Đồ án Nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối điện áp dụng cải thiện chất lượng điện áp trong lưới phân phối điện Hưng Yên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN ÁP DỤNG CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN HƯNG YÊN Ngành: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã sỗ: Học viên: NGUYỄN CHÍ NHÂN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN BÁCH THÁI NGUYÊN – 2008 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Trang MỤC MỞ ĐẦU Trang 1 CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG Trang 4 1.1 Chất lƣợng điện năng. Trang 4 1.2. Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp. Trang 8 1.2.1 Nguyên nhân gây biến động điện áp và ảnh hưởng của nó đến chế độ làm việc của mạng và Thiết bị điện. Trang 8 1.2.2.Quan hệ công suất phản kháng với điện áp. Trang 10 1.2.3.Các phương pháp điều chỉnh điện áp. Trang 12 1.3 Độ lệch điện áp. Trang 14 1.3.1 Độ lệch điện áp tại phụ tải. Trang 14 1.3.2 Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp. Trang 15 1.3.3 Diễn biến của điện áp trong lưới điện. Trang 18 1.4. Các phƣơng pháp điều chỉnh độ lệch điện áp. Trang 20 CHƢƠNG II: LƢỚI ĐIỆN HƢNG YÊN Trang 22 2.1 Cấu trúc hiện tại của lƣới điện Hƣng Yên và hƣớng phát triển trong tƣơng lai. Trang 22 2.2 Các thông số vận hành của lƣới điện Hƣng Yên. 2.3 Kiểm tra độ lệch điện áp của các trạm hạ áp trên lƣới Hƣng Yên. Trang 24 Trang 34 2.4 Đánh giá tình hình vận hành của lƣới điện Hƣng Yên - Nội dung luận văn. Trang 39 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH CLĐA - CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN. Trang 43 3.1 Tính toán các chỉ tiêu tổng quát. Trang 43 3.2 Điều chỉnh tối ƣu độ lệch điện áp. Trang 45 3.3 Tính toán các thông số của các phần tử lƣới phân phối. Trang 46 3.3.1-Tính toán thông số dây dẫn. Trang 46 3.3.1.1 Điện trở của dây dẫn. Trang 46 3.3.1.2 Điện kháng của dây dẫn. Trang 47 3.3.1.3 Sơ đồ thay thế của dây dẫn. Trang 47 3.3.2 Tính toán thông số Máy biến áp Trang 47 3.3.2.1. Điện trở tác dụng Rb. Trang 48 3.3.2.2. Điện kháng Xb. Trang 49 3.3.2.3. Điện dẫn tác dụng Gb. Trang 49 3.3.2.4. Điện dẫn phản kháng Bb. Trang 50 3.4 Sơ đồ tính toán lƣới phân phối, phƣơng pháp tính toán. Trang 51 3.4.1 Sơ đồ lưới phân phối Trang 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.4.2 Tính toán tổn thất điện áp theo công suất. Trang 53 3.4.3 Chế độ tính toán tổn thất điện áp trong lưới phân phối. Trang 54 3.4.3.1 Các công thức áp dụng trong tính toán. Trang 54 3.4.3.2. Các chế độ cần tính toán, phương pháp tính. Trang 55 3.4.4 -Ví dụ tính toán Trang 56 3.5 Thuật toán và chƣơng trình tính. Trang 65 3.6 Kết luận Trang 76 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CLĐA Ở LƢỚI PHÂN PHỐI HƢNG YÊN Trang 78 4.1 Hiện trạng CLĐA ở Hƣng Yên. Trang 78 4.2 Phân tích các giải pháp nâng cao CLĐA và đề xuất giải pháp nâng cao CLĐA đƣờng dây 377 Kim Động. Trang 81 4.2.1 Điều chỉnh điện áp đầu nguồn tại trạm 110 kV Kim Động. Trang 82 4.2.2 Điều chỉnh đầu phân áp cố định của máy biến áp trung gian 35/10 kV Khoái Châu. Trang 83 4.2.3 Thay dây những đoạn có tổn thất điện áp lớn. Trang 85 4.2.4 Bù công suất phản kháng. Trang 87 MỤC KẾT LUẬN Trang 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 91 PHỤ LỤC 1: Mà NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN, ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LỘ 377 KIM ĐỘNG PHỤ LỤC 3: ĐĨA CD PHẦN MỀM CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỤC MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta tiếp tục tăng trưởng một cách ấn tượng, đòi hỏi nhu cầu điện phải tăng rất nhanh ở mức 15%, thậm chí cao hơn. Để đáp ứng nhu cầu trên, nước ta cần phải mở rộng rất lớn hệ thống điện trong thập kỷ tới. Vốn cho đầu tư cần được huy động từ tất cả các nguồn, gồm cả vốn tự có của EVN và các khoản đầu tư lớn từ bên ngoài vào các nhà máy điện độc lập. Đồng thời với đáp ứng nhu cầu phát triển, EVN cũng đang tiến hành một chương trình cải cách lớn, nhằm thiết lập một cấu trúc quản lý mới, tái cơ cấu công ty điện lực hiện nay đang thống lĩnh ngành điện và từng bước xây dựng một thị trường điện cạnh tranh. Áp lực phải đáp ứng nhu cầu điện tăng nhanh và cao, sự cấp bách phải huy động các nguồn vốn đầu tư cho các nguồn điện mới và đồng thời bảo đảm những cấu trúc và cơ cấu mới đang được hình thành trong quá trình cải cách và tái cơ cấu đáp ứng được yêu cầu dài hạn. Sự đồng thời diễn ra trên đã tạo ra những thách thức trong thời điểm có thể nói là kịch tính nhất đối với ngành điện ViệtNam. Tăng trưởng của nhu cầu điện ở Việt Nam hiện nay chủ yếu do gia tăng nhu cầu điện của ngành công nghiệp và gia tăng sử dụng điện cho sinh hoạt của người dân. Trong giai đoạn 2011-2015, nhu cầu điện dự kiến tiếp tục tăng cao ở mức 11%/năm. Chương trình cải cách ngành điện dài hạn của Việt Nam đã bắt đầu được triển khai với Luật Điện lực được thông qua vào cuối năm 2004, Cục Điều tiết Điện lực được thành lập hoạt động dưới sự giám sát của Bộ trưởng Bộ Công thương và Lộ trình cải cách đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đầu năm 2006. Những nỗ lực tái cơ cấu ngành điện và phát triển một thị trường điện cạnh tranh là mục tiêu trong dài hạn. Điều quan trọng là cần bảo đảm rằng các quyết định về tái cơ cấu và cổ phần hóa một loạt các đơn vị hiện trực thuộc EVN và các thỏa thuận về phát triển các nhà máy điện độc lập phải là những bước tiến phù hợp trong tương lai và năng lực, uy tín, hiệu lực của Cục Điều Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 tiết Điện lực cần được thiết lập để ban hành khung điều tiết để bảo đảm khả năng dự báo trước cho các chủ đầu tư. Đó là một nhiệm vụ hết sức khó khăn của ngành điện, trong đó việc nâng cao chất lượng điện năng ở lưới điện phân phối có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng và chỉ tiêu kinh tế chung của toàn hệ thống. Với lưới điện phân phối việc đáp ứng những yêu cầu về chất lượng điện năng gặp không ít khó khăn, đặc biệt ở các đường dây sử dụng các cấp điện áp 6 kV, 10kV, 22kV, lấy qua các trạm trung gian 35/6 kV và 35/10kV không có hệ thống điều áp dưới tải. Sự phát triển mạnh mẽ của phụ tải điện ảnh hưởng chất lượng điện năng ở lưới điện phân phối thể hiện dễ nhận thấy là chất lượng điện áp. Xuất phát từ thực tiễn tác giả mong muốn đóng góp một phần những tìm tòi, nghiên cứu của mình vào việc duy trì chỉ tiêu chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối có nhiều cấp điện áp nhưng không có hệ thống điều áp dưới tải tại các trạm trung gian. Luận văn bao gồm 4 chương và hai mục (Mục mở đầu và Mục kết luận), trong đó: Chương 1 Trình bày lý thuyết chung về chất lượng điện năng, các chỉ tiêu chất lượng điện năng tại một số quốc gia và của Việt Nam, chú trọng phân tích chỉ tiêu độ lệch điện áp, diễn biến của điện áp trong lưới điện phân phối và các phương pháp điều chỉnh độ lệch điện áp. Chương 2 Giới thiệu tổng quát về lưới điện tỉnh Hưng Yên, những yêu cầu xuất phát từ thực tế về chất lượng điện năng. Chương 3 Trình bày cụ thể phương pháp tính toán và điều chỉnh chất lượng điện áp bao gồm kiểm tra độ lệch điện áp theo các tiêu chuẩn về chất lượng điện áp, tính toán chỉ tiêu tổng quát, điều chỉnh tối ưu đầu phân áp cố Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 định của các máy biến áp phân phối, áp dụng cụ thể trên một đường dây thực tế. Trong chương này cũng trình bày các công thức tính toán các phần tử, phương pháp tính toán, sơ đồ tương đương của lưới điện có nhiều cấp điện áp, các chế độ tính toán tổn thất điện áp và ví dụ tính toán. Dựa trên những phân tích về phương pháp tính thành lập những giải thuật cho phép tính toán nhanh và chính xác, tổ hợp thành chương trình máy tính thuận tiện trong sử dụng, khả năng ứng dụng để tính toán các sơ đồ phức tạp trong thực tế vận hành của lưới điện phân phối. Chương 4: Dựa trên các số liệu thu thập từ thực tế vận hành của lưới điện Hưng Yên và chương trình máy tính đó lập, áp dụng để tính toán và đề xuất một số giải pháp cải thiện chất lượng điện áp ở lưới phân phối Hưng Yên. Mục Kết luận: Đánh giá hiệu quả việc áp dụng phương pháp tính toán, điều chỉnh điện áp trên lưới điện Hưng Yên. Tác giả chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Trần Bách và các thầy cô của Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp tác giả hoàn thành luận văn. Cảm ơn các đồng nghiệp đã giúp đỡ trong công việc để tác giả có thời gian học tập, thu thập số liệu viết luận văn. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 CHƢƠNG 1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1 Chất lƣợng điện năng. Lưới điện được đánh giá theo 4 tiêu chuẩn chính: 1- An toàn điện. 2- Chất lượng điện năng. 3- Độ tin cậy cung cấp điện. 4- Hiệu quả kinh tế. Chất lượng điện áp là một chỉ tiêu trong tiêu chuẩn chất lượng điện năng, nó được đánh giá bởi các chỉ tiêu sau: 1- Độ lệch điện áp trên cực của thiết bị dùng điện so với điện áp định mức. 2- Độ dao động điện áp. 3- Độ không đối xứng. 4- Độ không sin (sự biến dạng của đường cong điện áp, các thành phần sóng hài bậc cao ...) Chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thông số trên các đường dây khác nhau. Có thể có các dạng như: sự biến đổi dài hạn của điện áp so với điện áp định mức, điện áp thay đổi đột ngột, những xung dốc dao động hoặc điện áp ba pha không cân bằng. Hơn nữa tính không đồng đều như tần số thay đổi, sự không tuyến tính của hệ thống hoặc trở kháng phụ tải sẽ làm méo dạng sóng điện áp, các xung nhọn do các thu lôi sinh ra cũng có thể được lan truyền trong hệ thống cung cấp. Các trường hợp này được mô tả trong hình sau. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Hình 1 - 1: Dạng sóng điện áp lý tưởng và các thay đổi của điện áp. a) Dạng sóng điện áp lý tưởng. b) Các dạng thay đổi của sóng điện áp. Các xung nhọn, xung tuần hoàn và nhiễu tần số cao có tính chất khu vực. Nó được sinh ra một số do quá trình phóng điện của các thu lôi, do tác động đóng cắt của các van điện tử công suất, do hồ quang của các điện cực vì vậy chỉ có thể lan truyền trong phạm vi và thời điểm nhất định. Cũng như vậy sự biến đổi tần số thường do các lò trung, cao tần sinh ra và mức độ lan truyền cũng không lớn. Đối với hiện tượng điện áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện dài hạn. Để ngăn ngừa các hiệu ứng có hại cho thiết bị của hệ thống cung cấp trong một mức độ nhất định, luật và các quy định khác nhau đã tồn tại trong các vùng khác nhau để chắc rằng mức độ của điện áp cung cấp không được ra ngoài dung sai đã quy định. Các đặc tính của điện áp cung cấp được chỉ rõ trong các tiêu chuẩn chất lượng điện áp thường được mô tả bởi tần số, độ lớn, dạng sóng và tính đối xứng của điện áp 3 pha. Trên thế giới có sự dao động tương đối rộng trong việc chấp nhận các dung sai có liên quan đến điện áp. Các tiêu chuẩn luôn luôn được phát triển hợp lý để đáp lại sự phát triển của kỹ thuật, kinh tế và chính trị. Bởi vì một vài tình tiết ảnh hưởng đến điện áp cung cấp là ngẫu nhiên trong thời gian và không gian ( vị trí ) nên một vài đặc trưng có thể được mô Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 tả trong các tiêu chuẩn với các tham số tĩnh để thay thế cho các giới hạn đặc biệt. Một khía cạnh quan trọng trong việc áp dụng các tiêu chuẩn là để xem xét ở nơi nào và ở đâu trong mạng cung cấp, các đặc tính của điện áp là định mức. Tiêu chuẩn châu Âu EN50160 chỉ rõ các đặc điểm của điện áp ở các đầu cuối cung cấp cho khách hàng dưới các điều kiện vận hành bình thường. Các đầu cuối cung cấp được định nghĩa là điểm kết nối của khách hàng nối vào hệ thống cộng cộng. EN50160 chỉ ra rằng, trong các thành viên của Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu, dải biến đổi giá trị hiệu dụng (RMS) của điện áp cung cấp trong 10 phút (điện áp pha hoặc điện áp dây) là Vn ± 10% với 95% thời gian trong tuần. Với hệ thống 3 pha 4 dây, Vn = 230 V giữa pha và trung tính. Nói đúng ra, điều này có nghĩa là mỗi tuần có hơn 8 giờ không có giới hạn cho giá trị của điện áp cung cấp. Cũng có một số chỉ trích rằng dung sai điện áp Vn ± 10% là quá rộng. Đến năm 2003, điện áp danh định và dung sai có thể sẽ khác, các giá trị đã bắt đầu cao hơn phù hợp hơn với HD472S1. Trong thời gian chuyển tiếp, các vùng có hệ thống 220/380V có thể sẽ đưa ra điện áp 230/400V + 6%/-10%, các vùng khác có hệ thống 240/415V sẽ đưa ra điện áp 230/400 V +10%/-6%. Tần số của hệ thống cung cấp phụ thuộc sự tương tác giữa các máy phát và phụ tải, giữa dung lượng các máy phát và nhu cầu của phụ tải. Điều này có nghĩa là sẽ khó khăn hơn cho các hệ thống nhỏ, cô lập, để duy trì chính xác tần số so với các các hệ thống nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận. Trong Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu tần số danh định (định mức) của điện áp cung cấp được quy định là 50Hz. Theo EN50160 giá trị trung bình của tần số cơ bản đo được trong thời gian hơn 10s với hệ thống phân phối nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận là 50Hz ±1% trong suốt 95% thời gian trong tuần và 50Hz +4% /-6% trong 100% thời gian trong tuần. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 Hệ thống phân phối không nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận có dải dung sai tần số là ± 2%. Dung sai tần số của EN50160 cũng giống với quy định hiện thời của các nước thành viên. Trong một series nghiên cứu về sự mức độ thay đổi điện áp ở khách hàng, một công ty điện lực Anh đã ghi lại các giá trị điện áp cực đại và cực tiểu của một số khách hàng mỗi giờ một lần. Từ các thông tin giá trị trung bình của điện áp cực đại và cực tiểu trên khách hàng vẽ được đồ thị như ( Hình 1- 2 ). Hình 1- 2: Sự thay đổi của điện áp trên phụ tải trong ngày. Từ đồ thị biểu diễn trên ta nhận thấy sự phụ thuộc của giá trị điện áp vào các thời điểm trong ngày, hay nói khác hơn là phụ thuộc vào quy luật hoạt động của phụ tải. Tại Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định tại mục 2, điều 31của nghị định số 45/2001/NĐ- CP ngày 02/8/2001 của Chính phủ như sau: 1-Về điện áp: Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp được phép dao động trong khoảng (5% so với điện áp danh định và được xác định tại phía thứ cấp của máy biến áp cấp điện cho bên mua hoặc tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận trong hợp đồng khi bên mua đạt hệ số công suất cos = 0,85 và thực hiện đúng biểu đồ phụ tải đã thỏa thuận trong hợp đồng). Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 Trong trường hợp lưới điện chưa ổn định, điện áp được dao động từ +5% đến -10%. 2-Về tần số: Trong điều kiện bình thường, tần số hệ thống điện được dao động trong phạm vi (0,2Hz so với tần số định mức là 50Hz). Trường hợp hệ thống chưa ổn định, cho phép độ lệch tần số là (0,5Hz). 3-Trong trường hợp bên mua cần chất lượng điện năng cao hơn tiêu chuẩn quy định tại các khoản 1 và 2, điều này, các bên phải thỏa thuận trong hợp đồng. Với các quy định trên ta nhận thấy tiêu chuẩn chất lượng điện năng của nước ta khá cao so với tiêu chuẩn của cộng đồng châu Âu. Lưới điện Hưng Yên có tất cả những biến động của điện áp như đã mô tả ở trên. Điện áp thấp thường thấy ở các khu vực cuối các đường dây dài cấp điện cho các khu vực nông thôn. Điện áp cao xuất hiện tại các phụ tải gần đầu nguồn do điều áp dưới tải không phù hợp, do đặt đầu phân áp không chưa hợp lý hoặc do vận hành quá bù ở các trạm phân phối gần đâu nguồn. Dao động điện áp, xung điện áp, sóng hài, thường xuất hiện tại các khu vực công nghiệp Phố Nối.. Do quá tải các máy biến áp phân phối, do vận hành các lò hồ quang điện, lò trung tần để sản xuất thép. 1.2. Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp: 1.2.1 Nguyên nhân gây biến động điện áp và ảnh hưởng của nó đến chế độ làm việc của mạng và Thiết bị điện. Nếu điện áp đặt vào phụ tải không đúng với điện áp định mức của phụ tải yêu cầu thì ít hay nhiều tình trạng làm việc của phụ tải đó cũng trở lên 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: U = U – Uđm (V, kV). Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Độ lệch điện áp tính theo phần trăm so với điện áp định mức bằng: Trong đó: 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. Phụ tải của các hộ dùng điện 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 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. Khi 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 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 nơi dùng điện. Đối với động cơ không đồng bộ, khi điện áp trên đầu cực động cơ bị giảm thấp thì mô men quay và tốc độ sẽ giảm, dòng điện tăng lên làm tăng phát nóng trong động cơ, động cơ khó khởi động, thời gian khởi động kéo dài. 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 tăng quá cao gây nguy hiểm cho thiết bị hệ thống 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 lõi thép và có thể đẫn đến nguy hiểm do máy bị phát nóng cục  %100 dm U dm UU δU%    Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 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 thường xuất hiện trong lúc sự cố: Dây đứt 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 đối nhỏ thì các phụ tải điện vẫn giữ được một chỉ tiêu khinh tế tốt. Độ lệch điện áp được quy định như sau: - Đối với các động cơ điện ở các xí nghiệp công nghiệp. - 5% ≤ U ≤ + 10%. - Đối với thiết bị chiếu sáng trong các xí nghiệp công nghiệp, trong các công sở và chiếu sáng công cộng - 2,5% ≤ U ≤ + 5%. - Đối với các thiết bị dùng điện khác ở thành phố và xí nghiệp. - 5% ≤ U ≤ + 5%. - Đối với các thiết bị dùng điện đấu vào mạng điện nông nghiệp. - 10 ≤ U ≤ + 10%. Trong trạng thái sự cố, cho phép tăng giới hạn thêm + 2,5% và giảm dưới hạn dưới thêm 5%. 1.2.2.Quan hệ công suất phản kháng với điện áp. Nhu cầu công suất phản kháng thay đổi gây ra sự biến đổi điện áp. Trong lưới điện trung áp, hạ áp R khá lớn dòng công suất tác dụng cũng ảnh hưởng đến điện áp. Nhưng không thể dùng cách điều chỉnh dòng công suất tác dụng để điều chỉnh điện áp được, vì công suất tác dụng là yêu cầu của phụ tải để sinh ra năng lượng, chỉ có thể được cung cấp từ các nhà máy điện. Còn công suất phản kháng không sinh công, nó chỉ là dòng công suất gây từ Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 trường dao động trên lưới điện, rất cần thiết nhưng có thể cấp tại chỗ cho phụ tải. Do đó trong các lưới này. Vẫn phải điều chỉnh điện áp bằng cách điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng. Khi điện áp một điểm nào đó của hệ thống điện nằm trong phạm vi cho phép thì có nghĩa là công suất phản kháng của nguồn đủ đáp ứng yêu cầu của phụ tải tại điểm đó. Nếu điện áp cao thì thừa công suất phản kháng, còn khi điện áp thấp thì là thiếu công suất phản kháng. Công suất phản kháng thường thiếu trong chế độ phụ tải max cần phải có thêm nguồn, còn trong chế độ phụ tải min lại có nguy cơ thừa do điện dung của đường dây và cáp gây ra, cần phải có thiết bị tiêu thụ. Cân bằng công suất phản kháng vừa có tính chất hệ thống vừa có tính chất địa phương. Do đó điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng phải thực hiện cả ở cấp hệ thống lẫn cấp địa phương. Ở cấp hệ thống điều chỉnh điện áp ở mức trung bình của hệ thống, còn ở cấp địa phương điều chỉnh nhằm đạt được yêu cầu điện áp cụ thể của địa phương. Cân bằng công suất phản kháng được thực hiện bằng hai cách. - Điều chỉnh công suất phản kháng của các nguồn công suất phản kháng như nhà máy điện, máy bù đồng bộ, các bộ tụ bù. - Điều chỉnh dòng công suất phản kháng hay phân bố lại công suất phản kháng trên mạng điện bằng cách điều chỉnh đầu phân áp ở các máy biến áp, điều chỉnh thực hiện bù dọc.. Khi tính toán điều chỉnh điện áp chỉ cần xét hai chế độ đặc trưng của phụ tải, đó là chế độ phụ tải công suất cực đại (max) và chế độ công suất cực tiểu phụ tải (min). Nếu đảm bảo chất lượng điện áp ở hai chế độ này thì sẽ đảm bảo điện áp ở các chế độ còn lại. Khi tính toán điều chỉnh điện áp cũng không cần phải xét đến mọi điểm trong mạng điện hạ áp, chỉ cần xét đến một số điểm, bảo đảm chất lượng điện áp ở các điểm đó thì các điểm còn lại cũng được bảo đảm, đó là những điểm kiểm Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 tra. Những điểm kiểm tra được chọn là những điểm gần nguồn nhất và xa nguồn nhất. Trong vận hành phải thường xuyên theo dõi điện áp ở các điểm kiểm tra, đưa ra các biện pháp điều chỉnh điện áp thích hợp để đảm bảo chất lượng điện áp. Khi phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, cần phải kịp thời đề ra và thực hiện các biện pháp sao cho chất lượng điện áp luôn đạt tiêu chuẩn quy định. 1.2.3.Các phương pháp điều chỉnh điện áp. Để điều chỉnh điện áp ta có thể thực hiện các biện pháp sau: 1. Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện kích thích. 2. 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. 3. Điều chỉnh điện áp trên đường dây tải điện bằng máy biến áp điều chỉnh và máy biến áp bổ trợ. 4. 