Đề tài : Nghiên cứu đánh giá lưới điện trung áp khu vực tỉnh thái nguyên đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới khu vực

Đề tài Nghiên cứu đánh giá lưới điện trung áp khu vực tỉnh thái nguyên đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới khu vực thuộc công trình nghiên cứu khoa học cấp bộ Nội dung chủ yếu của đề tài là nghiên cứu thực trạng của lưới i điên trung áp tỉnh Thái Nguyên, nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện năng Trong quá trình triển khai đề tài, đội ngũ giảng viên- giáo viên nhà trương đã thu được một số kết quả phục vụ hiệu quả cho công tác đào tạo của nhà trường và nâng cao chất lượng đội ngũ. giáo viên

TổNG KếT đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ

Nghiên cứu đánh giá lưới điện trung áp khu vực tỉnh Thái Nguyên Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới khu vực, ứng dụng kết quả nghiên cứu

phục vụ công tác đào tạo của nhà trường

nguyễn chí nhân

7925

BỘ CễNG THƯƠNG

trường cao đẳng công nghệ và kinh tế công nghiệp

-[o\ -Báo cáo tổng kết

đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ

Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới khu vực, ứng dụng kết quả nghiên cứu phục vụ công tác đào tạo của nhà trường

Thực hiện theo Hợp đồng số 094.09 RD/HĐ-KHCN ngày 04 tháng 3 năm 2009 giữa Bộ Công Thương và Trường cao đẳng Công nghệ

và Kinh tế Công Nghiệp

1 Hà Văn Cõn Thạc sỹ – Hiệu trưởng

2 Nguyễn Thanh Lành Nhà giỏo ưu tỳ - Thạc sỹ

3 Đặng Văn Cừ Thạc sỹ – Phú Hiệu trưởng

4 Nguyễn Tuấn Hải Thạc sỹ – Phú Hiệu trưởng

5 Nguyễn Chớ Nhõn ThS Thiết bị mạng và Nhà mỏy điện

Chủ nhiệm đề tài

6 Trần Văn Đoàn ThS Tự động hoỏ

7 Đặng Hoài Nam ThS Thiết bị mạng và Nhà mỏy điện

8 Vũ Anh Tuấn ThS Tự động hoỏ

9 Nguyễn Thị Kim Liờn Cử nhõn kế toỏn

Chương 2: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng

điện năng cho lưới điện Thái Nguyên

chế độ làm việc của mạng và Thiết bị điện

24

2.6 Điều chỉnh tối ưu độ lệch điện áp 38

2.10.1 Phân bố công suất và tổn thất kỹ thuật trên lưới 59

2.10.2 Đánh giá thực trạng, khả năng mang tải, phân tích tình hình

quản lý vận hành, tổng hợp các ưu khuyết điểm của hệ thống

lưới điện phân phối

61

cao CLĐA một số đường dây lưới điện Thái Nguyên

64

Chương 3: ứng dụng kết quả nghiên cứu nâng cao chất

lượng đào tạo của nhà trường

67

điện và học phần Lưới điện hệ cao đẳng và TCCN

68

3.2.4 Bài toán đánh giá kết quả bù công suất phản kháng 75

Lời nói đầu

Sự nghiệp giáo dục và đào tạo luôn được sự quan tâm của Đảng, nhà nước và toàn thể xã hội Đặc biệt trong bối cảnh hoà nhập quốc tế ngày càng sâu, rộng như hiện nay Trên thực tế đã có nhiều hội nghị, hội thảo đã được tổ chức nhằm tìm các giải pháp nâng cao chất lượng đào tạo, đặc biệt là chất lượng đào tạo nguồn nhân lực có tay nghề phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá,

hiện đại hoá đất nước

Có thực trạng là một số cơ sở đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật chưa đáp ứng được yêu cầu của doanh nghiệp, một số trường chủ yếu đào tạo về lý thuyết, chưa cập nhật kịp thời các tiến bộ kỹ thuật trong thực tế vào giảng dạy Lực lượng giảng viên trong các trường cao đẳng, đại học phần lớn tuy được

