Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu nâng cao độ tin cậy và chất lượng điện áp lưới điện phức hợp lộ 473,474 thành phố Lạng Sơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn này là mô phỏng giải tích lưới điện nhằm cung cấp dữ liệu cho thực hiện mục tiêu của đề tài là nâng cao chất lượng điện áp và độ tin cậy vận hành lưới điện phân phối lộ 473, 474 thành phố Lạng Sơn có đề mới nguồn phân tán pin mặt trời. Kết quả nghiên cứu sao cho vừa đảm bảo tính khoa học, thực tiễn, đồng thời có tính tổng quát để áp dụng được một cách tương tự đối với các lộ khác trong toàn lưới điện 22 kV Lạng Sơn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu nâng cao độ tin cậy và chất lượng điện áp lưới điện phức hợp lộ 473,474 thành phố Lạng Sơn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGÔ ĐỨC TUẤN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VÀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP LƢỚI ĐIỆN PHỨC HỢP LỘ 473,474 THÀNH PHỐ LẠNG SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên – Năm 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Ngô Đức Tuấn NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VÀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP LƢỚI ĐIỆN PHỨC HỢP LỘ 473,474 THÀNH PHỐ LẠNG SƠN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 8.52.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Nguyễn Duy Cƣơng Thái Nguyên – Năm 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi là Ngô Đức Tuấn, học viên lớp cao học K21 ngành Kỹ thuật điện, sau hai năm học tập và nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn hệ thống điện, đặc biệt là thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp PGS.TS. Nguyễn Duy Cƣơng, tôi đã hoàn thành chƣơng trình học tập và đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu nâng cao độ tin cậy và chất lƣợng điện áp lƣới điện phức hợp lộ 472, 474 thành phố Lạng Sơn”. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân dƣới sự hƣớng dẫn của Thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Duy Cƣơng. Nội dung luận văn chỉ tham khảo và trích dẫn các tài liệu đã đƣợc ghi trong danh mục tài liệu tham khảo, dữ liệu thực tế do Điện lực Lạng Sơn cung cấp và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Thái Nguyên, ngày 12 tháng 10 năm 2020 Học viên Ngô Đức Tuấn I
MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................ii DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. iv DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ vi MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 kV THÀNH PHỐ LẠNG SƠN .................................................................................. 3 1.1 Cấu trúc tổng quát của một hệ thống điện quốc gia .............................................. 3 Khối 1 - Các nhà máy điện: ............................................................................. 3 Khối 2 - Hệ thống truyền tải: ........................................................................... 4 Khối 3 - Hệ thống điện phân phối: .................................................................. 4 1.2 Một số yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện phân phối ....................................... 8 1.3 Giới thiệu lƣới điện phân phối 22 kV lộ 473, 474 thành phố Lạng Sơn ............. 15 1.4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ............................................................................ 20 Kết luận chƣơng 1 ..................................................................................................... 20 CHƢƠNG 2 CÔNG CỤ TOÁN HỌC VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG .................... 21 2.1 Giới thiệu chung .................................................................................................. 