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 đồng bộ có điều chỉnh kích từ. 5. Đặt thiết bị bù dọc trên đường dây để thay đổi điện kháng đường dây nhằm thay đổi tổn thất điện áp. Theo bản chất vật lý, chỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoăc thêm nguồn công suất phản kháng hoặc phân bố lại công suất phản kháng trên mạng điện, phương pháp sau chỉ có hiệu quả khi hệ thống điện 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. Do sự phức tạp về cấu trúc hệ thống điện, về chế độ làm việc của phụ tải và sự phân cấp trong khi thiết kế, thi công và quản lý vận hành, mà việc điều Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 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 điều chỉnh điện áp nhằm đảm các yêu cầu về điện áp ở đầu ra và được tiêu chuẩn hoá. Ở nhà máy điện điều chỉnh điện áp nhằm 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 máy biến áp tăng áp. Điều chỉnh điện áp ở mạng điện khu vực phải đảm bảo điện áp đầu ra của trạm biến áp khu vực đã được quy định. Còn mạng điện phân phối trực tiếp cung cấp điện năng cho các 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 điện áp. Để có thể điều chỉnh tốt điện áp quá trình điều chỉnh được chia theo thời gian thành ba giai đoạn là điều chỉnh sơ cấp, điều chỉnh thứ cấp và điều chỉnh cấp ba. 1. 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 điện 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 sụt áp trong chế độ vận hành bình thường và nhất là khi sự cố. 2. 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 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. Mức diện 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 cơ sở theo dõi và điều chỉnh điện áp tại một điểm Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 đặc biệt của miền gọi là điểm quan sát. Thiết bị điều chỉnh đặt ở điều độ miền nhận giá trị điện áp đo tại điểm quan sát và so sánh với giá trị của điểm này đã được tính trước. Nếu có sự sai khác thì đưa ra lệnh điều khiển đến các nguồn công suất phản kháng và các máy biến áp điều áp dưới tải ỏ trong miền. Lệnh này có thể tăng thêm công suất phản kháng phát ra, cũng có thể tiêu thụ công suất phản kháng thừa. Sự phân chia miền làm cho qúa trình điều chỉnh điện áp nhanh và đáp ứng được 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 hoá cao, ngày nay đã được phát triển và áp dụng giải quyết vấn đề này. 3. Điều chỉnh cấp 3 để điều hoà mức điện áp giữa các miền điều chỉnh thứ cấp, với mục đích tối ưu hoá 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 và cũng có thể điều chỉnh cục bộ trục tiếp tại các hộ tiêu thụ. Tuỳ theo đặc điểm thay đổi của phụ tải. Điều chỉnh ổn định điện áp được thực hiện đối với hộ tiêu thụ thực tế phụ tải là không đổi, ví dụ như các nhà máy, xí nghiệp làm việc ba ca cần phải giữ mức điện áp không đổi. Điều chỉnh điện áp bậc 2 thường được thực hiện với loại hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải 2 bậc. Còn trường hợp phụ tải thay đổi suốt ngày đêm thì ta phải thực hiện điều chỉnh đối ứng. Với một giá trị phụ tải sẽ có một trị số điện áp và tổn thất điện áp. Để độ lệch điện áp không khỏi miền giáo trị cho phép, cần phải điều chỉnh điện áp, ví dụ như điều chỉnh điện áp theo sự thay đổi dòng điện phụ tải. Thực tế phụ tải biến đổi không chỉ trong ngày đêm mà còn tay đổi trong suốt năm. Tuỳ theo vĩ độ của mỗi nước, như ở nước ta phụ tải lớn nhất trong năm là vào mùa hè và nhỏ nhất là vào mùa đông. Vậy điều chỉnh đối ứng bao gồm việc trhay đổi Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 điện áp theo phụ tải không chỉ trong ngày đêm mà còn theo 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 điện áp định mức trong thời gian phụ tải thấp nhất. 1.3 Độ lệch điện áp 1.3.1 Độ lệch điện áp tại phụ tải Điện áp thực tế trên cực của các thiết bị điện so với điện áp định mức.   V%100 dm U dm UU δU%    U là điện áp thực tế trên cực thiết bị điện. Độ lệch điện áp phải thoả mãn điều kiện:  UU -δU  U ,δU là giới hạn trên và giới hạn dưới của độ lệch điện áp. Tiêu chuẩn về độ lệch điện áp của các nước khác nhau là khác nhau. Nghị định số 45/2001/NĐ- CP của Chính phủ quy định điện áp (Thường được xác định tại điểm đo đếm) dao động ± 5% so với điện áp định mức trong chế độ vận hành bình thường và +5%, -10% so với điện áp định mức với lưới chưa ổn định. Vậy độ lệch điện áp trong chế độ vận hành bình thường là: %5δU-  %5δU  1.3.2 Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp Lưới phân phối hạ áp cấp điện cho hầu hết thiết bị điện. Trong lưới phân phối hạ áp chỗ nào cũng có thể đấu nối thết bị sử dụng điện, vì vậy trong toàn bộ lưới phân phối hạ áp và trong mọi thời gian, điện áp phải thoả mãn tiêu chuẩn: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16  UUδU xt- với x - địa điểm; t- thời gian. Song ta thấy rằng có hai vị trí và hai thời điểm mà ở đó chất lượng điện áp đáp ứng yêu cầu thì tất cả các vị trí còn lại và trong mọi thời gian sẽ đảm bảo đạt yêu cầu về độ lệch điện áp. Đó là điểm đầu lưới (điểm B) và điểm cuối lưới (điểm A) trong hai chế độ max và min của phụ tải. Phối hợp các điều kiện trên ta lập thành 4 tiêu chuẩn, trong đó quy ước số 1 chỉ chế độ max, số 2 chỉ chế độ min: Từ đồ thị trên ta nhận thấy độ lệch điện áp phải luôn nằm trong vùng gạch chéo trên Hình 1- 3 gọi là miền chất lượng. Nếu sử dụng tiêu chuẩn (1) thì phải đo đạc điện áp tại 2 điểm A và B trong cả 2 chế độ max và min. Giả thiết rằng tổn thất điện áp trên lưới hạ thế được cho trước, ta chỉ đánh giá tổn thất điện áp trên lưới trung áp. Vì vậy ta có thể quy đổi về đánh Miền CLĐA Trạm phân phối Lýới hạ ỏp A B UB UA U+ U- UH Miền CLĐA U+ U- Pmin Pmax P U UH2 UH 1 1 3 2 Hình 1-3 Hình 1- 4 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 giá CLĐA chỉ ở điểm B là điểm đầu của LPP hạ áp và cũng là điện áp trên thanh cái 0,4kV của trạm phân phối. Ta biết rằng: 111 HBA UUU   222 HBA UUU   (2) Với HU là tổn thất trên lưới hạ áp. Thay vào (1):   UUUU HB  11   UUUU HB  22   UUU B  1   UUU B  2 Chuyển 1HU và 2HU sang hai vế: 111 HBH UUUHU    222 HBH UUUHU      UUU B  2 Ta nhận thấy nếu 2 bất phương trình trên thoả mãn vế trái thì 2 bất phương trình sau cũng thoả mãn, còn nếu 2 bất phương trình sau thoả mãn vế phải thì 2 phương trình trên cũng thoả mãn, do đó tiêu chuẩn CLĐA chỉ còn là:   UUHU BH  11   UUHU BH  22 (3) Trên Hình 1- 4 là đồ thị biểu diễn tiêu chuẩn (3), chế độ max ứng với công suất Pmax còn chế độ min ứng với công suất Pmin của phụ tải. Tiêu chuẩn này được áp dụng như sau: Cho biết ví dụ 5% theo tiêu chuẩn tổn thất điện áp trên lưới hạ áp. Biết Pmax, Pmin ta sẽ tính được = (Pmin/Pmax), sau đó lập đồ thị đánh giá chất lượng điện áp như trên Hình 1- 4. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 Sau đó đo điện áp trên thanh cái trạm phân phối trong ché độ max và min, tính UB1 và UB2. Đặt 2 điểm này vào đồ thị rồi nối chúng bằng một đường thẳng, đó là đường điện áp thực tế. Nếu đường này nằm gọn trong miền CLĐA thì CLĐA của lưới phân phối đạt yêu cầu ( Đường 1) nếu có phần nằm ngoài như đường 2 và 3 thì CLĐA không đạt yêu cầu. Tuỳ theo vị trí của đường điện áp mà ta có thể rút ra cách thức cải thiện điện áp. Ví dụ với đường 2 điện áp không đạt yêu cầu song ta có thể cải thiện bằng cách thay đổi đầu phân áp cố định của máy biến áp phân phối, cụ thể là dùng nấc điện áp ra cao hơn, đường điện áp sẽ tịnh tiến lên trên và đi vào miền CLĐA. Trong trường hợp của đường 3 thì không thể thay đổi đầu phân áp cố định để cải thiện CLĐA được vì nếu đạt trong chế độ max thì chế độ min sẽ quá áp, nếu đạt trong chế độ min thì chế độ max điện áp sẽ thấp. Trong trường hợp này ta chỉ có thể dùng biện pháp xoay ngang đường điện áp bằng các biện pháp như điều áp dưới tải ở các trạm biến áp, dùng tụ có điều chỉnh, hoặc tăng tiết diện dây dẫn để giảm tổn thất điện áp. 1.3.3 Diễn biến của điện áp trong lưới điện Xét LPP như trên Hình 1- 5 Hình 1- 5: Diễn biến điện áp dọc theo lưới điện. MBA nguån E UTA §D trung ¸p Luíi h¹ ¸p EP UB UB MBA PP B UH A UA UTA1 UTA2 UB1 UB2 U H1 UH2 U+ U- E1 E2 0 1 2 Ep1 Ep2 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 Ở chế độ max, nhờ bộ điều áp dưới tải ở các trạm 110kV nên điện áp đầu nguồn đạt độ lệch E1 so với điện áp định mức. Khi truyền tải trên đường dây trung áp, điện áp sụt giảm một lượng là (UTA làm điện áp thanh cái đầu vào máy biến áp phân phối giảm xuống (Đường 1) nhưng tại máy biến áp phân phối có các đầu phân áp cố định nên điện áp có thể tăng lên hoặc giảm, tuỳ theo vị trí đầu phân áp đến điện áp Ep1. Ở đầu ra của máy biến áp phân phối điện áp giảm xuống do tổn thất điện áp (UB1 trong máy biến áp phân phối). Đến điểm A ở cuối lưới phân phối hạ áp điện áp giảm xuống thấp hơn nữa do tổn thất (UH1 trên lưới hạ áp). Ở chế độ min cũng tương tự, ta có đường biểu diễn điện áp là đường 2. Nếu đường điện áp nằm trọn trong miền chất lượng điện áp (miền gạch chéo) thì Chất lượng điện áp đạt yêu cầu, ngược lại là không đạt, cần phải có các biện pháp điều chỉnh. áp dụng tiêu chuẩn (1) ta có thể đánh giá được chất lượng điện áp tại các nút cung cấp điện cho phụ tải và có thể chọn được đầu phân áp thích hợp với cấu trúc lưới phân phối và các thông số vận hành cho trước. Song với tiêu chuẩn này ta không so sánh được hiệu quả của các biện pháp điều chỉnh điện áp và không thể lập mô hình tính toán để giải trên máy tính điện tử. Để khắc phục ta đưa ra tiêu chuẩn tổng quát sau: Từ sơ đồ trên ta có thể lập các biểu thức tính toán: 1111 BpTAB UEUEU  2222 BpTAB UEUEU  (4) 111 HBA UUU  222 HBA UUU  Xét thêm độ không nhạy ồ của thiết bị điều áp ta rút ra 2 tiêu chuẩn:    UUUU B11 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20    UUUU B22 (5) Tiêu chuẩn (5) cho phép đánh giá chất lượng điện áp của toàn lưới hạ áp tại điểm B là thanh cái ra của máy biến áp hạ áp khi đã biết tổn thất điện áp trong lưới hạ áp ở chế độ max ÄU1 và chế độ min ÄU2. Hình 1- 6 Hình 1-7 Tiêu chuẩn (5) được vẽ trên Hình 1- 6 theo quan hệ với công suất phụ tải, giả thiết quan hệ này là tuyến tính. Miền gạch chéo lớn là miền Chất lượng điện áp, nghĩa là khi độ lệch điện áp nằm trong miền này thì chất lượng, có nghĩa là khi độ lệch điện áp tại B nằm trong miền này thì chất lượng điện áp trong toàn lưới hạ áp được đảm bảo và ngược lại. Tiêu chuẩn này được vẽ trên Hình 1- 7 với trục ngang là độ lệch điện áp UB1. Chất lượng điện áp được đảm bảo khi (UB1 nằm trong miền gạch chéo giữa (U- + ÄU1 + ồ ) và (U+ - ồ ). 1.4 Các phƣơng pháp điều chỉnh độ lệch điện áp. Trong các công thức (4) ta nhận thấy tất cả các thành phần đều có thể thay đổi để điều chỉnh chất lượng điện áp. Để điều chỉnh điện áp ta có thể áp dụng các phương pháp sau: 1- Điều chỉnh điện áp đầu nguồn E1 và E2 bằng cách điều áp dưới tải tự động hoặc bằng tay ở các trạm 110(220)kV. D U 2 P 2 0 d U- d U+ d U P (kW) D U 1 e e P 1 U + + U - d U B0 - d D U 1 e 0 1 + d e d U B1 Y 1 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 2- Đặt đúng đầu phân áp cố định của máy biến áp phân phối để đạt độ tăng thêm điện áp Ep. 3- Lựa chọn tiết diện dây dẫn hợp lý để điều chỉnh tổn thất điện áp trên lưới trung áp và hạ áp. (U trên lưới trung áp và hạ áp phải nhỏ hơn tổn thất điện áp cho phép tương ứng UTACP và UHACP ). Đó là 3 biện pháp chính được phối hợp sử dụng để điều chỉnh điện áp. Trong những trường hợp riêng mà các biện pháp này không đạt hiệu quả thì có thể áp dụng các biện pháp phụ thêm là: 4- Bù công suất phản kháng ở phụ tải. 5- Bù dọc trên đường dây trung áp. 6- Dùng các máy biến áp chuyên dùng để tự động điều chỉnh điện áp. Bộ các đại lượng E, Ep và UTACP, UTACP quyết định chất lượng điện áp, chúng được xác định đồng bộ với nhau. ở mỗi hệ thống điện, theo điều kiện riêng, các đại lượng này có giá trị khác nhau. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 CHƢƠNG II LƢỚI ĐIỆN HƢNG YÊN 2.1 Cấu trúc hiện tại của lƣới điện Hƣng Yên và hƣớng phát triển trong tƣơng lai. Hưng Yên là một tỉnh nhỏ với điện tích tự nhiên 932,09 Km2, dân số trên 1,1 triệu người, phía bắc giáp với Bắc Ninh, phía đông giáp với Hải Dương, phía nam giáp với Thái Bình và Hà Nam, phía tây giáp với Hà Đông. Hưng Yên là một tỉnh đồng bằng không có rừng núi, cách Hà Nội 64 km về hướng đông nam. Dù xa biển nhưng Hưng Yên có nhiều sông rạch. Bốn sông chính là: Sông Hồng Hà ở phía tây, phân ranh rới với tỉnh Hà nam; Sông Luộc ở phía nam, phân ranh rới với tỉnh Thái Bình; sông Đào và sông Cửu Yên ở phía Đông, phân ranh rới với tỉnh Hải Dương. Ngoài ra, sông Hoan Ái chảy ở giữa tỉnh đã cùng với sông Cửu Yên chia các sông rạch thành ba vùng riên biệt: Vùng đất cao gồm các huyện Mỹ Hào, Văn Lâm và Yên Mỹ. Vùng trung bình gồm các huyện Khoái Châu, Kim Động và Ân Thi. Vùng đất thấp gồm hai huyện Tiên Nữ và Phù Cừ. Khí hậu Hưng Yên có hai mùa rõ rệt. Mùa nóng từ tháng năm đến tháng chín, mùa lạnh bắt đầu từ tháng mười một đến tháng ba. Nhiệt độ trung bình khoảng 23 độ bách phân. Tháng nào cũng mưa, nhiều nhất từ tháng năm đến tháng tám. Quốc lộ 5 và liên tỉnh lộ 39 nối liền Hưng Yên với các tỉnh khác. Hưng Yên là một tỉnh nông nghiệp nghiệp cơ cấu kinh tế nông nghiệp 15,4 % Công nghiệp, Xây dựng 42,3 %, Dịch vụ 32,3 %, tỷ trọng điện sản xuất trong công nghiệp chiếm vào khoảng 65% so với tổng điện năng tiêu thụ. Lưới điện phân phối của Hưng Yên là lưới điện có các cấp điện áp 35 kV, 22 kV và 10 kV có trung tính cách ly, trung tính trực tiếp nối đất hoặc nối đất gián tiếp qua cuộn dập hồ quang. Lưới điện phân phối vận hành theo chế độ Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 mạng điện hở hình tia hoặc phân nhánh hoặc mạch vòng nhưng vận hành hở, độ dài mỗi xuất tuyến không quá 100 Km. Nguồn cung cấp cho các xuất tuyến do bốn trạm: Trạm 110 kV - Lạc Đạo; Trạm 110 kV - Giai Phạm; Trạm 110 kV - Kim Động; Trạm 110 kV - Phố Cao, Bốn trạm 110 kV này được cung cấp bởi trạm 220 kV Phố Nối và các trạm trung gian 35/10 kV cung cấp. Do các điều kiện về địa lý, kinh tế , mức độ yêu cầu cung cấp điện của phụ tải…. nên lưới điện phân phố ở các khu vực cũng khác nhau về mật độ phụ tải, chiều dài đường dây, công suất truyền dẫn cũng như tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Phụ tải của lưới điện Hưng Yên có đặc điểm phụ tải công nghiệp tập trung, phụ tải sản sinh hoạt và sản xuất nhỏ, phụ tải nông thôn. Lưới điện 35 kV, 22 kV được cung cấp trực tiếp từ các trạm 110 kV. Với cấp điện áp 10 kV một số đường dây được cấp trục tiếp từ các trạm 110 kV cho các phụ tải cao áp hoặc khu công nghiệp tập trung, phần còn lại từ các trạm trung gian 35/10 kV. Hưng Yên có bốn trạm 110 kV và 01 trạm 220 kV. Các trạm 110 kV và 220 kV đều có hệ thống điều áp dưới tải, điện áp đầu nguồn của các xuất tuyến phân phối thường giữ cố định. Ngoài các trạm 110 kV và 220 kV còn có 4 trạm trung gian 35/10 kV cấp điện cho các phụ tải hỗn hợp và một số trạm trung gian chuyên dùng cấp cho các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. Các trạm trung gian đều không có hệ thống điều áp dưới tải, điện áp thanh cái đầu ra của các trạm trung gian phụ thuộc vào phụ tải và điện áp đầu nguồn cấp từ các trạm 110 kV. Phụ tải của các trạm 110 kV rất đa dạng , do các đường dây cấp cho các khu vực có tính chất khác nhau như phụ tải sinh hoạt, phụ tải sản xuất ban ngày, phụ tải sản xuất ba ca nên biểu đồ phụ tải của các đường dây rất khác nhau. Hơn nữa, do quy định tính giá điện vào các giờ cao điểm ngày, cao điểm đêm và thấp điểm lệch nhau lớn nên các nhà máy, xí nghiệp sử dụng công suất lớn thường sản xuất vào giờ thấp điểm để giảm giá Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 thành, vì vậy giá trị PMax và PMin của các đường dây chênh lệch lớn song đồ thị phụ tải toàn trạm khu vực hoặc toàn tỉnh tương đối bằng phẳng. Những năm gần dây tốc độ tăng trưởng kinh tế hàng năm của Hưng Yên rất cao khoảng 13,7 % do nhu cầu sản xuất phát triển nên lưới điện Hưng yên có mức tăng trưởng khá lớn, bình quân trong 5 năm gần dây là 18,45 % mỗi năm. Với mức độ tăng trưởng như vậy và căn cứ nhu cầu sử dụng điện của các dự án đang vã sẽ triển khai từ nay đến năm 2015 sẽ phải xây dựng thêm 7 trạm biến áp 110 kV( 1. Trạm biến áp 110 kV - Yên Mỹ - 40 MVA; 2. Trạm biến áp 110 kV - Hưng Yên - 25 MVA; 3. TBA 110 kV - Khoái Châu - 25 MVA; 4. TBA 110 kV - Minh Đức - 40 MVA ; 5. TBA 110 kV - Văn Giang- 40MVA; 6. TBA 110kV - Tiên Lữ - 25MVA; 7. TBA 110 kV - Ân Thi - 25MVA) so với 4 trạm biến áp hiện có để đáp ứng yêu cầu cảu phụ tải. Để áp ứng nhu cầu ngày càng cao về chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện, ngành điện đang tiến hành hiện đại hoá các trạm khu vực ở cấp điện áp 110 kV, 220kV bằng cách thay thế các thiết bị cũ bàng các thiết bị hiện đại như máy cắt khí SF6, máy cắt chân không và các rơ le bảo vệ kỹ thuật số, các bộ tụ bù dọc và bù ngang được lắp đặt. Điện áp trung thế cũng có sự thay đổi về cấp điện áp, sẽ trú trọng phát triển lưới điện trung áp ở cấp điện áp 35 kV và 22 kV, hạn chế xây dựng các đường dây 10 kV. Cấp điện áp 10 kV sẽ chỉ dùng để cấp điện cho các phụ tải cao áp như động cơ cao áp, lò điện hồ quang hoặc các nhà máy công nghiệp nặng. 2.2 Các thông số vận hành của lƣới điện Hƣng Yên. Thông số phụ tải Hưng Yên 6 tháng đầu năm 2007. Tổng điện năng tiêu thụ : 383.420.000 kWh Điện năng tiêu thụ ngày cao nhất : 3.110.123 Kwh. Điện năng tiêu thụ trung bình trong ngày : 2.130.111 kWh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 Điện năng tiêu thụ ngày thấp nhất : 1.895.328 Kwh. Công suất tiêu thụ lớp nhất PMax : 202. MW Công suất tiêu thụ nhở nhất PMin : 62,1. MW Tổng công suất tiêu thụ trong toàn tỉnh thay đổi theo mùa và theo các ngày trong tuần. Do ảnh hưởng của thời tiết và của sản xuất. Vào các ngày thứ bẩy và chủ nhật, công suất tiêu thụ giảm do các nhà máy, xí nghiệp, công sở giảm công suất. Các ngày làm việc công suất tiêu thụ tăng do ảnh hưởng của sản xuất công nghiệp. Cũng do ảnh hưởng của sản xuất công nghiệp nên cao điểm ngày vào khoảng 9h00 tăng mạnh và lớn hơn cao điểm tối. Do có nhiều cơ sở sản xuất ba ca nên biểu đồ phụ tải ngày toàn tỉnh tương đối bằng phẳng. Những nhận xét trên được rút ra từ các số liệu thu thập tại trạm 110 kV Kim Động, trên các đường dây xuất tuyến của trạm và các trạm trung gian 35/10 Kim Động, Trung gian Đìa, Trung gian Khoái Châu, trạm hạ áp 35/0,4 kV. Thông số đo đạc tại trạm 110 kV Kim Động được thể hiện ở các trang sau. Bảng 2-1. Phụ tải trung bình tỉnh Hưng Yên tháng 4/2007 Giờ PTb CN và thứ 7 (Mw) PTb thứ 2,3,4 (Mw) PTb thứ 5, 6 (Mw) 1 70,83 94,54 74,46 2 77,93 103,09 82,76 3 74,13 99,08 81,74 4 78,08 98,23 82,43 5 83,98 115,50 96,89 6 103,03 137,77 120,09 7 99,60 130,64 117,50 8 100,40 137,37 117,09 9 110,44 144,34 116,76 10 121,75 155,42 137,03 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 11 125,11 165,68 142,35 12 99,70 130,90 115,16 13 92,85 126,24 111,44 14 104,36 135,32 121,03 15 111,93 144,13 122,20 16 111,80 151,80 134,60 17 117,18 156,87 135,74 18 115,93 158,94 133,40 19 106,03 142,96 124,79 20 94,58 133,62 115,93 21 91,06 123,33 105,76 22 86,55 114,09 95,60 23 78,46 106,96 89,19 24 71,64 107,36 84,75 §å thÞ phô t¶i trung b×nh TØnh H•ng Yªn th¸ng 4/2007 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 10 .00 1 0.00 140.00 160.00 180.00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 t(h) P (M W ) T5, T6 T2, 3, 4 T7, CN Hình 2-1 Đồ thị phụ tải trung bình tỉnh Hưng Yên tháng 4/2007 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 Bảng 2 – 2. Bảng tiêu thụ điện năng tỉnh Hưng Yên các ngày trong tháng 4 /2007 Ngày Điện năng tiêu thụ ( kWh) 1. 2.124.018 2. 2.388.909 3. 2.896.933 4. 2.986.095 5. 2.284.099 6. 2.131.706 7. 1.750.304 8. 2.155.345 9. 2.228.221 10. 2.333.302 11. 2.304.657 12. 2498.580 13. 2.405.865 14. 2.080.811 15. 2.210.868 16. 2.545.082 17. 2.421.637 18. 2.145.570 19. 2.406.761 20. 2.267.326 21. 2.293.100 22. 2.550.500 23. 2.570.959 24. 1.878.656 25. 2.313.769 26. 2.288.415 27. 1.910.478 28. 1.767.382 29. 1.533.324 30. 2.131.706 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 Hình 2-2 Đồ thị tiêu thụ công suất trung bình tháng 4 năm 2007 tỉnh Hưng Yên Hình 2 - 3 Đồ thị phụ tải trung bình ngày, đêm lộ 171. §iÖn n¨ng tieu thu ( kWh) 0 500,000 1,000,000 1,500,000 2,000,000 2,500,000 3,000,000 3,500,000 1. • 4. • 7. • 10 . • 13 . • 16 . • 19 . • 22 . • 25 . • 28 . • §iÖn n¨ng tiªu thô ( kWh) ( Ngày) §å thÞ phô t¶i trung b×nh ngµy ®ªm cña lé 171 Tr¹m 110kV Kim §éng th¸ng 4/2007 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t (h) P( M W ) T7-CN T2, T6 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 §å thÞ phô t¶i trung b×nh ngµy ®ªm cña lé 172 Tr¹m 110kV Phè Cao th¸ng 4/2007 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t (h) P (M W ) T7-CN T2 - T6 §å thÞ phô t¶i trung b×nh ngµy ®ªm cña lé 171 Tr¹m 110kV Phè Cao th¸ng 4/2007 0 5 10 15 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t(h) P (P W ) T7- CN T2-T6 Hình 2- 4 Hình 2 - 5 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 Bảng 2-3 Thông số phụ tải trung bình các đường dây 35kV của trạm 110 kV Kim Động tháng 4/2007 Giờ 35kV Kim Động Tổng P 35 kV Kim Động (MW) I 371 (A) I 373 (A) I 375 (A) I 377 (A) 1 36.5 6,39 40 5 5 40 2 36,5 6,38 40 5 5 40 3 36.5 6,38 40 5 5 40 4 36,5 6,38 40 5 5 40 5 37 11.8 60 5 5 50 6 37 11,6 115 5 5 70 7 37 11,5 70 5 5 60 8 37 10,1 65 5 5 60 9 37,2 10,1 75 5 5 70 10 37,2 12,6 100 10 15 90 11 37 15,8 125 15 15 105 12 37 10,9 100 10 5 70 13 37 8,39 70 10 5 50 14 37 8,57 65 10 5 50 15 37 9,48 75 10 5 65 16 37 10,4 80 10 10 70 17 37,1 14,8 110 15 10 80 18 37,3 18.9 135 20 15 120 19 37,2 18,6 165 15 15 135 20 37 16,6 130 15 15 100 21 37 14,5 110 15 10 90 22 37 11,8 85 10 10 80 23 37 8,9 50 5 5 40 24 37 6,75 45 5 5 40 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 Đồ thị phụ tải trung bình các đường dây 35kv của trạm 110 kV Kim Động §å thÞ phô