đào tạo cơ bản tại các cơ sở đào tạo có chất lượng cao, song nếu không thường xuyên cập nhật các tiến bộ kỹ thuật mới, không thường xuyên nghiên cứu thực

tế sẽ dẫn đến tình trạng giảng dạy lý thuyết suông và tụt hậu về kiến thức

Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng đào tạo

Nhận thức rõ vai trò và chất lượng của đội ngũ giảng viên- giáo viên là nhân tố quyết định chất lượng của quá trình đào tạo, trường Cao đẳng Công nghệ và Kinh tế Công nghiệp luôn quan tâm tạo mọi điều kiện thuận lợi để các giảng viên- giáo viên trong nhà trường học tập, nghiên cứu khoa học để nâng cao trình độ moi mặt Đặc biệt nhà trường luôn khuyến khích cập nhật các tiến

bộ kỹ thuật trên thực tế vầo giảng dạy, động viên, khuyến khích các nghiên cứu khoa học thực tế, gắn đào tạo với thực tế nhằm mục tiêu đào tạo lực lượng

lao động có kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu của xã hội

Năm 2009 được sự cho phép của Bộ Công Thương, nhà trường đã triển khai nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu đánh giá lưới điện trung áp khu vực tỉnh Thái Nguyên Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới khu vực, ứng dụng kết quả nghiên cứu phục vụ công tác đào tạo của nhà trường.” Nội dung chủ yếu của đề tài là nghiên cứu thực trạng của lưới điên trung

áp tỉnh Thái Nguyên, nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện năng

cho mạng điện trung áp, nghiên cứu ứng dụng kết quả vào công tác đào tạo nhằm nâng cao chất lượng đào tạo

Trong quá trình triển khai đề tài, đội ngũ giảng viên- giáo viên nhà trường đã thu được một số kết quả phục vụ hiệu quả cho công tác đào tạo của nhà trườngvà nâng cao chất lượng đội ngũ

Mặc dù đã hết sức cố gắng, song chắc chắn đề tài còn nhiều hạn chế Trường Cao đẳng Công nghệ và Kinh tế Công nghiệp rất mong được sự góp ý của các thầy trong hội đồng cấp Bộ, các bạn đồng nghiệp và của các độc giả

Xin trân trọng cảm ơn!

A Phần mở đầu

I Tính cấp thiết của đề tài

Trong giai đoạn công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước hiện nay, đảm bảo các nguồn năng lượng phục vụ cho công nghiệp và sinh hoạt là vấn đề lớn

được toàn xã hội quan tâm, đặc biệt là điện năng Trong thời gian tới nước ta đã

có chiến lược xây dựng các nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện và nhà máy điện hạt nhân Song trong giai đoạn trước mắt hệ thống điện nước ta vẫn đứng trước nguy cơ thiếu điện, nhất là vào các tháng mùa khô Mặt khác lưới điện trung áp trong hệ thống điện nước ta phần lớn được xây dựng trước đây với các thiết bị chưa thật sự hiện đại, cùng với việc phát triển nhanh chóng của các phụ tải, qua thời gian sử dụng nhiều hệ thống lưới trung áp đã có dấu hiệu không đảm bảo chất lượng điện năng Vì vậy việc nghiên cứu các lưới trung áp để tìm ra phương pháp vận hành phù hợp, nâng cao chất lượng điện năng luôn là đòi hỏi thường xuyên đối với các nhà quản lý lưới điện và các hộ tiêu thụ đIện

Chính vì các lý do trên đề tài “Nghiên cứu đánh giá lưới điện trung áp khu vực tỉnh Thái Nguyên Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới khu vực, ứng dụng kết quả nghiên cứu phục vụ công tác đào tạo nhà trường” Đã được tập thể cán bộ, giảng viên- giáo viên trường Cao đẳng Công nghệ và Kinh tế Công nghiệp triển khai nghiên cứu sau khi được sự cho phép của Bộ Công Thương

Khi đề tài hoàn thành sẽ góp phần nâng cao kiến thức thực tế của đội ngũ giảng viên- giáo viên các chuyên ngành điện đồng thời tăng cường tài liệu giảng dạy, nghiên cứu cho các ngành đào tạo của nhà trường Đồng thời kết quả của đề tài là cơ sở quan trọng để nhà trường đổi mới nội dung môn học, phương pháp giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng tốt các yêu cầu của xã hội