21 2.2 Công cụ toán học và phần mềm ứng dụng .......................................................... 21 2.2.1 Các biến số và phân loại bus (nút) ............................................................ 21 2.2.2 Giải tích lƣới điện và thuật toán áp dụng .................................................. 22 2.2.3 Giải tích lƣới bằng phần mềm ETAP ........................................................ 25 2.3 Áp dụng ETAP mô hình hóa mô phỏng lộ 473, 474 TP. Lạng Sơn.................... 25 2.3.1 Giới thiệu chung về Etap [10] ................................................................... 25 2.3.2 Mô hình hoá lộ 473, 474 thành phố Lạng Sơn ......................................... 26 2.4 Nguồn điện phân tán sử dụng pin mặt trời .......................................................... 28 2.4.1 Đặc điểm nguồn pin quang điện (PV) ....................................................... 29 2.4.2 Mô hình nguồn phân tán pin mặt trời - PVA............................................. 35 2.4.3 Cấu trúc và thông số cài đặt nguồn PVA trong ETAP .............................. 36 Kết luận chƣơng 2 ..................................................................................................... 38 II
CHƢƠNG 3 MÔ PHỎNG GIẢI TÍCH LƢỚI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VÀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP LỘ 473, 474 ....... 39 3.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................ 39 3.2 Giải pháp điều chỉnh điện áp nguồn .................................................................... 40 3.2.1 Chế độ vận hành 1a: điện áp nguồn 100%Uđm ........................................ 41 3.2.2 Chế độ vận hành 1b: điện áp nguồn 105%Uđm ........................................ 50 Nhận xét chế độ vận hành 1: ................................................................................. 51 3.3 Giải pháp áp dụng trạm bù tụ điện tĩnh ............................................................... 51 3.3.1 Chế độ vận hành 2a: 105%Uđm, Smax, 05 trạm bù tụ ............................. 51 3.3.2 Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm, Smin, 05 trạm bù tụ.............................. 56 Nhận xét chế độ vận hành 2: ................................................................................. 61 3.4 Giải pháp áp dụng nguồn phân tán pin mặt trời PVA ......................................... 61 3.4.1 Chế độ vận hành 3a: vận hành nguồn PVA mái nhà ................................. 62 3.4.2 Chế độ vận hành 3b: Vận hành nguồn PVA bãi trống (PV Farmer) ........ 68 Nhận xét chế độ vận hành 3: ................................................................................. 72 Kết luận chƣơng 3 ..................................................................................................... 73 KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 75 III
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1 Mô hình cấu trúc hệ thống điện hoàn chỉnh ....................................................3 Hình 1. 2 Sơ đồ nguyên lý một sợi hệ thống điện phân phối ..........................................5 Hình 1. 3 Sơ đồ một sợi lộ 473,474 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn ...................16 Hình 2. 1 Sơ đồ mô phỏng lƣới điện 22 kV TP.Lạng Sơn ............................................27 Hình 2. 2 Nguồn PVA trong lƣới điện phân phối ......................................................... 28 Hình 2. 3 Cấu trúc vật lý và sơ đồ mạch điện thay thế của PV cell .............................. 29 Hình 2. 4 Họ đặc tính P-V (W-V) .................................................................................30 Hình 2. 5 Họ dặc tính I-V (A-V) ...................................................................................30 Hình 2. 