t¶i tr¹m 110 Kim §éng 4/2007 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1 4 7 10 13 16 19 22 Giê (t) G ia tr i Uotb đầu nguồn (35kV) Ptb 35 kV (MW) I371 (A) I373 (A) I375 (A) I377 (A) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 t (h) P( M W ) Lé 971 (MW) Lé 972 (MW) §å thÞ phô t¶i trung b×nh ngµy ®ªm tr¹m trung gian 35/10 kV Kim §éng th¸ng 4/2007 Hình 2 - 6 Hình 2 - 7 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 §å thÞ phô t¶i trung b×nh ngµy ®ªm tr¹m trung gian 35/10 kV §×a th¸ng 4/2007 0 0.5 1 1.5 2 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 t (h) P (M W ) Lé (971) §å thÞ th«ng sè trung b×nh ngµy ®ªm Lé 971 Song Mai Tr¹m trung gian 35/10 Kim §éng th¸ng 4/2007 0 2 4 6 8 10 12 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 t(h) kV ; M W U thanh cái 10 (kV) T2-T6 T7, CN Hình 2 - 9 Hình 2 - 8 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 §å thÞ th«ng sè trung b×nh ngµy ®ªm Lé 972 §a Léc Tr¹m trung gian 35/10 Kim §éng th¸ng 4/2007 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 t(h) k V ; M W U thanh cái (kV) T2-T6 T7, CN 2.3 Kiểm tra độ lệch điện áp của các trạm hạ áp trên lƣới Hƣng Yên. Do đo đạc và tính toán ta biết: E1, E2, UTA1, UTA2, UH1, UH2, UB1, UB2, Pmin, Pmax. Từ các số liệu này tính UB1, UB2 sau đó xây dựng đồ thị chất lượng điện áp. 1111 BpTAB UEUEU  2222 BpTAB UEUEU  Hình 2 - 10 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 Miền chất lượng điện áp bị chặn trên bởi (U+ và chặn dưới bởi đường nối hai điểm:  min2 ,PUU H và  max1,PUU H . Xác định điểm  min2 ,PU B và  max1 ,PU B , nối lại ta được đường điện áp. Dựa trên đường điện áp này để phân tích kết quả và rút ra kết luận điều chỉnh. Với giả thiết rằng lưới phân phối hạ áp là tốt, và tổn thất điện áp lưới hạ áp là: %51  HU ; %5,22  HU Ta sẽ nghiên cứu cứu riêng lưới phân phối trung áp và đề ra các biện pháp nhằm đáp ứng độ lệch điện áp là 5% trên phụ tải. Vậy tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điện áp là:   11 UUHU BH  0%  UB1  5%   22 UUHU BH  2,5%  UB2  5% Bảng 2- 4 Số liệu đo được trên thanh cái 0,4kV của các trạm thuộc đường dây 970 Khoái Châu. Ta lập đồ thị biểu diễn chất lượng điện áp một số trạm: Tên trạm Loại MBA Điện áp hạ thế (V) Dòng điện hạ thế Imax (A) Xóm An Bắc 180 - 10/0,4 361 195 Thôn Đông Kết 320 - 10/0,4 361 379 Thôn Trung Châu 180 - 10/0,4 361 260 Thôn Lạc Thuỷ 100 - 10/0,4 357 118 Thôn Phú Mỹ 180 - 10/0,4 357 169 Thôn Hoà Hợp 180 - 10/0,4 357 213 Uỷ Ban Tân Châu 180 - 10/0,4 355 260 Bưu điện Tân Châu 30 - 10/0,4 383 43,5 Thôn Mãn Hoà 180 - 10/0,4 352 231 Thôn Hồng Châu 320 - 10/0,4 350 379 Bến Chung Châu 180 - 10/0,4 353 260 Thôn Mạn Xuyên 320 - 10/0,4 352 379 Thôn Năm Mẫu 100 - 10/0,4 350 114 Thôn Phương Trù 250 - 10/0,4 348 361 Xóm Đường Tứ 180 - 10/0,4 346 213 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 Tên trạm Loại MBA Điện áp hạ thế (V) Dòng điện hạ thế. Imin (A) Xóm An Bắc 180 - 10/0,4 383 12,5 Thôn Đông Kết 320 - 10/0,4 392 30 Thôn Trung Châu 180 - 10/0,4 381 20 Thôn Lạc Thuỷ 100 - 10/0,4 382 12,5 Thôn Phú Mỹ 180 - 10/0,4 385 20 Thôn Hoà Hợp 180 - 10/0,4 391 50 Uỷ Ban Tân Châu 180 - 10/0,4 388 62,5 Bưu điện Tân Châu 30 - 10/0,4 387 25 Thôn Mãn Hoà 180 - 10/0,4 381 20 Thôn Hồng Châu 320 - 10/0,4 383 25 Bến Chung Châu 180 - 10/0,4 385 20 Thôn Mạn Xuyên 320 - 10/0,4 392 30 Thôn Năm Mẫu 100 - 10/0,4 383 15 Thôn Phương Trù 250 - 10/0,4 391 50 Xóm Đường Tứ 180 - 10/0,4 393 35 Tên trạm Loại máy biến áp Độ lệch điện áp 0,4 kV ở chế độ Max (%) Độ lệch điện áp 0,4 kV ở chế độ Min (%) Dòng điện 0,4 kV ở chế độ Max (A) Dòng điện 0,4 kV ở chế độ Min (A) Uỷ Ban Tân Châu 180 - 10/0,4 - 6,578 2,105 260 62,5 Bưu điện Tân Châu 30 - 10/0,4 0,78 1,84 43,5 25 Bến Chung Châu 180 - 10/0,4 - 7,10 1,315 260 20 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 Hình 2-11.Đồ thị chất lượng điện áp của một số trạm 0,4kV đo tại thanh cái hạ áp. Từ đồ thị ta nhận thấy trạm Bưu điện Tân Châu đạt yêu cầu chất lượng điện áp so với quy định của nghị định 45CP. Trạm Uỷ Ban Tân Châu và Trạm Bến Trung Châu không đạt yêu cầu khi vận hành ở chế dộ max song ta có thể cải thiện bằng cách thay đổi nấc phân áp của máy biến áp phân phối, điện áp sẽ đạt yêu cầu. Một số trạm cấp điện hạ áp phục vụ phụ tải sinh hoạt, các phụ tải được đấu nối ở mọi nơi trên đường dây 0,4kV. Vì vậy phải xét đến tổn thất điện áp trên lưới hạ áp. Với giả thiết sụt áp trên lưới hạ áp UH1 = 5%; UH2 = 2,5%; ta lập đồ thị chất lượng điện áp ở một số trạm sinh hoạt trên đường dây 970 Khoái Châu: -10 % -13 % -12 % -11 % -9 % -8 % -7 % -6 % -5 % -4 % - d U 3 % -3 % -2 % -1 % 2 % 1 % 0 % Pmin Pmax 5 % 4 % + d U Trạm Uỷ Ban Tân Châu Trạm Buu điện Tân Châu Trạm Bến Trung Châu Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 Tên trạm Loại máy biến áp Độ lệch điện áp 0,4 kV ở chế độ Max (%) Độ lệch điện áp 0,4 kV ở chế độ Min (%) Dòng điện 0,4 kV ở chế độ Max (A) Dòng điện 0,4 kV ở chế độ Min (A) Xóm An Bắc 180 - 10/0,4 - 5 0,78 195 12,5 Thôn Đông Kết 320 - 10/0,4 - 5 3,15 379 30 Thôn Trung Châu 180 - 10/0,4 - 5 0,26 260 20 Thôn Lạc Thuỷ 100 - 10/0,4 - 6,05 0,52 118 12,5 Thôn Phú Mỹ 180 - 10/0,4 - 6,05 1,32 169 20 Thôn Hoà Hợp 180 - 10/0,4 - 6,05 2,89 213 50 Thôn Mãn Hoà 180 - 10/0,4 - 7,36 0,263 231 20 Thôn Hồng Châu 320 - 10/0,4 - 7,89 0,78 379 25 Thôn Mạn Xuyên 320 - 10/0,4 - 7,36 3,15 392 30 Thôn Năm Mẫu 100 - 10/0,4 - 7,89 0,79 383 15 Thôn Phương Trù 250 - 10/0,4 - 8,42 2,89 391 50 Xóm Đường Tứ 180 - 10/0,4 - 8,94 3,42 213 35 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 Hình 2-12.Đồ thị chất lượng điện áp của một số trạm 0,4kV đo tại thanh cái hạ áp Từ bảng số liệu tổng hợp và đồ thị vùng giới hạn đảm bảo chất lượng điện năng ta thấy các trạm 10/0.4kV đều đạt yêu cầu ở chế độ min nhưng ở chế độ max điện áp quá thấp. Với các trạm này thay đổi đầu phân áp không đạt kết quả mong muốn do đường đặc tính quá dốc. Kết luận: Đường đặc tính điện áp của các trạm trên cùng đường dây rất khác nhau, không thể áp dụng chung một biện pháp điều chỉnh. Vì vậy cần thiết phải tính toán toàn bộ đường dây 371 Kim Động và phân tích đề ra các biện pháp điều chỉnh phù hợp. 2.4 Đánh giá tình hình vận hành của lƣới điện Hƣng Yên - Nội dung luận văn. Qua các thông số đo đạc ở trên và ở phần phụ lục ta có nhận xét sau: Trạm Xóm Đông Bắc Trạm Thôn Lạc Thuỷ Trạm Thôn Đông Kết -8 % -9 % -7 % -6 % -5 % -4 % d U - 3 % -3 % -2 % -1 % 1 % 0 % Pmin 2 % d U 5 % 4 % + Pmax D U H1 D Trạm Thôn Trung Châu Trạm Thôn Phú Mỹ Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 - Độ chênh lệch giữa Pmax và Pmin trên các đường dây khá lớn. Tỷ số Pmin/Pmax của các đường dây dao động từ 15% ÷ 27% - Chế độ max của các đường dây có tính chất công nghiệp thường trùng với chế độ min của các đường dây có tính chất sinh hoạt, công sở. - Đồ thị phụ tải đầu nguồn các trạm 110kV tương đối bằng phẳng. - Công suất sử dụng cũng như điện năng tiêu thụ vào các ngày nghỉ như thứ 7và chủ nhật có giảm so với các ngày làm việc từ thứ 2 đến thứ sáu nhưng không đáng kể. - Tổn thất điện áp trên đường dây 35kV khá nhỏ. - Chất lượng điện áp tại các điểm cuối đường dây 10 kV khá lớn chất lượng điện áp tại các điểm cuối đường dây 10 kV vào thời điểm max không đạt yêu cầu thể hiện ở đường dây 971 trạm trung gian 35/10 Kim Động, tổn thất điện áp trên lộ 372 Kim Động quá lớn. Các kết quả đo đạc thực tế trên một số đường dây cũng phù hợp với các số liệu thống kê thông số vận hành của toàn bộ lưới điện khu vực Hưng Yên. Ta nhận thấy chất lượng điện năng không đồng đều ở các khu vực khác nhau. Các khu công nghiệp nặng như Phố Nối, khu công nghiệp Sài Đồng hầu hết đạt yêu cầu về độ lệch điện áp nhưng có hiện tượng dao động điện áp, sóng hài trên một số đường dây hoặc trạm. Các khu vực phụ tải sinh hoạt đô thị, công sở như thành phố Thị xã Hưng Yên, trung tâm các thị trấn chất lượng điện năng đạt yêu cầu. Khu vực nông thôn, phụ tải chủ yếu là sinh hoạt, chất lượng điện năng không đạt yêu cầu, biểu hiện ở độ lệch điện áp thường vượt ra ngoài tiêu chuẩn. Các khu vực sản xuất công nghiệp nặng do vận hành lò hồ quang, lò trung tần, khởi động những động cơ công suất lớn sinh ra dao động điện áp, sóng hài, độ không sin và biến đổi tần số ở một số đường dây và trạm biến áp. Đường dây cấp điện cho các phụ tải này thường ngắn, có sơ đồ hình tia và Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 xuất phát trực tiếp từ các trạm 110kV có điều áp nên độ lệch điện áp đạt yêu cầu. Nhưng cũng do trở kháng đường dây nhỏ, dung lượng máy biến áp không lớn nên dao động điện áp trên các đường dây có phụ tải đặc biệt dễ gây ảnh hưởng đến điện áp của các phụ tải nối chung thanh cái thứ cấp trạm 110kV. Khu vực thị xã Hưng Yên và trung tâm các thị trấn, chất lượng điện năng đạt yêu cầu ở hầu hết các trạm phân phối do đường dây ngắn, phụ tải ít chênh lệch giữa cao điểm và thấp điểm. Các đường dây cấp cho các phụ tải này thường xuất phát trực tiếp từ các trạm 110kV. Tuy nhiên trên một số đường dây hạ áp có hiện tượng dao động điện áp do những phụ tải của các xưởng sản xuất nhỏ gây nên khi sử dụng máy hàn hoặc khởi động động cơ. Những đường dây dài, cấp điện cho các phụ tải hỗn hợp gồm những xí nghiệp sản xuất một ca, sinh hoạt, công sở và các đường dây cấp điện cho các khu vực nông thôn độ lệch điện áp không đạt yêu cầu. Nguyên nhân do điện áp đầu nguồn các trạm 110 kV thường duy trì ở một giá trị cố định nhưng giữa phụ tải chế độ max và phụ tải chế độ min có độ chênh lệch lớn. Đầu phân áp ở các trạm phân phối thường được đặt theo kinh nghiệm nên thường chỉ đạt độ lệch điện áp theo yêu cầu với mức tải trung bình nhưng không đáp ứng được chỉ tiêu độ lệch điện áp trong chế độ max hoặc min. Điều này cũng xảy ra cả với những trạm biến áp cấp điện cho phụ tải đô thị và công nghiệp. Ở các đường dây có sử dụng máy biến áp trung gian không có điều áp dưới tải 35/10kV thì độ lệch điện áp hầu hết không đạt yêu cầu. Với những đoạn đường dây vận hành ở cấp điện áp 35kV thì tổn thất điện áp trên đường dây không lớn, độ lệch điện áp không đảm bảo chủ yếu do giá trị điện áp đầu nguồn các trạm có điều áp dưới tải 110kV không phù hợp ở các chế độ max, min, nhưng với cấp điện áp 10kV tổn thất điện áp trên đường dây có giá trị đáng kể, đặc biệt với với những đường dây dài. Hơn nữa, máy biến áp trung Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 gian tạo thành một trở kháng tương đương khá lớn nối tiếp trên đường dây làm tăng tổng trở tương đương của đường dây dẫn từ trạm khu vực có điều áp (220kV hoặc 110kV) đến phụ tải 0.4kV, vì vậy làm trầm trọng hơn độ chênh lệch điện áp tương đối giữa chế độ max và min. Để đảm bảo chất lượng điện năng cần phải nghiên cứu chi tiết rất nhiều vấn đề. Trong các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng thì độ lệch điện áp ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế của lưới điện. Với cấu trúc phức tạp của lưới điện phân phối và những diễn biến đa dạng của độ lệch điện áp cần phải có sự nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi tiến hành những hiệu chỉnh cần thiết để nâng cao chỉ tiêu chất lượng, tiết kiệm kinh phí đầu tư. Đáp ứng những đòi hỏi xuất phát từ thực tế vận hành lưới điện phân phối, luận văn này sẽ nghiên cứu các phương pháp đánh giá chất lượng điện năng của lưới điện, xây dựng chương trình tính toán trên máy tính, áp dụng nghiên cứu chất lượng điện áp ở lưới phân phối có nhiều cấp điện áp ( 110kV; 35kV 10kV; 0.4kV) và đề xuất các biện pháp cải tạo để nâng cao chất lượng điện áp. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 CHƢƠNG 3 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH CLĐA - CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN Tính toán điều chỉnh điện áp bao gồm kiểm tra chất lượng điện áp ở một trạm hạ áp nào đó, chọn đầu phân áp cố định ở máy biến áp phân phối, tính các biện pháp điều chỉnh cần thiết khác để đảm bảo độ lệch điện áp ở giá trị tối ưu. 3.1 Tính toán các chỉ tiêu tổng quát Việc kiểm tra độ lệch điện áp cho phép đánh giá chất lượng điện áp tại một phụ tải nào đó có đạt tiêu chuẩn hay không nhưng không cho phép đánh giá tổng quát toàn bộ một xuất tuyến và không xác định được giá trị điện áp tối ưu. Vì vậy ta phải tính chỉ tiêu tổng quát. Áp dụng tiêu chuẩn (5) và gán cho trục dọc giá trị Y1 phụ thuộc UB1 bằng hàm số sau: 2 1 1 1 1 2 2 2                                UUU UUU U Y B (6) Từ biểu thức trên ta nhận thấy rằng đây là hàm Hyperbol có các tính chất sau: - Nếu UB1 nằm trong miền chất lượng điện áp thì Y1<1 và có giá trị nhỏ nhất ở chính giữa miền này, đó là điểm UB0: 2 1 0 UUU UB     - Nếu UB1 bằng đúng giới hạn chất lượng điện áp (   1UU ) và (  U ) thì Y1=1. - Nếu UB1 nằm ngoài miền chất lượng điện áp thì Y1 >1 và tăng nhanh theo bậc 2 khi chất lượng điện áp suy giảm. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 Với các tính chất này Y1 có thể sử dụng làm tiêu chuẩn tổng quát để đánh giá chất lượng điện áp ở chế độ max và tương tự với chế độ min ta có: 2 2 2 2 2 2 2 2                                UUU UUU U Y B (7) Nếu U+ và U- có giá trị đối xứng qua điểm 0 như tiêu chuẩn chất lượng điện áp ở Việt Nam đã quy định trong nghị định 45CP thì: 2 1 1 1 1 22 2 2                          UU U U Y B , 2 1 2 2 2 22 2 2                           UU U U Y B (8) Trong biểu thức (8) ÄU2 được thay bằng ( .ÄU1: là hệ số tải của máy biến áp hạ áp). Từ biểu thức này ta có thể xây dựng tiêu chuẩn tổng quát cho chế độ bất kỳ: 2 22 2 2                          X X BX x UU U U Y (9) Trong lưới hạ áp hai chế độ max và min có ý nghĩa quyết định, nếu đảm bảo chất lượng điện áp ở hai chế độ này thì sẽ đảm bảo chất lượng điện áp ở tất cả các chế độ còn lại, do đó khi xét chung toàn lưới hạ áp phải xét đồng thời hai chế độ này. Tiêu chuẩn tổng quát chung cho toàn lưới hạ áp là: Y = Y1 + Y2 (10) Các tiêu chuẩn (6)(7) và (8) là các hàm giải tích nên khắc phục được các nhược điểm của tiêu chuẩn (1) Ý nghĩa của các tiêu chuẩn (6) và (7) như sau: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 Xét chế độ max, giả thiết rằng ở B giữ được độ lệch điện áp tối ưu UB1 = U1/2 như vậy ở điểm cuối lưới hạ áp, điểm A, độ lệch điện áp sẽ là: 2 1 111 U UUU BA    Như vậy ở chính giữa lưới hạ áp độ lệch điện áp là (UB1 = 0), tức là điện áp tuyệt đối có giá trị định mức. Theo chứng minh bằng thực nghiệm của Besnertnui [xxx] thì đại bộ phận điện năng sẽ được tiêu thụ với điện áp định mức, điều này cũng đúng với các chế độ còn lại. Đối với lưới phân phối được cung cấp bởi một trạm khu vực có nhiều máy biến áp hạ áp thì tiêu chuẩn chất lượng điện áp chung được tính như sau:  N IYIY 1 )()( Trong đó Y(I) là tiêu chuẩn tổng quát của máy biến áp hạ áp được tính theo (7) hoặc (8); ((I) là hệ số trọng:   )( )( )( IA IA I hoặc   )( )( )( IP IP I với P(I): Công suất phụ tải max. A(I): Điện năng tiêu thụ trong thời gian xét. 3.2 Điều chỉnh tối ƣu độ lệch điện áp Khi đã biết cấu trúc của lưới phân phối, phụ tải của các máy biến áp hạ áp ở hai chế độ max và min hoặc phụ tải ở chế độ max và hệ số tải ( Điện áp đầu lưới phân phối E1, E2 có thể đảm bảo được bởi điều áp dưới tải ở trạm khu vực, khả năng các đầu phân áp cố định của các máy biến áp, ta cần chọn đầu phân áp cố định cho từng máy biến áp hạ áp sao cho chất lượng điện áp thoả mãn tốt nhất hai chế độ max và min, tức là sao cho hàm mục tiêu đạt min: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45       min .2)().(.2 2/)().()(2 .2)(.2 2/)()(2 )()()()( 2 1 12 1 2 1 11 1 21                                 IUIU IUIIU IUU IUIU IIYIYIY B N B N (14) Các biến ở đây là số thứ tự của các đầu phân áp của từng máy biến áp hạ áp thể hiện qua độ tăng thêm điện áp ở máy biến áp hạ áp Ep:   )(.1)( 0 IEINE pp  (15) trong đó Np(I) là số thứ tự đầu phân áp của máy biến áp hạ áp I, E0(I) là độ tăng thêm điện áp giữa hai đầu phân áp. Np(I) phải thoả mãn các hạn chế: )()(1 max ININ pp  (16) Npmax(I) là số đầu phân áp của máy biến áp hạ áp. Tại Hưng Yên cũng như hầu hết mọi nơi ở nước ta dùng 2 loại máy biến áp với Npmax = 3; E0 = 5% và Npmax = 5; E0 = 2,5% . Như vậy các biến là rời rạc và nguyên với bậc là 1. Hơn nữa mọi biến của Np(I) chỉ có tác dụng đến chất lượng điện áp của riêng từng máy biến áp hạ áp. Bài toán này có các đặc điểm: - Không có dạng hàm tường minh mô tả trực tiếp quan hệ giữa hàm mục tiêu và các biến. - Các biến là rời rạc và nguyên. - Hàm mục tiêu là lồi dạng Hyperbol chỉ có 1 nghiệm tối ưu. Với bài toán này ta giải bằng cách tìm kiếm dần trên cơ sở đánh giá liên tục hàm mục tiêu. 3.3 Tính toán các thông số của các phần tử lƣới phân phối 3.3.1 Tính toán thông số dây dẫn. 3.3.1.1 Điện trở của dây dẫn. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 Điện trở một chiều của dây dẫn ở 200C được xác định theo biểu thức:   0 F L R  Trong đó ( : là điện trở suất (.mm2/km, F là tiết diện dây dẫn mm2, L chiều dài km ). Khi nhiệt độ khác 200C thì điện trở có giá trị:      2010 tRRt  Do hiệu ứng bề mặt nên điện trở đối với dòng điện xoay chiều có giá trị lớn hơn, song với tiết diện dây sử dụng trong lưới điện trung, hạ áp không quá lớn nên sự khác biệt không đáng kể, ta có thể sử dụng sử dụng giá trị điện trở một chiều để tính toán cho lưới điện xoay chiều. Số liệu điện trở suất sẵn có trong các sổ tay tra cứu hoặc trong bảng đặc tính kỹ thuật của nhà sản xuất. 3.3.1.2 Điện kháng của dây dẫn: Điện kháng của dây dẫn được tính theo công thức:       kmrDfLX / 0,0157D/r0,145log1005,0/log46,050.14,3.22 -30  với r : bán kính dây dẫn mm, D là khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn:  mmDDD D 132312 Khoảng cách trung bình D phụ thuộc cấp điện áp, với điện áp 6kV - D =1,5m; điện áp 35kV - D = 3,5m. 3.3.1.3 Sơ đồ thay thế của dây dẫn. Ngoài các thông số nêu trên, dây dẫn còn có điện dẫn tác dụng do hiện tượng vầng quang điện và điện dẫn phản kháng do điện dung của các dây dẫn đối với nhau, nhưng với lưới trung áp điện áp, các giá trị này rất nhỏ, có thể bỏ qua nên sơ đồ thay thế của dây dẫn trên không lưới trung áp như sau: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 Hình 3-1 Sơ đồ thay thế của dây dẫn 3.3.2 Tính toán thông số Máy biến áp. Trong lưới trung áp hầu hết chỉ sử dụng máy biến áp hai cuộn dây, vì vậy ta chỉ phân tích các thông số của loại máy biến áp này. Máy biến áp hai cuộn dây được thay thế bằng sơ đồ hình ( với các tham số Rb, Xb, Gb, Bb ) theo sơ đồ trên hình vẽ: Hình 3-2 Sơ đồ thay thế hình  Theo cấu trúc sơ đồ hình3 - 2 ta có: Zb = Rb + jXb Yb = Gb + jBb Các thông số được xác định như sau: 3.3.2.1. Điện trở tác dụng Rb Tổn thất công suất tác dụng trong các cuộn dây máy biến áp được xác định từ thí nghiệm ngắn mạch: bdmRI 2 N 3P  . k R b D S 0 = D P 0 + j D Q 0 X b Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 Với Rb - tổng trở tác dụng của cuộn dây sơ và thứ cấp đã quy đổi về phía điện áp cao ( ' 21 rrRb  ). Công suất định mức của máy biến áp : dm dm dm U S IIUS 3 3 dmdmdm  Vậy  kVAkV,kW,, 103 2 2    dm dmN b S UP R 3.3.2.2. Điện kháng Xb. Điện áp giáng trên điện kháng của máy biến áp tính theo phần trăm điện áp định mức: %100 2 x f bdm U XI U  Trong đó Xb - tổng điện kháng của bên sơ cấp và thứ cấp đã quy đổi về phía điện áp cao ( ' 21 XXX b  ). Uf - điện áp pha định mức phía cao áp. Vậy ta có:  kVAkV,, 10 2  dm dmx b S UU X Điện áp ngắn mạch phần trăm so với điện áp định mức được xác định từ công thức: 22 N xr UUU  Nhưng với các máy biến áp công suất lớn, thành phần điện áp giáng trên điện trở rất nhỏ so với thành phần điện áp giáng trên điện kháng ( Ur  Ux), do đó thường không xét đến Ur và lấy Ux = UN. Vì vậy điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây là: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49    2 10 ,kV,kVAN dm b dm U U X S 3.3.2.3. Điện dẫn tác dụng Gb. Tổn thất tác dụng khi không tải của máy biến áp là: bdm GUP . 2 0  Vì vậy, điện dẫn tác dụng của máy biến áp là:  kVkW,, 10 13 2 0     dm b U P G 3.3.2.4. Điện dẫn phản kháng Bb Vì điện dẫn tác dụng Gb rât nhỏ so với điện dẫn phản kháng nên có thể cho rằng dòng điện không tải I0 chỉ chạy qua điện dẫn phản kháng Bb. Khi đó công suất từ hoá máy biến áp bằng:  kVA SI Q dm ,kV 100 .0 0  Trong đó I0 là dòng điện không tải phần trăm so với dòng định mức. Hơn nữa, công suất từ hoá bằng: bdm BUQ , 2 0  Nên:  kVkW,, 10 15 2 0   dm dm b U SI B Điện áp trong mạng điện sai lệch không nhiều so với điện áp định mức nên ta có thể dùng sơ đồ thay thế của máy biến áp hai cuộn dây như hình3 - 3 : . k R b D S 0 = D P 0 + j D Q 0 X b Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 Hình 3 - 3 Sơ đồ thay thế của máy biến áp 2 cuộn dây Trong đó (S0 là là phụ tải đặc trưng cho tổn thất không tải của máy biến áp, Rb, Xb là điện trở và điện kháng của máy biến áp, phần tử còn lại là một máy biến áp lý tưởng không có tổng trở nhưng có tỷ số biến áp k bằng tỷ số biến của máy biến áp thực, hay bằng tỷ số giữa điện áp danh định cao áp và điện áp danh định hạ áp: Tỷ số biến áp của máy biến áp lý tưởng này có thể được thay đổi bằng cách thay đổi bằng tay đầu phân áp cố định trên máy biến áp khi máy biến áp không vận hành. Máy biến áp phân phối thường có 2 loại: 3 nấc với mỗi nấc đạt độ thay đổi điện áp 5% và 5 nấc với mỗi nấc có độ thay đổi 2.5% điện áp. Điện áp tại điểm x là điện áp tại thanh cái hạ áp đã quy đổi về phía điện áp cao. Khi tính được điện áp tại điểm x ta sẽ tính được điện áp thực trên thanh cái hạ áp là: k U U xB . .  