II Mục đích của đề tài

Quá trình nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh điện áp trong lưới điện trung áp giúp cho giảng viên nắm được thực tế việc áp dụng các phương pháp

điều chỉnh điện áp hiệu quả, giúp cho giảng viên Nhà trường vững vàng hơn về chuyên môn đồng thời có điều kiện cập nhật các kiến thức thực tế để đưa vào giảng dạy Giúp cho giảng viên không bị tụt hậu về thực tế, kích thích sự sáng tạo trong đội ngũ giảng viên Góp phần nâng cao chất lượng đội ngũ giảng viên Thông qua các nghiên cứu này sẽ hình thành phong cách NCKH từ thực tế, giúp cho trình độ thực tế của đội ngũ giảng viên được nâng cao, đồng thời giúp cho kiến thức đào tạo tại các trường tiến kịp với các tiến bộ kỹ thuật trên thực tế Việc nghiên cứu thực tế trong quá trình vận hành lưới điện để cải tiến đề cương chương trình, phương pháp giảng dạy giúp cho quá trình đào tạo của Nhà trường sát thực tế hơn, tạo tiền đề cho sự liên kết giữa các doanh nghiệp với các nhà trường trong đào tạo, góp phần giải quyết các khó khăn về nguồn nhân lực

có trình độ Giúp cho việc vận hành lưới điện hiệu quả hơn đảm bảo chất lượng

điện năng cung cấp cho các hộ phụ tải điện

Việc cải tiến đào tạo theo hướng nhà trường kết hợp với doanh nghiệp, đào tạo theo yêu cầu của doanh nghiệp sẽ tạo hứng thú cho sinh viên, đồng thời đây là thử nghiệm để tiến tới phát triển loại hình đào tạo chuyên sâu phục vụ cho những

doanh nghiệp cụ thể

III Giới hạn nghiên cứu của đề tài

Đề tài tập trung nghiên cứu thực trạng lưới điện trung áp tỉnh Thái Nguyên cả về kết cấu và chất lượng điện năng, đồng thời nghiên cứu một số phương pháp đIều chỉnh điều áp trong lưới trung áp Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện trung áp tỉnh Thái Nguyên

Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên cao đẳng các chuyên ngành Điện đáp ứng yêu cầu của xã hội

IV Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu xây dựng đề cương

- Nghiên cứu thực trạng lưới điện trung áp tỉnh Thái Nguyên

- Nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh điện áp hiệu quả trong lưới điện trung áp Thái Nguyên

- Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lưới điện trung áp Thái Nguyên

- Nghiên cứu giải pháp gắn đào tạo sinh viên cao đẳng các chuyên ngành

Điện với yêu từ thực tế

- Nghiên cứu phương pháp tính toán điều chỉnh chất lượng điện áp và xây dựng chương trình tính toán

- Tính toán và đề xuất các giải pháp cải thiện chất lượng điện áp Thái

+ Nghiên cứu tài liệu về phương pháp điều chỉnh điện áp hiệu quả đang áp dụng tại Thái Nguyên và các giải pháp nâng cao chất lượng cho các phương pháp

+ Nghiên cứu chương trình, đề cương các môn học ngành Công nghệ Kỹ thuật điện; ngàng Quản lý – vận hành hệ thống điện theo hướng đào tạo đáp ứng yêu cầu thực tế

B NỘI DUNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN THÁI NGUYÊN

1.1 Cấu trúc hiện tại của lưới điện Thái Nguyên và phương hướng phát triển trong tương lai:

Thái nguyên là một tỉnh miền núi trung du, nằm trong vùng trung du và miền núi Bắc bộ, diện tích tự nhiên 3.562,82 km2, dân số hiện nay là 1.246.000 người Thái Nguyên là một tỉnh không lớn, chiếm 1,13% diện tích và 1,45% dân số so với cả nước Thái Nguyên tiếp giáp với tỉnh Bắc Cạn ở phía bắc, phía tây giáp Vĩnh Phúc và Tuyên Quang, phía đông giáp các tỉnh Lạng Sơn và Bắc Giang và phía nam giáp Thủ đô Hà Nội Thái Nguyên có địa hình đa dạng bao gồm các khu vực trung du và các vùng núi