6 Phƣơng thức tổ hợp nguồn điện PVA ........................................................... 31 Hình 2. 7 Trạng thái lắp đặt PVA ..................................................................................31 Hình 2. 8 Vị trí tƣơng đối giữa mặt trời và PVA .......................................................... 32 Hình 2. 9 PVA có điều chỉnh góc quay .........................................................................32 Hình 2. 10 Năng lƣợng của PVA phát ra trong ngày ....................................................33 Hình 2. 11 Cấu trúc G-PVA và hệ điều khiển ............................................................... 34 Hình 2. 12 Cấu trúc điều khiển PVA kết nối lƣới trực tiếp. ..........................................34 Hình 2. 13 Mô hình PVA mái nhà và PVA bãi trống trong lƣới điện phân phối..........35 Hình 2. 14 Loại pin NU-U180FC trong thƣ viện .......................................................... 36 Hình 2. 15 Các đặc tính cơ bản của một PV Panel........................................................ 37 Hình 2. 16 Chỉnh định cƣờng độ bức xạ mặt trời (Irradiance) ......................................37 Hình 2. 17 Cấu hình và thông số cơ bản của Inverter ...................................................38 Hình 2. 18 Chỉnh định lƣợng đặt Cosφ (%PF) cho bộ điều khiển Inverter...................38 Hình 3. 1 Lƣu đồ các bƣớc thực hiện nâng cao chất lƣợng điện áp và độ tin cậy lƣới điện lộ 473,474 thành phố Lạng Sơn .............................................................................40 Hình 3. 2 Mô phỏng phân bố công suất và điện áp bus chế độ vận hành 1a ................42 Hình 3. 3 Đặc điểm đô thị đƣợc cung cấp điện bởi lộ 473,474 .....................................62 Hình 3. 4 PVA mái nhà khu chợ Hàng Bát, nhánh 28/18 lộ 474 ..................................63 Hình 3. 5 PVA mái nhà nhà chợ Đông Kinh, nhánh 30/14 lộ 474 ................................ 64 Hình 3. 6 a,b Mô phỏng hai trạng thái đóng/ mở các PVAmái nhà khu chợ Hàng Bát 66 IV
Hình 3. 7 Mô phỏng hai trạng thái đóng/ mở kết nối PVA mái nhà chợ Đông Kinh ...67 Hình 3. 8 Hệ thống pin mặt trời bãi trống khu vực DC LIEN LAC 474-472 ...............69 Hình 3. 9 Mô phỏng trạng thái thứ nhất, khi mở kết nối PVA .....................................70 Hình 3. 10 Mô phỏng trạng thái thứ hai, khi đóng kết nối PVA ...................................70 Hình 3. 11 Mô phỏng trạng thái thứ hai, hiển thị phân bố dòng điện ........................... 71 Hình 3. 12 Mô phỏng trạng thái thứ hai, hiển thị phân bố CSTD và CSPK .................72 V
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Tổng độ méo biên độ sóng hài ......................................................................11 Bảng 1. 2 Độ nhấp nháy điện áp....................................................................................11 Bảng 1. 3 Thông số phụ tải lộ 473, 474 TP. Lạng Sơn .................................................17 Bảng 1. 4 Thông số đƣờng dây lộ 473, 474 TP.Lạng Sơn ............................................18 Bảng 1. 5 Thông số máy biến áp lộ 473,474 TP.Lạng Sơn ...........................................19 Bảng 3. 1 Dữ liệu kết quả mô phỏng phân bố công suất trên đƣờng dây .....................43 Bảng 3. 2 Dữ liệu kết quả mô phỏng tính điện áp bus-tải chế độ vận hành 1a .............46 Bảng 3. 3 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất và thổn thất công suất .....................49 Bảng 3. 4 Kết quả mô phỏng điện áp bus-tải chế độ vận hành 1b ................................ 50 Bảng 3. 5 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất và tổn thất công suất chế độ vận hành1b khi điều chỉnh tăng điện áp nguồn 105%Uđm .................................................50 Bảng 3. 