3.4 Sơ đồ tính toán lƣới phân phối, phƣơng pháp tính toán. 3.4.1 Sơ đồ lưới phân phối Lưới điện hiện tại vận hành chủ yếu là các thiết bị 3 pha hoặc nếu là phụ tải một pha thì cũng được phân bố tương đối đều trên cả 3 pha, vì vậy ta giả thiết lưới điện được vận hành trong chế độ đối xứng. Trong chế độ đối xứng dòng điện trong dây trung tính bằng 0, dòng điện, điện áp trên cả 3 pha như nhau, tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng là như nhau. Vì vậy sơ đồ thay thế để tính toán lưới điện đối xứng là sơ đồ một sợi. Lưới điện phân phối khu vực Hưng Yên cũng như hầu hết các khu vực khác đều sử dụng hệ thống điều áp dưới tải ở các trạm 110 (220)kV nên ta coi mỗi U HAđd CAđd U k = Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 xuất tuyến của trạm 110kV ( hay còn gọi là một lộ, một đường dây) là một đơn vị lưới phân phối độc lập để tính toán vì sự biến đổi dòng điện, điện áp của các xuất tuyến độc lập với nhau. Lưới phân phối được mô phỏng bằng thông số nút và thông số nhánh. Thông số nút chứa đựng điện áp nút và công suất cấp từ nút cho các phần tử ngoài lưới. Thông số nhánh bao gồm thông số điện trở, điện kháng, dòng điện, tổn thất điện áp của nhánh. Số nhánh được lấy theo số nút cuối. Trong một xuất tuyến của lưới phân phối thực tế thường gồm nhiều cấp điện áp như 35kV, 22kV, 10kV và 0.4kV. Để thuận tiện cho tính toán ta quy đổi thông số lưới về một cấp điện áp cơ sở, thường chọn quy đổi về cấp điện áp đầu nguồn của xuất tuyến theo công thức: + + Trong đó Z’ij: là tổng trở quy đổi về điện áp cơ sở của các phần tử nối giữa nút i và nút j; Zij: là tổng trở thực của phân tử đó; (k): là tích các tỷ số biến áp của các máy biến áp nối giữa cấp điện áp cơ sở và cấp điện áp thực của phân tử. Do điện áp thay đổi không nhiều so với giá trị định mức nên ta có thể lấy(k) _ bằng tỷ số điện áp định mức giữa hai cấp: Với Uđm thực: điện áp định mức thực của phân tử. Uđmcs: là điện áp định mức của điện áp cơ sở. Từ những kết quả phân tích trên, ta mô phỏng lưới phân phối như ví dụ dưới đây, Si là công suất tiêu thụ tại nút i (Do các phần tử ngoài lưới, bao gồm cả các phụ tải cao áp như động cơ cao áp, các thiết bị tiêu thụ điện áp cao) 2' ).( kZZ jjj  ).(' kUU jjij U P = đmcs U k đmthực Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Hình 3- 4 Sơ đồ lưới thực: 3.4.2 Tính toán tổn thất điện áp theo công suất. Hình 3 – 5 Sơ đồ thay thế của lưới thực: Xuất phát từ các số liệu có thể thu thập được, trong thực tế tính toán, thường dùng công suất tác dụng và công suất phản kháng. Công suất tác dụng và công suất phản kháng ở phụ tải ký hiệu là P2, Q2, . 2S , ở đầu nguồn là P1, Q1, 1.S ; U là điện áp dây. Hình 3- 6: Sơ đồ thay thế và đồ thị véc tơ. S 5 S 2 35/0,4kV 10/0,4kV 10/0,4kV 35/10kV 6 T 3 5 T 2 8 7 4 3 T 1 2 9 T 4 1 S 7 S 8 S 9 S 7 S 8 S 5 S 2 kT2 RbT2 XbT2 6 5 4 X 6 R 6 kT3 D S T2 RbT3 XbT3 X 5 D S T3 R 5 2 3 kT1 D S T1 RbT1 X 3 R 3 kT4 XbT4 RbT4 XbT1 S 9 7 8 1 X2 R 2 9 D S T4 d U D U . . . U 1 D . I U 2 0 . 2 I . U 2 P 2 + jQ 2 . 1 U 1 P 1 + jQ 1 Z U . . Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 Ta có: 222 cos3 IUP  222 sin3 IUQ  222 . jQPS  111 cos3 IUP  111 sin3 IUQ  111 . jQPS  222 QPS   PQarctg / Vì đường dây đồng nhất nên 1 = 2 = . Từ các công thức trên ta tính được: 1 1 2 2 33 cos U P U P I   kV , kVA, kV, 10U 3   U QXPR 310U    U QXPX Thành phần (U được sử dụng như độ sụt áp, có thể tính theo phần trăm của Uđm như sau:  2U% 100 %, kVA, , kV10dm dm U PR QX U U       (17) Trong lưới trung áp đến 35kV, tính gần đúng ta lấy U = Uđm của lưới điện, công suất lấy ở cuối đường dây phía phụ tải, (U tính theo (17) 3.4.3 Chế độ tính toán tổn thất điện áp trong lưới phân phối. 3.4.3.1 Các công thức áp dụng trong tính toán. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 Trong lưới phân phối đến điện áp 35kV do thành phần dung dẫn và điện dẫn rất nhỏ, có thể bỏ qua. Điên áp cũng dao đông không lớn quanh giá trị định mức nên thành phần U của tổn thất điện áp cũng rất nhỏ có thể bỏ qua. Do đó một đoạn lưới nằm giữa hai phụ tải liên tiếp có công suất đi qua là P và Q (hình dưới) có các công thức tính toán như sau: Hình 3 – 7.  kV , kVA, kV, 10U 3   U QXPR Hoặc.  kV , kVA, %, 10 U% 2    dmU QXPR Và 1, 2 là hai điểm đầu và cuối của đoạn lưới, dòng công suất đi từ 1 đến 2.  kV , kVAr,kW, kW, 10. 3 2 22    R U QP P dm  kV , kVAr,kW, kVAr, 10. 3 2 22    X U QP Q dm .maxPA  3.4.3.2. Các chế độ cần tính toán, phương pháp tính. Ta tính toán điện áp tại các phụ tải trên lưới ở hai thời điểm phụ tải cực đại và phụ tải cực tiểu. Chế độ tính toán này là tính ở chế độ max chung và min chung của lưới phân phối. Tức là lấy công suất của các phụ tải trong chế UU  21 U12 U 2 R, X U 1 2 1 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 độ này thay cho công suất max (min) của chúng để tính. Sử dụng phương pháp này để tính toán tổn thất điện áp ta sẽ xác định được điện áp trên phụ tải tại các thời điểm max và min của lưới phân phối. Theo các số liệu đo đạc thực tế ở trên ta nhận thấy rằng công suất tiêu thụ tại các phụ tải ở các thời điểm max và min tỷ lệ với điện năng tiêu thụ của phụ tải. Điều này là hợp lý bởi vì phụ tải liên tục tăng trưởng. Các máy biến áp phân phối khi thiết kế thường được tính để đáp ứng được mức độ tăng trưởng của phụ tải ít nhất là sau 5 năm, thường là sau 10 năm. Nếu chỉ tính sau 5 năm với mức tăng trưởng trung bình tại Hưng Yên là khoảng 18% mỗi năm thì sau 5 năm công suất yêu cầu của phụ tải đã tăng gần 2 lần. Như vậy công suất sử dụng khi mới đóng điện vận hành chưa tới 50% dung lượng tính toán. Trong lưới điện luôn bao gồm cả máy biến áp mới xây dựng và máy biến áp đã vận hành lâu năm vì vậy giữa dung lượng định mức của máy biến áp và công suất max, min không có tỷ lệ như nhau ở các máy biến áp khác nhau. Với giả thiết biểu đồ phụ tải gần như nhau trong cùng khu vực thì công suất tỷ lệ với điện năng tiêu thụ. Ta tính phân bố công suất trên các nhánh bằng cách lấy công suất tại thời điểm max (min) tại đầu nguồn phân chia cho các nhánh theo tỷ lệ điện năng tiêu thụ đã biết ở các thời gian gần với thời điểm tính toán. 3.4.4 -Ví dụ tính toán. Ví dụ tính tổn thất trên một đường dây có sơ đồ như sau: A T2 = 150 kWh T 1 35kV-T1 0kV-T1 6 7 T 2 4 T 3 5 1800-35/10,5kV 180-10/0,4kV 320-10/0,4kV S 4 TC35kV 3 2 1 AC50/8 4 km 3 km 3 km A T3 = 300 kWh A S4 = 400 kWh AC50/8 AC50/8 37kV Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 Thông số đầu nguồn: Công suất max: Pmax = 1000 kW. Công suất min: Pmin = 500 kW. Điện áp tại thời điểm max và min: Umax = Umin = 37kV. Hệ số công suất thời điểm max và min: cosmax = cosmin = 0.85. Thông số đường dây và phụ tải: - Các máy biến áp vận hành ở nấc điện áp định mức, các thông số còn lại như trên hình vẽ. Tra bảng: - Điện trở, điện kháng của dây AC50/8 : r0 = 0.59 /km x0 = 0.429 /km ( ở điện áp 35kV) x0 = 0.392 /km ( ở điện áp 10kV) -Thông số quy về phía cao áp của máy biến áp 1800-35/10,5kV: DPo = 2,42kW; DPn = 18,3kW; Un =7%; Io =5%  kVAkV,kW,, 103 2 2    dm dmN b S UP R  kVAkV,, 10 2  dm dmN b S UU X RbT1 = 18,3*35^2*10^3/1800^2 = 6.91898 XbT1 = 7*35^2*10/1800 = 47.63888  - Thông số quy về phía cao áp của máy biến áp 180-10/0.4kV: DPo= 0.53 kW; DPn = 3,15kW Un = 4.5 %; Io=2.4 % RbT2 = 3,15*10^2*10^3/180^2 = 9,72222  XbT2 = 4.5*10^2*10/180 = 25  Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 - Thông số quy về phía cao áp của máy biến áp 320-10/0,4kV: DPo=1,9 kW; DPn = 6,2kW ; Un% = 5,5 %; Io% = 7 %. RbT3 = 6,2*10^2*10^3/320^2 = 6,0546  XbT3 = 5,5*10^2*10/320 = 17,1875  Quy đổi điện trở điện kháng của các nhánh 10kV sang cấp điện áp đầu nguồn (35kV): Hệ số quy đổi: 5,3 10 35  dmcs dmthuc U U k  2 .. ' kZZ ijij   kUU ii  .. '  Trở kháng nhánh 2: R2 = r0*l2 = 0.59 *4 = 2,36  X2 = x0*l2 = 0.429*4 =1,716  Trở kháng nhánh 3: R3 = RbT1 = 4.42627  X3 = XbT1 = 26.79688  Trở kháng nhánh 4 và 5: Trở kháng thực R4 = R5 = r0*l4 = 0.59*3 = 1,77  X4 = X5 = x0*l4 = 0.392*3 = 1,176  Quy đổi sang điện áp 35kV:   2 4 5 R' R' 1,77* 3,5 21,6825      2 4 5 X' X' 1,176* 3,5 14,406    Trở kháng nhánh 6: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 Trở kháng thực R6 = RbT3 = 6,0546  X6 = Xb T3 = 17,1875  Quy đổi sang điện áp 35kV:    16885,745,3*0546,6' 26R Trở kháng nhánh 7: Trở kháng thực R7 = RbT2 = 9.72222  X7 = XbT2 = 25  Quy đổi sang điện áp 35kV:    09695,1195,3*7222,9' 27R    306,255,3*25' 27X * Tính hệ số biến áp của các máy biến áp ở cấp điện áp đầu nguồn (35kV): - Hệ số biến áp của máy biến áp T1 Quy đổi điện áp định mức phía hạ thế về 35 kV:   kVkUU 75,365,3*5,10' 22   Hệ số biến áp của T1: 952.0 75.36 35 1 Tk - Hệ số biến áp của máy biến áp T2 và T3: Quy đổi điện áp định mức phía cao thế về 35 kV:   355,3*10' 22  kUU  kV. Quy đổi điện áp định mức phía hạ thế về 35kV:   84.3638.0/10*5,3*4.0' 22  kUU  kV. Hệ số biến áp của T2 và T3:    210,54685,3*1875,17' 26 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 95.0 84.36 35 32  TT kk Mạch điện thay thế: Giải mạch điện thay thế: 1-Tổng điện năng tiêu thụ trên các phụ tải: A = A nút4 + A6 +A7 = 400 + 150 + 300 = 850kWh. 2-Điện năng truyền dẫn trên các nhánh: +ANhánh 7 = 150kWh. +ANhánh 6 = 300kWh. +ANhánh 5 = ANhánh 6 = 300kWh. +ANhánh 4 = ANhánh 7 + ANhánh5 + Anút4 = 150 + 300 + 400 = 850kWh. +ANhánh 3 = ANhánh4 = 850kWh. +ANhánh 2 = ANhánh 3 = 850kWh. - Công suất truyền dẫn trên các nhánh ở thời điểm max +Pmax nhánh 7 = Pmax * Anhánh 7/A = 1000 * 150/850 = 176,47 kW. Tương tự ta có: + Pmax nhánh6 = 352,94kW. + PmaxNhánh 5 = 352.94 kW. U = 37kV R5=21,6825 W X5=14,408 W S 6 S 7 S 4 kT2=0.95 R6=74,1688 W X6=210,5468 W 5 4 3 kT3=0.95 D S T2 R7=119,0969 W X7= 306,25 W X4=14,406 W D S T3 R4=21,6825 W 2 k3=0.952 D S T1 RbT1= 6,91898 W XbT1= 47,63888 W 6 7 1 X2=1.716 W R2=2.36 W Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 + Pmax nhánh 4 = 1000kW. + Pmax nhánh 3 = 1000kW. + Pmax nhánh 2 = 1000kW. - Công suất truyền dẫn trên các nhánh chế độ min: + Pmin nhánh 7 = Pmin * ANhánh 7/A = 500*150/850 = 88,23 kW. Tương tự ta có: + Pmin Nhánh 6 = 176,47 kW. + Pmin Nhánh 5 = 176,47 kW. + Pmin Nhánh 4 = 500 kW. + Pmin Nhánh 3 = 500kW. + Pmin Nhánh 2 = 500kW. Chế độ max có: -Tổn thất điện áp trên các nhánh trên các nhánh: Công thức tính:  kV , kVA, %, 10 U% 2    dmU QXPR Chế độ max: Umax Nhánh 2 =(1000*2,36 + [(1000/0,85)^2- 1000^2)^0,5] *1,716)/(10*35^2) = 0,27946 % Tương tự ta tính được Umax Nhánh 3 = 2,97493 % Umax Nhánh 4 = 2,49882 % Umax Nhánh 5 = 0,88193 % Umax Nhánh 6 = 5,89637374 % Umax Nhánh 7 = 4,44983 % Chế độ min: Umin Nhánh 2 =(500*2,36 + ((400/0,85)^2- 400^2)^0,5*1,716)/(10*35^2) = 0,13973393 % Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 Tương tự ta tính được Umin