Thái Nguyên là một thành phố công nghiệp, tỷ trọng điện sản xuất công nghiệp chiếm khoảng 72% so với tổng điện năng tiêu thụ Lưới điện phân phối hiện nay ở Thái Nguyên là lưới điện có điện áp dưới 110kV, sử dụng các cấp điện áp thông dụng như 35, 22, 10, 6kV có trung tính cách ly, trung tính nối đất trực tiếp hoặc gián tiếp qua máy biến áp tạo trung tính hoặc cuộn dập hồ quang ( cuộn Pertecxen) Lưới điện phân phối vận hành theo chế độ mạng điện hở (hình tia hoặc phân nhánh) hoặc mạch vòng nhưng vận hành hở, độ dài mỗi xuất tuyến thường không đến 100km Nguồn cấp cho các xuất tuyến phân phối chủ yếu do các trạm 110kV hoặc 220kV và các trạm trung gian 35/10kV, 35/6kV cung cấp Do các điều kiện về địa lý, kinh tế, mức độ yêu cầu cung cấp điện của phụ tải nên lưới phân phối ở các khu vực khác nhau rất khác nhau về mật độ phụ tải, chiều dài đường dây, công suất truyền dẫn cũng như tổn thất điện áp, điện năng và độ tin cậy cung cấp điện

Lưới điện phân phối ở khu vực Thái Nguyên có thể đại diện cho lưới phân phối nói chung vì nó gồm nhiều khu vực có tính chất phụ tải đa dạng: phụ tải công nghiệp tập trung, phụ tải sinh hoạt và sản xuất nhỏ ở đô thị, phụ tải nông thôn, phụ tải sinh hoạt miền núi Lưới 35kV và 22kV được cấp trực tiếp

từ các trạm 110kV hoặc 220kV Với cấp điện áp 10kV và 6kV, một số đường dây được cấp trực tiếp từ các trạm 110kV cho các phụ tải cao áp hoặc khu công nghiệp tập trung, phần còn lại từ các trạm trung gian 35/6kV hoặc 35/10kV

Khu vực Thái Nguyên hiện có 7 trạm 110kV là các trạm Lưu Xá, Sông Công, Đán, Gò Đầm, Gia Sàng, Phú Lương, Quang Sơn và 01 trạm 220kV là trạm Thái Nguyên Các trạm 110kV và 220kV 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 110kV và 220kV còn có 15 trạm trung gian 35/6kV hoặc 35/10kV 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 phụ tải và điện áp đầu nguồn cấp từ các trạm 110kV Phụ tải của các trạm 110kV 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 3 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 chênh lệch nhau lớn nên các xí nghiệp, nhà máy sử dụng công suất lớn thường sản xuất vào giờ

chênh lệch lớn song đồ thị phụ tải toàn trạm khu vực hoặc toàn tỉnh tương đối bằng phẳng

Do nhu cầu sản xuất phát triển nên lưới điện tỉnh Thái Nguyên có mức tăng trưởng khá lớn, bình quân trong 5 năm gần đây là 24% mỗi năm Với mức

độ tăng trưởng như vậy và căn cứ nhu cầu sử dụng điện của các dự án đang và

sẽ triển khai, từ nay đến năm 2015 sẽ phải xây dựng thêm 04 trạm biến áp 110kV so với 7 trạm hiện có Để đáp ứng yêu 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, 220kV bằng cách thay thế các thiết bị cũ bằng những thiết bị có công nghệ tiên tiến như máy cắt khí SF6, máy cắt chân không và các rơle bảo vệ kỹ thuật số Điện áp trung thế cũng có sự thay đổi về

cấp điện áp, sẽ chú trọng phát triển lưới điện trung áp ở cấp điện áp 35kV và

22kV hạn chế xây dựng các đường dây 6kV hoặc 10kV Cấp điện áp 6kV và

10kV 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

1.2 Các thông số vận hành của lưới điện Thái Nguyên

Thông số phụ tải tỉnh Thái Nguyên 8 tháng đầu năm 2009

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 sản xuất Vào các ngày thứ bảy