6 Danh mục 05 trạm bù tụ điện ........................................................................52 Bảng 3. 7 Kết quả mô phỏng điện áp bus-tải chế độ vận hành 2a ................................ 52 Bảng 3. 8 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất và tổn thất công suất chế độ vận hành 2a khi Smax và có 05 trạm tụ bù hoạt động ..................................................................56 Bảng 3. 9 Kết quả mô phỏng điện áp bus-tải chế độ 2b ................................................57 Bảng 3. 10 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất chế độ 2b .......................................60 VI
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt OTI Operation Technology, Inc EHV & HV Extra High Voltage/ High Voltage Siêu cao áp/cao áp FACTS Flexible AC Transmission Truyền tải điện xoay chiều linh hoạt HVDC High Voltage Direct Current Truyền tải điện cao áp một Transmission chiều CSTD (P) Active Power Công suất tác dụng CSPK (Q) Reaction Power Công suất phản kháng AC Alternating Current Điện xoay chiều DC Direct Current Điện một chiều SW Switching Chuyển mạch (cầu dao) G-PVA Gred-PhotoVotage Array Nguồn lai Lƣới – Pin quang điện PVA PhotoVotage Array Nguồn pin quang điện SHP Small Hydro Power station Trạm thủy điện nhỏ WTG Wind Turbine Genertor Máy phát điện turbine gió DFIG Doubly Fed Induction Renerator Máy phát điện nguồn kép BXMT Bức xạ mặt trời VII
MỞ ĐẦU 1. Giới thiệu chung: Hệ thống điện Việt Nam nói chung và lƣới điện tại các tỉnh miền núi nói riêng đƣợc xây dựng và phát triển từng bƣớc qua các nhiều giai đoạn nên tồn tại nhiều bất cập. Trong quá trình cải tạo phát triển, các nguồn phân tán sử dụng năng lƣợng tái tạo đƣợc bổ sung trong lƣới điện phân phối đã làm cho cấu trúc lƣới ban đầu trở nên lỗi thời, phát sinh nhiều bất cập, ví dụ: - Cấu trúc lƣới, và chủng loại, tiết diện dây dẫn một vài đoạn bất hợp lý. - Hạn chế tính năng làm việc, bảo vệ của các thiết bị điện. - Khó khăn trong lựa chọn phƣơng thức vận hành lƣới điện. - Tổn thất điện năng trên lƣới điện lớn. Trong bối cảnh này, những lƣới điện trung thế thuộc địa bàn miền núi nói chung và cụ thể là lƣới điện 22 kV Lộ 473, 474 thành phố Lạng Sơn cần thiết phải đƣợc kiểm soát bằng những phần mềm chuyên dụng, ví dụ nhƣ ETAP. Thông qua đó để có thể đề xuất đƣợc những giải pháp tốt nhất cho các phƣơng án vận hành, khảo sát nhiều ứng dụng khác nhau cho hoạt động chuyên môn cả về lý thuyết và thực tiễn. 2. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực trạng vận hành lƣới điện 22 kV Lộ 473, 474 thành phố Lạng Sơn; khảo sát các phƣơng án vận hành khác nhau, trạng thái vận hành khác nhau về thông số nguồn (TBA trung gian), thông số phụ tải, cấu trúc mạch vòng, vận hành phân cấp tụ bù, các nguồn phân tán...Trên cơ sở đó phát hiện những ƣu nhƣợc điểm, những tồn tại, bất cập của lƣới điện hiện tại đồng thời đề xuất giải pháp khắc phục 3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Về lý thuyết: - Học viên sử dụng đƣợc phần mềm chuyên dụng ETAP cho học tập, nghiên cứu và ứng dụng trong công tác chuyên môn, nghiệp vụ. - Mô hình hóa mô phỏng đƣợc đối tƣợng nghiên cứu là lƣới điện 22 kV Lộ 473, 474 thành phố Lạng Sơn làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên môn chuyên ngành. Về thực tiễn: 1
