù công
suất phản kháng có cấp như tụ bù kiểu Mikro là rất phù hợp và cho hiệu quả
cao. Bộ PFR ứng dụng cho một trạm biến áp đã chứng minh được tính ổn định
và khả năng làm việc chắc chắn của nó.
Bảng 3.8: Số liệu Công suất trung bình và Cos Φ TBA Lũng Ráo
No. Công tơ: 16042410, - HSN: 200.00 - Ti: 1000/5 - Tu: 1.00
STT Thời điểm P (kW) Q (kVAr) Cos Φ
1 26/04/2019 23:30 3.2 1.60 0.89
2 26/04/2019 23:00 3.2 1.20 0.94
3 26/04/2019 22:30 2.4 1.60 0.83
4 26/04/2019 22:00 2.8 1.20 0.92
5 26/04/2019 21:30 2.4 1.20 0.89
6 26/04/2019 21:00 1.6 0.00 1
7 26/04/2019 20:30 2.8 0.00 1
8 26/04/2019 20:00 2.8 0.00 1
9 26/04/2019 19:30 2.4 0.00 1
10 26/04/2019 19:00 2.8 0.00 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
11 26/04/2019 18:30 14 3.60 0.97
12 26/04/2019 18:00 115.2 38.40 0.95
13 26/04/2019 17:30 134 40.40 0.96
14 26/04/2019 17:00 177.6 72.00 0.93
15 26/04/2019 16:30 171.6 77.60 0.91
16 26/04/2019 16:00 109.2 72.80 0.83
17 26/04/2019 15:30 2 0.00 1
18 26/04/2019 15:00 14 11.20 0.78
19 26/04/2019 14:30 1.2 0.00 1
20 26/04/2019 14:00 0.8 0.00 1
21 26/04/2019 13:30 1.6 0.00 1
22 26/04/2019 13:00 1.2 0.00 1
23 26/04/2019 12:30 0.8 0.00 1
24 26/04/2019 12:00 0.8 0.00 1
25 26/04/2019 11:30 0.8 0.00 1
26 26/04/2019 11:00 116.4 38.00 0.95
27 26/04/2019 10:30 143.6 45.20 0.95
28 26/04/2019 10:00 147.2 42.40 0.96
29 26/04/2019 09:30 73.2 19.20 0.97
30 26/04/2019 09:00 79.2 28.40 0.94
31 26/04/2019 08:30 114.8 43.60 0.93
32 26/04/2019 08:00 140 56.80 0.93
33 26/04/2019 07:30 142.8 52.40 0.94
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
34 26/04/2019 07:00 120 55.20 0.91
35 26/04/2019 06:30 1.6 0.00 1
36 26/04/2019 06:00 1.6 0.00 1
37 26/04/2019 05:30 2 0.00 1
38 26/04/2019 05:00 1.6 0.00 1
39 26/04/2019 04:30 1.2 0.00 1
40 26/04/2019 04:00 1.2 0.00 1
41 26/04/2019 03:30 1.2 0.00 1
42 26/04/2019 03:00 1.2 0.00 1
43 26/04/2019 02:30 1.2 0.00 1
44 26/04/2019 02:00 1.2 0.00 1
45 26/04/2019 01:30 1.6 0.00 1
46 26/04/2019 01:00 1.2 0.00 1
47 26/04/2019 00:30 1.6 0.00 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
48 26/04/2019 00:00 1.2 0.00 1
Bảng 3.9: Số liệu Công suất trung bình và Cos Φ TBA Lủng Tráng
No. Công tơ: 16042410, - HSN: 80.00 - Ti: 400/5 - Tu: 1.00
STT Thời điểm P (kW) Q (kVAr) Cos Φ
23/04/2019 23:00 0.48 0.00 1 1
23/04/2019 22:00 0.64 0.00 1 2
23/04/2019 21:00 0.8 0.00 1 3
23/04/2019 20:00 1.12 0.48 1 4
23/04/2019 19:00 1.6 0.08 1 5
23/04/2019 18:00 92.16 22.40 0.97 6
23/04/2019 17:00 142.08 43.20 0.96 7
23/04/2019 16:00 86.72 20.80 0.97 8
23/04/2019 15:00 81.6 19.20 0.97 9
23/04/2019 14:00 65.92 14.40 1 10
23/04/2019 13:00 0.48 0.00 1 11
23/04/2019 12:00 0.48 0.00 1 12
23/04/2019 11:00 93.12 30.40 0.95 13
23/04/2019 10:00 116.16 33.92 0.96 14