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 10h00 tăng mạnh và lớn hơn cao điểm tối Do có nhiều cơ sở sản

xuất làm 3 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 Gò Đầm,

Lưu Xá, Sông Công, Đán… trên các đường dây xuất tuyến của trạm và tại các

trạm trung gian 35/10kV, trạm hạ áp 35/0,4kV và 6/0,4kV trên một số đường

dây của trạm Phú Bình, Phố Cò

Bảng 1: PHỤ TẢI TRUNG BÌNH TỈNH THÁI NGUYÊN

Đồ thị phụ tải trung bình 1 ngày đêm của tỉnh Thái Nguyên

Đồ thị điện năng tiêu thụ tỉnh Thái Nguyên trong tháng 8 năm 2009

Đồ thị phụ tải trung bình các đường dây 35kV của trạm 110kV

Đồ thị phụ tải trung bình 1 ngày đêm các đường dây 35kV của

trạm 110kV Lưu Xá trong tháng 8 năm 2009

Đồ thị phụ tải trung bình 1 ngày đêm tại trạm 110kV Lưu Xá

Bảng 1-4: THÔNG SỐ PHỤ TẢI TRUNG BÌNH 1 NGÀY ĐÊM CÁC ĐƯỜNG

DÂY 22kV CỦA TRẠM 110kV LƯU XÁ TRONG THÁNG 8/2009

Giờ U 22kV (kV) I 471 (A) I 473 (A) I 475 (A)

Đồ thị phụ tải trung bình 1 ngày đêm của các đường dây 22kV

tại trạm 110kV Đán trong tháng 8 năm 2009

Bảng 1-5: THÔNG SỐ PHỤ TẢI TRUNG BÌNH 1 NGÀY ĐÊM CÁC ĐƯỜNG

DÂY 22kV CỦA TRẠM 110kV ĐÁN TRONG THÁNG 8/2009

Giờ U 22kV (kV) I 472 (A) I474 (A) I 476 (A) I 478(A)

Đồ thị phụ tải trung bình 1 ngày đêm các đường dây của trạm

trung gian 35/10kV Phú Binh trong tháng 8 năm 2009

Đồ thị phụ tải trung bình trong 1 tuần của đường dây 371 tại

trạm 110kV Sông Công trong tháng 8 năm 2009

Bảng 1-6: Số liệu đo được trên thanh cái 0,4kV của các trạm thuộc

đường dây 972 Phố Cò

Điện áp hạ thế (V) vào giờ cao

điểm

Điện áp hạ thế (V) vào giờ thấp

điểm

Độ lệch

điện áp 0,4 kV ở chế độ Max (%)

Độ lệch

điện áp 0,4 kV ở chế độ Min (%)

điều kiện là việc bình thường như: Xãm Chïa, §¾c S¬n II, Nam Th¸i…

1.3 Đánh giá tình hình vận hành của lưới điện Thái Nguyên:

Qua các thông số đo đạc ở trên ta có nhận xét sau:

- 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 220(110)kV tương đối bằng phẳng

- Công suất sử dụng cũng như điện năng tiêu thụ vào các ngày nghỉ như thứ 7 và 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

- Tổn thất điện áp trên các đường dây 0,4 kV là khá cao

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 Thái Nguyên

Ta nhận thấy chất lượng điện năng không đồng đều ở các khu vực khác nhau

Các khu công nghiệp nặng như Gang thép, khu công nghiệp Sông Công,

Gò Đầm 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 biến áp

Các khu vực phụ tải sinh hoạt đồ thị, công sở như thành phố Thái Nguyên, trung tâm các thị xã, thị trấn chất lượng điện năng đạt yêu cầu

Khu vực nông thôn, miền núi, 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 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 thành phố Thái Nguyên và trung tâm các thị xã, 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 220(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, miền núi độ lệch điện áp không đạt yêu cầu Nguyên nhân

do điện áp đầu nguồn các trạm 220(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 (33/10kV hoặc 35/6kV) 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 220(110)kV không phù hợp ở các chế độ max, min, nhưng với cấp điện áp 6kV và 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 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

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Từ các số liệu đã có ta thấy rằng các mạng điện trung và hạ áp có độ lệch điện áp khá lớn do đó 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