- Đề xuất đƣợc các giải pháp nâng cao chất lƣợng điện áp và độ tin cậy cho Lộ 473, 474 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn. Đặc biệt là đối với các nguồn phân tán (DG) kết nối lƣới. - Cung cấp dữ liệu cho quy hoạch phát triển lƣới trong tƣơng lai, đồng thời có áp dụng nguồn phân tán khác. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu: - Khảo sát, thu thập số liệu thực tế. - Sử dụng phần mềm mô phỏng hiện đại (ETAP). - Phân tích cơ sở lý thuyết áp dụng cho đối tƣợng thực tế . - Công cụ nghiên cứu, tính toán, mô phỏng có độ tin cậy cao. - Đánh giá nêu bật đƣợc những đóng góp của đề tài, giá trị khoa học và thực tiễn đạt đƣợc. 5. Kết cấu luận văn: Tổng thể luận văn gồm các chƣơng sau: Chƣơng 1. Tổng quan về hệ thống điện và lƣới điện 22 kV Lạng Sơn Chƣơng 2. Công cụ toán học và phần mềm ứng dụng Chƣơng 3. Mô phỏng giải tích lƣới và giải pháp nâng cao chất lƣợng điện áp và độ tin cậy Lộ 473, 474 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhƣng do điều kiện thời gian và giới hạn phạm vi nghiên cứu của một luận văn cao học, nên những kết quả đạt đƣợc và sự trình bày còn hạn chế, chƣa thể đáp ứng đầy đủ những kỳ vọng. Kính mong nhận đƣợc đóng góp của mọi ngƣời, đặc biệt là của Hội đồng bảo vệ luận văn tốt nghiệp thạc sỹ. Để hoàn thành đƣợc bản luận văn này, Học viên và ngƣời hƣớng dẫn xin cám ơn sự giúp đỡ đặc biệt của Công ty điện lực Lạng Sơn và Điện lực Lạng Sơn, cám ơn Nhà trƣờng, cám ơn các tác giả của tài liệu tham khảo và cám ơn OTI đã cung cấp một công cụ đắc hiệu cho áp dụng trong trong luận văn. 2
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 kV THÀNH PHỐ LẠNG SƠN 1.1 Cấu trúc tổng quát của một hệ thống điện quốc gia Điện năng là một dạng năng lƣợng đặc biệt và rất phổ biến hiện nay, điện năng có rất nhiều ƣu điểm hơn hẳn so với các dạng năng lƣợng khác nhƣ: dễ dàng chuyển hóa thành các dạng năng lƣợng khác với hiệu suất cao (cơ năng, nhiệt năng, hoá năng, quang năng...). Điện năng đƣợc sản xuất ra từ các nhà máy điện hay các trạm phát điện theo nhiều công nghệ khác nhau. Quá trình sản xuất và sử dụng điện năng của bất kể quốc gia nào trên thế giới cũng đề đƣợc thực hiện bởi một hệ thống điện. Tham khảo trên Mô hình cấu trúc hệ thống điện hoàn chỉnh. Hình 1. 1 Mô hình cấu trúc hệ thống điện hoàn chỉnh [ https://etc2.evnspc.vn/cong-nghe/cau-truc-hinh-hoc-va-dac-tinh-vat-lieu-may-bien-ap-luc-10184.html ] Trong đó bao 03 khối chính:  Khối 1 - Các nhà máy điện: Khối các nhà máy điện đƣợc phân biệt thành hai loại. Thứ nhất đó là các nhà máy điện công suất lớn bao gồm các trung tâm sản xuất điện lớn, các nhà máy nhiệt 3
điện, nhà máy điện hạt nhân, trạm thủy điện công suất lớn (Pđm ≥ 30 MW). Thứ hai đó là các nguồn điện phân tán công suất nhỏ (Pđm  30 MW).  Khối 2 - Hệ thống truyền tải: Hệ thống truyền tải (Transmission, Subtransmisstion), đó là hệ thống các trạm biến áp và các đƣờng dây tải điện có nhiệm vụ chính là truyền tải công suất giữa các trạm biến áp, không trực tiếp kết nối với phụ tải tiêu thụ điện. Trong khối này lại đƣợc chia thành hai khối con, đó là [4], [5]: - Khối truyền tải siêu cao áp (EHV transmission): bao gồm hệ thống các trạm biến áp và đƣờng dây có điện áp xoay chiều định mức Uđm ≥ 220 kV. Một số nƣớc tân tiến có sử dụng đƣờng dây truyền tải siêu cao áp một chiều HVDC. - Khối truyền tải cao áp (HV transmission): bao gồm hệ thống các trạm biến áp và đƣờng dây có điện áp xoay chiều định mức 22 kV ≤ Uđm ≤ 110 kV.  Khối 3 - Hệ thống điện phân phối:  Cấu trúc hệ thống điện phân phối: Trƣớc đây ở Việt Nam, phạm vi của hệ thống phân phối điện chỉ bao gồm các trạm biến áp và đƣờng dây đƣợc tính từ phía thứ cấp trạm biến áp 110 kV trở về đến các phụ tải tiêu thụ điện. Ngày nay, kể từ 01/11/2018, EVN đã có quy định mới: hệ thống phân phối điện đƣợc mở rộng thêm về phía cao áp đến thứ cấp của trạm biến áp 220 kV. Đây là một bƣớc tiến bộ có tính Hội nhập quốc tế. Trên cơ sở mô hình tổng quát của hệ thống điện quốc gia hình 1.1, cấu trúc một hệ thống phân phối điện có thể đƣợc biểu diễn dƣới dạng sơ đồ một sợi nhƣ trên hình 1.2 4