23/04/2019 09:00 63.36 22.72 0.94 15
23/04/2019 08:00 112 38.88 0.94 16
23/04/2019 07:00 96 29.76 0.96 17
23/04/2019 06:00 0.64 0.00 1 18
23/04/2019 05:00 0.64 0.00 1 19
23/04/2019 04:00 0.48 0.00 1 20
23/04/2019 03:00 0.48 0.00 1 21
23/04/2019 02:00 0.48 0.00 1 22
23/04/2019 01:00 0.48 0.00 1 23
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
23/04/2019 00:00 0.48 0.00 1 24
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Chất lượng điện có ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sản xuất hiện
đại, với mức độ tự động hóa, tin học hóa ngày càng cao, với các thiết bị nhạy
cảm hơn nhiều đối với chất lượng điện, so với các thế hệ thiết bị điện cơ trước
đây. Một ví dụ cho thấy, chỉ cần một tác động của máy ngắt cung cấp điện cho
một KCN (Khu công nghiệp) trung bình, có thể dẫn đến thiệt hại khoảng 10000
USD vì cần có 4 giờ để khởi động lại tiến trình sản xuất. Trong bối hiện nay
yêu cầu cung cấp cho khách hàng chất lượng điện cao nhất là mục tiêu của các
điện lực. Mối quan tâm của xã hội đến chất lượng điện ngày càng được nâng
cao. Các nhà sản xuất thiết bị ngày càng quan tâm đến vấn đề, vì cần thiết kế,
chế tạo các thiết bị ngày càng tinh vi hơn, nhiều chức năng hơn, nhưng giá
thành phải ngày càng rẻ hơn.
Nội dung luận văn đã tiến hành nghiên cứu tổng quan chung về chất
lượng điện năng của huyện Na Rì và giải pháp để nâng cao chất lượng điện
năng, trên cơ sở đó lựa chọn được giải pháp phù hợp để cải thiện chất lượng
điện năng cho khu vực trọng điểm của huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn phục vụ phát
triển công, nông nghiệp và khai thác mỏ. Luận văn đã lựa chọn được đối tượng
nghiên cứu là nâng cao chất lượng điện áp cho hai trạm biến áp 560 KVA của
mỏ đá Lủng Tráng, mỏ đá Lũng Ráo.
Luận văn đã tiến hành nghiên cứu thiết kế kỹ thuật cho các bộ điều khiển
bù công suất phản kháng có cấp như tụ bù kiểu Micro là rất phù hợp và cho
hiệu quả cao. Bộ PFR ứng dụng cho một trạm biến áp đã chứng minh được tính
ổn định và khả năng làm việc chắc chắn của nó.
2. Kiến nghị
Tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp nâng cao chất lượng điện
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
áp cho các trạm biến áp hạ thế còn lại của huyện Na Rì.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Bách (2007), Lưới điện và hệ thống điện, NXB Kho học và kỹ thuật
Hà Nội.
[2] Công ty điện lực Bắc Kạn - Điện lực Na Rì: Báo cáo công tác sản xuất kinh
doanh năm 2018.
[3]. Bộ Công Thương: Quy định kỹ thuật điện nông thôn 2006.
[4]. Hồ Văn Hiến (2010), Hệ thống truyền tải và phân phối điện, NXB ĐHQG
TP Hồ Chí Minh.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
[5]. A.S. Pabla: Electric Power Distribution, 1997.