Nhánh 3 = 1,48746556 % Umin Nhánh 4 = 1,24940967 % Umin Nhánh 5 = 0,44096665 % Umin Nhánh 6 = 2,94818687 % Umin Nhánh 7 = 2,22479078 % - Điện áp tại các nút: Chế độ max: Umax Nút 1 = Umax Đầu nguồn = Umax = 37kV = 37*100/35 = 105,71429% UmaxNút 2 = Umax Nút 1 - Umax Nhánh 2 = 105,71429 % - 0,27946 % = 105,43483 % UmaxNút 3 = Umax Nút 2/kT - Umax Nhánh 3 = 105,43483 %/0,952 -2.97493% =107,7759 % Umax Nút 4 = Umax Nút 3 - Umax Nhánh 4 = 107,7759% - 2,49882 % = 105,2771% Umax Nút 5 = Umax Nút 4 - Umax Nhánh 5 = 105,2771% - 0,88193 % = 104,39519 % Umax Nút 6 = Umax Nút 5/kT3 - Umax Nhánh 6 = 104,39519 %/0,95 – 5,89637374 % = 103,9933 % Umax Nút 7 = Umax Nút 4/kT2 – Umax Nhánh 7 = 105,2771%/0,95 – 2,22479078 % = 108,59320 % Chế độ min: Umin Nút 1 = Umin Đầu nguồn = Umin = 37kV = 37* 100/35 = 105,71429% Umin Nút 2 = Umin Nút 1 - Umin Nhánh 2 = 105,71429% - 0,13973393 % = 105,574556 % Umin Nút 3 = Umin Nút 2/kT1 - Umin Nhánh 3 = 105,574556 %/0,952 – 1,48746556 % = 109,4101 % Umin Nút 4 = Umin Nút 3 - Umin Nhánh 4 = 109,4101 % - 1.24940967 % = 108,16076 % Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 Umin Nút 5 = Umin Nút 4 - Umin Nhánh 5 = 108,16076 % - 0,44096665 % = 107,7198% Umin Nút 6 = Umin Nút 5/kT3 - Umin Nhánh 6 = 107,7198%/0,95 – 2,94818687 %= 110,441% Umin Nút 7 = Umin Nút 4/kT2 – Umin Nhánh 7 = 108,16076 %/0,95 – 2,22479078 % = 111,62864% -Kiểm tra CLĐA: Công thức áp dụng: Với phụ tải hạ áp có tính đến tổn thất điện áp trên lưới hạ thế:   11 UUHU BH  0%  UB1  5%   22 UUHU BH  2,5%  UB2  5% Với phụ tải không tính đến tổn thất điện áp trên lưới hạ thế:   1 UUU B  -5%  UB1  5%   2 UUU B  -5%  UB2  5% Kiểm tra độ lệch điện áp tại các nút có phụ tải, tức là có điện năng tiêu thụ: nút 4, nút 6, nút 7: - Độ lệch điện áp tại nút 4 (phụ tải cao áp) : Umax Nút 4 = 105,71429% - 100% = 5,71429 % > 5%  U1> (Điện áp chế độ max lớn hơn quy định) Umin Nút 4 = 108,16076 % - 100% = 8,16076% > 5%  U2> (Điện áp chế độ min lớn hơn quy định) - Độ lệch điện áp tại nút 6 (Có tổn thất trên lưới hạ áp) : Umax Nút 6 = 103,9933 % - 100% = 3,9933 % (Điện áp chế độ max nhỏ hơn quy định) Umin Nút 6 = 110,441% -100% = 10,441 % > 5%  U2> (Điện áp chế độ min lớn hơn quy định) Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 - Độ lệch điện áp tại nút 7 (có tổn thất trên lưới hạ áp) : Umax Nút 7 = 108,59320 % - 100% = 8,5932 % > 5%  U1> (Điện áp chế độ max lớn hơn quy định) Umin Nút 7 = 111,62864% - 100% = 11,6284 % > 5%  U2> (Điện áp chế độ min lớn hơn quy định) -Tính chỉ tiêu tổnq quát (CTTQ): Công thức áp dụng: 2 1 1 1 1 2 2 2                                UUU UUU U Y B (6) 2 2 2 2 2 2 2 2                                UUU UUU U Y B (7) -Tính CTTQ cho phụ tải ở nút 4:       2 41 78,1*2055 2 055 5,714292                      Y = (2*(5,71429)/(10-2*1,78))^2 = 3,14929     2 42 78,1*2055 2 0)5(5 8.160762                      Y = (2*(8,16076)/(10-2*1,78))^2 = 6,42317 Y(4) = Y1(4) + Y2(4) = 9,57246 -Tính CTTQ cho phụ tải ở nút 6: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64       2 61 78,1*2555 2 555 3,99332                      Y =(2*(3,9933-(5-5+5)/2)/(5+5-5-2*1,78))^2= 4,30159     2 62 78,1*25.255 2 5,2)5(5 10,4412                      Y = 21,76672 Y(6) = Y1(6) + Y2(6) = 25,96879 -Tính CTTQ cho phụ tải ở nút 7:       2 71 78,1*2555 2 555 8,59322                      Y =(2*(8,5932-(5-5+5)/2)/(5+5-5-2*1.78))^2= 71,6186     2 72 78.1*25.255 2 5.2)5(5 11.62842                      Y = 27,75417. Y(7) = Y1(7) + Y2(7) = 99,37277            7 7 6 6 4 4 1 )()( Y A A Y A A Y A A IYIY N     = 400/850*9,67246 + 300/850*25,96879 + 150/850*99,37277 = 24,10412. Tiếp theo ta sẽ tiến hành lần lượt các biện pháp điều chỉnh điện áp: - Điều chỉnh điện áp đầu nguồn, lặp lại các tính toán trên, xác định điện áp tối ưu ở chế độ max và chế độ min. Điện áp tối ưu tương ứng với CTTQ nhỏ nhất. - Kiểm tra CLĐA (chất lượng điện áp) nếu chưa đạt tiến hành các biện pháp khác như điều chỉnh nấc phân áp máy biến áp trung gian, điều chỉnh đầu phân Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 áp máy biến áp phân phối, thay dây, bù phản kháng… Mỗi một điều chỉnh đều cần tính lại CTTQ và kiểm tra CLĐA nên số lượng tính toán rất nhiều, không thể tính bằng tay ngay cả với một ví dụ đơn giản như trên. Nhận xét: Với lưới phân phối thực tế, mỗi xuất tuyến có hàng trăm nút thì khối lượng tính toán rất lớn. Không thể tính bằng tay, nhưng các phép tính hầu hết chỉ là lặp lại nên dễ dàng lập thành chương trình máy tính. 3.5 Thuật toán và chƣơng trình tính. Chương trình tính điện áp lưới phân phối được sử dụng để tính cho từng xuất tuyến hoặc đồng thời các xuất tuyến cấp cho một khu vực cấp điện cho các phụ tải có biểu đồ phụ tải tương đối giống nhau. Chương trình gồm các phần sau: 1-Nhập các thông số vào bảng số liệu chuẩn. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 - Nhập thông số điện trở, điện kháng của dây dẫn tương ứng với mã hiệu dây và cấp điện áp. - Nhập thông số các máy biến áp, tính toán các thông số điện trở, điện kháng, hệ số biến áp. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 2-Nhập số liệu mô tả cấu trúc lưới - Nhập số liệu nút: Điện năng tiêu thụ của phụ tải ngoài lưới nối vào nút. - Nhập thông số nhánh: mã hiệu và chiều dài dây dẫn hoặc mã hiệu máy biến áp, cấp điện áp vận hành. - Mô tả cấu trúc lưới bằng liên kết nút đầu, nút cuối. Các nút được đặt tên tuỳ ý, song không được trùng tên, liên kết các nút đúng theo sơ đồ, không tạo mạch vòng, không đứt đoạn. - Liên kết tính toán thông số. - Tính sơ đồ thay thế, mô phỏng đường dây bằng các nút và nhánh, tên nhánh đượclấy theo nút cuối. Thông số nhánh được mô phỏng như R và X nối tiếp, trị số phụthuộc chiều dài và thông số của dây đẫn. Máy biến áp được coi như một nhánh đặc biệt có các thông số R, X và hệ số biến áp phụ thuộc thông số của máy biến áp. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 3-Tính tổn thất điện áp và điều chỉnh tối ưu điện áp. -Tính phân bố dòng công suất theo tỷ lệ điện năng tiêu thụ. Chương trình nhận dạng lưới sẽ tự động dò tìm nút đầu, nút cuối tạo ra liên kết các nhánh của lưới, lập thành sơ đồ thay thế của đường dây và tính công suất truyền dẫn trên từng đoạn nhánh. -Tính tổn thất điện áp dựa trên công suất truyền tải trên từng nhánh và thông số của nhánh. -Tính điện áp trên các nút bằng hiệu số của điện áp đầu nguồn và tổng sụt áp trên các nhánh nối từ nguồn đến nút đang xét. -Tính chỉ tiêu tổng quát, thay đổi nấc phân áp ở các nhánh có máy biến áp để chọn nấc tối ưu. -So sánh giá trị điện áp tại các hộ tiêu thụ với các chỉ tiêu CLĐA. Kết luận về chất lượng điện áp tại các hộ tiêu thụ. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 Sơ đồ chương trình được mô tả ở trang sau. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 Nhập số liệu chuẩn Bảng thống số MBA. - Thông số định mức BA. - Tính trở, kháng MBA. Nhập số liệu mô tả cấu trúc lưới. - Tên đường dây và Điện áp đầu nguồn Tính và điều chỉnh điện áp tối ưu - Tính quy đổi trở, kháng các nhánh về cấp điện áp đầu nguồn. - Lập sơ đồ thay thế. - Ra màn hình. Bảng số liệu nút – nhánh. - Sơ đồ liên kết nút – nhánh. - Thông số nhánh: Đường dây hoặc MBA. - Thông số nút: Điện năng tiêu thụ tại nút và Công suất bù phản kháng Chọn đường dây cần tính - Ra máy in Ghi vào bảng số liệu nút – nhánh. Nhập thông số đầu nguồn. - ( PMax, PMin; cosMax, cosMin) - Các tiêu chuẩn CLĐA. - Nhận dạng cấu trúc lưới theo liên kết nút đầu – nút cuối. - Tính lượng điện năng truyền tải trên các nhánh. - Tính công suất truyền tải trên các nhánh. - Tính tổn thất điện áp trên các nhánh ở thời điểm Max, Min. - Tính điện áp tại các nút ở thời điẻm Max, Min. - Tính điều chỉnh điện áp tối ưu đầu phân áp của các MBA. - In kết quả tính. - Kiểm tra CLĐA. SƠ ĐỒ KHỐI CHƯƠNG TRÌNH TÍNH Bảng số liệu trở, kháng đường dây. Số liệu điện trở, điện kháng các loại dây dẫn với các cấp điện áp . Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 71 Trong chương trình có sử dụng giải thuật nhận dạng lưới điện phân phối để tiện dụng với lưới điện vận hành thực tế có nhiều nhánh, nút. Việc sử dụng các giải thuật này sẽ làm đơn giản cho việc nhập số liệu nút - nhánh do không phải đăng ký trước số lượng nhánh, nút và ký hiệu nút cũng như thứ tự nhập số liệu không cần phải theo quy luật. Do đặc điểm của lưới điện phân phối là không có mạch vòng kín nên sự liên kết giữa nút đầu và nút cuối cùng với thông số của đoạn nhánh nối giữa hai nút đó đủ để vẽ sơ đồ toàn bộ lưới điện. Sau đây tác giả trình bày cụ thể giải thuật tính điện năng, công suất và giải thuật tính điện áp nút. 1- Giải thuật tính điện năng, công suất nhánh. Ý tưởng giải thuật: - Lưới phân phối không có mạch vòng kín, nó gồm rất nhiều nút, đoạn nhánh liên kết với nhau. Có thể hình dung lưới như một cây giao với thân là đường trục, các nhánh tương ứng với các nhánh của lưới điện, các mắt nối như các nút, gốc cây tương ứng với nút đầu nguồn. Thuật toán sẽ tiến hành bẻ dần các nhánh từ ngoài vào trong đến khi hết nhánh thì kết thúc chương trình. Ta có thể xét thuật toán nhận dạng lưới phân phối, tính điện năng, công suất truyền dẫn trong nhánh theo cách tính từ dưới lên hay từ nút cuối về đầu nguồn như sau: Các bước thực hiện: 1- Duyệt từ đầu đến cuối dữ liệu, xác định một đoạn nhánh cuối của lưới. 2-Tính toán các thông số năng lượng của nhánh cuối như điện năng, công suất truyền dẫn, tổn thất điện năng …trên nhánh cuối và ghi vào dữ liệu. 3- Đọc thông số năng lượng trên đoạn nhánh cuối vừa tính vào biến. 4- Xoá nhánh cuối ra khỏi chương trình. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 72 5- Chuyển tiếp các thông số năng lượng của cuối lên đoạn nhánh trên nối trực tiếp đến nhánh cuối bằng cách cộng giá trị của biến vào giá trị thông số năng lượng của nhánh, ghi vào dữ liệu. 6- Quay trở lại bước 1 nếu không xác định được nhánh cuối (đã xoá toàn bộ các nhánh ra khỏi chương trình) thì thoát khỏi chương trình. 7- Nạp lại toàn bộ file dữ liệu, tiến hành tính toán các phần khác. Lưu đồ của giải thuật này được trình bày ở trang sau. Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ khoá 8 - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 73 n đầu as string. n cuối as string sum A, sinAnh as string + Mở bảng sinhAnh trong field dữ liệu Set rs = db.Open Record set (SQL) + Xoá số liệu cũ: Anh = 0; Cs = 0 + Chuyển về bản ghi đầu tiên. Rs.Move first Tìm bản ghi có Cs = 0. Find First “ Cs = 0 ” Không thấy rs.No match Kết thúc. END SUB Đọc tên nút cuối vào biến. n cuối = rs.Fields(nc) Tìm nhánh có nút đầu = ncuối và Cs = 0 trong bảng sinhAnh Không thấy rs.No match Đúng TRUE Sai FALSE Sai FALSE + Gọi chương trinh con tính điện năng nhánh. Call Anh (sinAnh) +