Hình 1. 2 Sơ đồ nguyên lý một sợi hệ thống điện phân phối Theo cấu trúc này, hệ thống phân phối điện có thể đƣợc phân chia thành các hệ thống phân phối con dựa trên điện áp định mức làm căn cứ: - Hệ thống phân phối điện cao thế 110 kV (High Voltage): bao gồm toàn bộ đƣờng dây và các trạm biến áp 110 kV đóng vai trò trung gian (Sup transmision line) hay (Transmision line) để cung cấp điện cho các trạm biến áp khu vực (Zone Suptation). Đối với các phụ tải lớn nhƣ các nhà máy lớn hay các khu công nghiệp có sức tiêu thụ điện cao, có thể đƣợc kết nối trực tiếp với hệ thống truyền tải con 110 kV. 5
- Hệ thống phân phối điện trung thế (Middle Voltage): bao gồm hệ thống các đƣờng dây trung thế (22 kV, 22 kV) và các trạm biến áp phân phối hạ áp cung cấp điện cho lƣới điện phân phối hạ thế (Low voltage). - Hệ thống phân phối điện hạ thế thế (Low Voltage): bao gồm hệ thống các trạm biến áp phân phối và đƣờng dây hạ thế (0,4 kV) cung cấp cho các phụ tải là điểm cuối cùng của hệ thống điện.  Các dạng nguồn điện công suất nhỏ trong hệ thống điện phân phối: Hiện nay, trong lƣới điện phân phối không chỉ có một loại nguồn cung cấp từ phía lƣới điện quốc gia mà còn có thêm các nguồn phân tán. Chính vì vậy cấu trúc lƣới đƣợc thay đổi căn bản, phân bố công suất không chỉ theo một hƣớng (one way) nhƣ trƣớc đây mà là nhiều hƣớng, thậm chí luôn thay đổi cả về độ lớn và hƣớng công suất. Nguồn điện chính: nguồn điện chính cung cấp điện cho lƣới cho lƣới điện phân phối đƣợc chỉ định từ lƣới điện quốc gia đƣợc quy đổi về cấp điện áp trung thế cao nhất của lƣới điện đó. Trên sơ đồ nguyên lý một sợi (one line diagram) nguồn có thể đƣợc biểu diễn bởi một thanh cái (Bus). Các thông số cơ bản của nguồn bao gồm: - Cấp điện áp định mức Uđm (kV): 110 kV, 35 kV hay 22 kV - Công suất ngắn mạch SNM (MVA): 400 MVA - Tỷ số X/R Một hệ thống điện phân phối có thể bao gồm một hoặc hai nguồn chính tùy theo cấp độ tin cậy cần thiết. Trong thực tế đó là các trạm biến áp trung gian biến đổi từ cấp điện áp 110 kV hoặc 220 kV xuống cấp điện áp phân phối. Nguồn điện phân tán (DG): trong lƣới điện phân phối còn có các nguồn phân tán khác, điển hình là: 1- Nguồn pin mặt trời (PVA): đó là các tổ hợp pin mặt trời kết hợp với Inverter DC/AC và máy biến áp tạo ra một nguồn cung cấp điện kết nối với lƣới điện phân phối. 2- Nguồn thủy điện nhỏ (SHP): đó là SHP địa phƣơng kết nối trực tiếp với lƣới điện phân phối. 3- Nguồn máy phát điện gió (WTG): đó là turbine gió công suất nhỏ, có thể là đơn chiếc hay tổ hợp nhiều chiếc (Wind Farm) kết nối với lƣới điện phân phối. 4- Nguồn máy phát diesel: loại nguồn này chủ yếu đóng vai trò dự phòng và không thể thiếu đƣợc đối với các hộ dùng điện đòi hỏi cao về chất lƣợng điện năng 6
cung cấp nhƣ: những nhà máy hay phân xƣởng sản xuất áp dụng công nghệ hiện đại, khách sạn, bệnh viện , nhà cao tầng,VV. 5- Nguồn kho điện (battery) kết hợp với biến tần DC/AC/DC: Loại nguồn này cũng đang đƣợc khuyến khích phát triển với vai trò nguồn dự phòng hoặc ứng dụng cho các giải pháp điều phối năng lƣợng hữu ích.  Những hộ phụ tải điện điển hình và yêu cầu cung cấp điện : Tùy theo công nghệ hay mục đích sử dụng, mỗi loại thiết bị dùng điện phải có những tính năng đảm bảo đáp ứng đƣợc những yêu cầu đặt ra. Vì thế chúng đòi hỏi phải đƣợc cung cấp điện một cách phù hợp, thỏa mãn các tiêu chuẩn quy định chung và quy định riêng cho những trƣờng hợp đặc biệt. Sơ bộ, các thiết bị dùng điện đƣợc phân loại nhƣ sau : Các thiết bị dùng điện đều có thể gọi chung là phụ tải điện hay hộ phụ tải. Khái niệm về hộ phụ tải có tính chất tƣơng đối, một hộ phụ tải có thể là một máy, một nhóm máy hay một phân xƣởng, nhà máy xí nghiệp, các căn hộ, dẫy phố hay nhà cao tầng,VV. Đôi khi, một thiết bị cũng có thể đƣợc coi nhƣ một hộ phụ tải. Trong thực tế, hộ phụ tải thƣờng đƣợc nhóm (grouping) theo đặc điểm của thiết bị dùng điện hay nhóm theo vị trí, khu vực,VV. Hộ phụ tải dạng nhà máy xí nghiệp công nghiệp: Đối với nhà máy, xí nghiệp công nghiệp có quy mô nhỏ có thể chỉ thiết lập một trạm biến áp phân phối. Trong khi đó một xí nghiệp công nghiệp lớn, có nhiều phân xƣởng sản xuất, mỗi phân xƣởng có thể đƣợc cung cấp điện bởi một hay nhiều trạm biến áp phân phối. Trong một phân xƣởng bao gồm nhiều máy sản xuất thƣờng đƣợc chia thành nhiều nhóm máy. Mỗi nhóm máy đƣợc cung cấp điện bởi một tủ điện (tủ động lực), các tủ động lực đƣợc cung cấp điện bởi một tủ điện tổng (tủ phân phối trung gian). Các máy sản xuất (thiết bị điện) trong phân xƣởng gồm những loại chính sau: Máy sản xuất dùng động cơ điện : Động cơ điện là thiết bị chiếm hơn 70% tổng các thiết bị sử dụng điện trong công nghiệp, chúng có nhiều kiểu loại khác nhau : - Động cơ công suất lớn : là các động cơ xoay chiều 3 pha làm việc dài hạn. - Động cơ công suất vừa và nhỏ : bao gồm cả các động cơ xoay chiều 3 pha và động cơ một chiều. 7
- Thiết bị chiếu sáng: Thiết bị chiếu sáng thƣờng là loại thiết bị một pha, công suất của mỗi thiết bị chiếu sáng không lớn, thƣờng từ (105000) W. Điện áp cung cấp thƣờng là (220, 127) V, tần số 50Hz. Đặc điểm đồ thị phụ tải của loại thiết bị này là bằng phẳng, phụ thuộc vào chế độ làm việc của xí nghiệp (một ca, hai ca hoặc ba ca). Hệ số công suất của đèn dây tóc là 1, của đèn huỳnh quang là khoảng 0,6 nếu chƣa kể đến tụ bù riêng, của đèn LED là khoảng từ 0,6 đến 0,9 tùy theo công nghệ áp dụng của nhà sản xuất. Phụ tải đô thị, dân sinh: Phụ tải đô thị đƣợc kể đến là các thiết bị dùng điện trong văn phòng công sở, trong căn hộ dân sinh nhƣ các máy điều hòa không khí, tủ lạnh, bình gia nhiệt, bếp điện, máy tính, máy in, đèn chiếu sáng,VV. Các thiết bị này có công suất nhỏ từ vài chục W đến và KW. Cá biệt cũng có thiết bị công suất lớn hơn đến vài chục kW. Mặc dù vậy, đối với các nhà cao tầng thì tổng phụ tải của cả tòa nhà cũng rất lớn, đến hàng MW, hay những dãy phố cũng vậy. Việc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải dạng này phải đƣợc nghiên cứu cụ thể, đáp ứng đƣợc những yêu cầu theo từng trƣờng hợp trong thực tế. Kho lưu trữ điện : Ngày nay, trong xu hƣớng thông minh hóa đô thị và lƣới điện phân phối, các kho lƣu trữ điện đƣợc phát triển mạnh. Đó là các trạm biến đổi AC/DC/AC phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ: Nạp điện cho các kho Batteries nhằm cải thiện đồ thị phụ tải ngày, nạp điện cho các tụ điện thƣơng mại phân phối cho các hộ dân cƣ dùng điện pin mặt trời, trạm cấp năng lƣợng các phƣơng tiện giao thông dùng điện một chiều. Các phụ tải dạng này có công suất từ một vài kW đến hàng MW. Năm 2018, hãng Tesla đã xây dựng trạm nạp điện cho Ôtô có công suất đến 3MW tại Califonia - Hoa Kỳ và tại Thƣợng Hải - Trung Quốc. 1.2 Một số yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện phân phối Để đánh giá chất lƣợng điện năng trong cung cấp cho các hộ tiêu thụ, các cấp quản lý ngành điện áp dụng các chỉ tiêu cơ bản dựa trên tiêu chuẩn IEC và TCVN quy định [6]. Cụ thể, trong phạm vi đề tài này quan tâm đến đến một số chỉ tiêu cơ bản sau đây:  Một số quy định hành chính : 8
 Đơn vị truyền tải điện: là đơn vị điện lực đƣợc cấp phép hoạt động điện lực trong lĩnh vực truyền tải điện, có trách nhiệm quản lý vận hành lƣới điện truyền tải quốc gia.  Hệ thống điện phân phối: là hệ thống điện bao gồm lƣới điện phân phối và các nhà máy điện đấu nối vào lƣới điện phân phối.  Lƣới điện phân phối: là phần lƣới điện bao gồm các đƣờng dây và trạm điện có cấp điện áp đến 110 kV.  Lƣới điện truyền tải: là phần lƣới điện bao gồm các đƣờng dây và trạm điện có cấp điện áp trên 110 kV.  Ngày điển hình: là ngày đƣợc chọn có chế độ tiêu thụ điện điển hình của phụ tải điện theo Quy định nội dung, phƣơng pháp, trình tự và thủ tục nghiên cứu phụ tải điện do Bộ Công Thƣơng ban hành. Ngày điển hình bao gồm ngày điển hình của ngày làm việc, ngày cuối tuần, ngày lễ (nếu có) cho năm, tháng và tuần.  Sóng hài: là sóng điện áp và dòng điện hình sin có tần số là bội số của tần số cơ bản.  Tiêu chuẩn IEC: là tiêu chuẩn về kỹ thuật điện do Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế ban hành.  Trạm điện: là trạm biến áp, trạm cắt hoặc trạm bù.  Trung tâm điều khiển: là trung tâm đƣợc trang bị hệ thống cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin, viễn thông để có thể giám sát, điều khiển từ xa một nhóm nhà máy điện, nhóm trạm điện hoặc các thiết bị đóng cắt trên lƣới điện  Một số quy định về kỹ thuật :  Tần số : Tần số danh định trong hệ thống điện quốc gia là 50 Hz. Trong điều kiện bình thƣờng, tần số hệ thống điện đƣợc dao động trong phạm vi ± 0,2 Hz so với tần số danh định. Trƣờng hợp hệ thống điện chƣa ổn định, tần số hệ thống điện đƣợc dao động trong phạm vi ± 0,5 Hz so với tần số danh định.  Điện áp : - Các cấp điện áp danh định trong hệ thống điện phân phối bao gồm: 110 kV; 22 kV; 22 kV; 15 kV; 10 kV; 0,6 kV và 0,4 kV. - Trong chế độ vận hành bình thƣờng điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối đƣợc phép dao động so với điện áp danh định nhƣ sau: 9
a) Tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện là ± 05 %; b) Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là + 10% và - 05 %; - Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong quá trình khôi phục vận hành ổn định sau sự cố, cho phép mức dao động điện áp tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện bị ảnh hƣởng trực tiếp do sự cố trong khoảng + 05 % và - 10 % so với điện áp danh định. - Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục sự cố, cho phép mức dao động điện áp trong khoảng ± 10 % so với điện áp danh định. - Trƣờng hợp khách hàng sử dụng lƣới điện phân phối có yêu cầu chất lƣợng điện áp cao hơn so với quy định tại Khoản 2 Điều này, khách hàng sử dụng lƣới điện phân phối có thể thỏa thuận với Đơn vị phân phối điện hoặc Đơn vị phân phối và bán lẻ điện.  Cân bằng pha: Trong chế độ làm việc bình thƣờng, thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha không vƣợt quá 03 % điện áp danh định đối với cấp điện áp 110 kV hoặc 05 % điện áp danh định đối với cấp điện áp trung áp và hạ áp.  Sóng hài điện áp: Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp (THD) là tỷ lệ giữa giá trị hiệu dụng của sóng hài điện áp với giá trị hiệu dụng của điện áp bậc cơ bản (theo đơn vị %), đƣợc tính theo công thức sau: Trong đó: a) THD: Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp; b) Vi: Giá trị hiệu dụng của sóng hài điện áp bậc i và N là bậc cao nhất của sóng hài cần đánh giá; c) V1: Giá trị hiệu dụng của của điện áp tại bậc cơ bản (tần số 50 Hz). Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp tại mọi điểm đấu nối không đƣợc vƣợt quá giới hạn quy định trong bảng 1.1 nhƣ sau: 10
Bảng 1. 1 Tổng độ méo biên độ sóng hài Cấp điện áp Tổng biến dạng sóng hài Biến dạng riêng lẻ 110 kV 3,0 % 1,5 % Trung và hạ áp 6,5 % 3,0 %  Nhấp nháy điện áp: Trong điều kiện vận hành bình thƣờng, mức nhấp nháy điện áp tại mọi điểm đấu nối không đƣợc vƣợt quá giới hạn quy định trong bảng 1.2 nhƣ sau: Bảng 1. 2 Độ nhấp nháy điện áp Cấp điện áp Mức nhấp nháy cho phép Pst95% = 0,80 110 kV Plt95% = 0,60 Pst95% = 1,00 Trung áp Plt95% = 0,80 Pst95% = 1,00 Hạ áp Plt95% = 0,80 Trong đó: - Mức nhấp nháy điện áp ngắn hạn (Pst) là giá trị đo đƣợc trong khoảng thời gian 10 phút bằng thiết bị đo tiêu chuẩn theo IEC868. Pst95% là ngƣỡng giá trị của Pst sao cho trong khoảng 95 % thời gian đo (ít nhất một tuần) và 95 % số vị trí đo Pst không vƣợt quá giá trị này; - Mức nhấp nháy điện áp dài hạn (Plt) đƣợc tính từ 12 kết quả đo Pst liên tiếp (trong khoảng thời gian 02 giờ), theo công thức: 11