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 → 6(10)kV → 0.4kV] và đề xuất các biện pháp cải tạo để nâng cao chất lượng điện áp ở các chương 2 và 3 của đề tài

Chương ii : nghiên cứu các giảI pháp nâng cao chất lượng điện năng cho lưới điện tháI nguyên

- Độ tin cậy cung cấp điện

- Hiệu quả kinh tế

Chất lượng điện áp là một chỉ tiêu quan trọng trong tiêu chuẩn chất lượng điện năng, nó được đánh giá bởi các chỉ tiêu sau:

- Độ lệch điện áp trên cực của thiết bị dùng điện so với điện áp định mức

độ như: sự không đồng đều về tần số do sự biến đổi tần số ở các lò trung, cao tần sinh ra, sự không tuyến tính của hệ thống hoặc trở kháng phụ tải, các xung nhọn do các thu lôi sinh ra lan truyền trong hệ thống làm méo dạng điện áp Các trường hợp này được mô tả trong hình sau

Hình 2.1 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

Để ngăn ngừa các hiệu ứng có hại cho thiết bị và cho hệ thống cung cấp

điện ở mỗi quốc gia đều có các qui định cụ thể cho độ sai lệch các chỉ tiêu chất lượng điện áp Theo đó 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, tất cả các thông số này có dung sai phải nằm trong giới hạnh chấp nhận được Các tiêu chuẩn luôn luôn được phát triển hợp

lý để đáp lại sự phát triển của kỹ thuật, kinh tế và chính trị

Tiêu chuẩn chất lượng điện áp của Châu Âu và Việt Nam:

- Tiêu chuẩn châu Âu EN50160 (Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu):

Về điện áp: Dải biến đổi giá trị hiệu dụng 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 Trong thời gian chuyển tiếp, các vùng có hệ thống 220/380V sai lệch điện áp là 230/400V+ 6%/-10%, các vùng khác có hệ thống 240/415V sai lệch điện áp 230/400 V+10%/-6%

Tần số: Tần danh định (định mức) của điện áp cung cấp được quy định là

50Hz, 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 Hệ thống phân phối không nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận có dải dung sai tần số là ± 2%

- Tiêu chuẩn Việt Nam về 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:

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 cosϕ = 0,85 và thực hiện đúng biểu đồ phụ tải đã thỏa thuận trong hợp đồng)

đến -10%

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)

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

2.1.2 Các đặc điểm của lưới điện Thái Nguyên

a Đặc điểm của các trạm nguồn từ lưới điện quốc gia

Tỉnh Thái Nguyên được cấp điện từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp Thái Nguyên 220/110/22kV-(2x125)MVA và 110/35/6kV-(2x63)MVA tại thành phố Thái Nguyên và trạm 220 Sóc Sơn thông qua các đường dây 110kV (171 và 172) Thái Nguyên - Sóc Sơn, và đường dây 110kV Sóc Sơn - Gò

Đầm Trạm Thái Nguyên ngoài việc cung cấp điện cho tỉnh Thái Nguyên còn cung cấp điện cho một số tỉnh lân cận như Bắc Kạn, Cao Bằng Từ thanh cái 110kV của trạm có 4 xuất tuyến 110kV:

- Lộ 171 và 172 cấp điện cho các trạm 110kV Gò Đầm (E63), Lưu Xá (E65), Gia Sàng (E61) và Đán (E64)

- Lộ 171: Thái Nguyên - Sóc Sơn dây dẫn AC120 dài 41,7km

- Lộ 172: Thái Nguyên - Gò Đầm, dây dẫn AC120 dài 20km

- Lộ 173 Thái Nguyên - Tuyên Quang, dây dẫn AC 185 dài 90km

- Lộ 174 Thái Nguyên - Bắc Kạn dây dẫn AC 185 dài 82,2 km

Trạm 220kV Thái Nguyên đặt tại phường Quán Triều thành phố Thái Nguyên bao gồm các máy biến áp AT1 và AT2 công suất 125 MVA điện áp 220/110/22kV và hai máy T3, T4 công suất 63MVA điện áp 110/35/22kV Trạm được cấp điện từ lộ 271 của trạm 220kV Sóc Sơn và lộ 273 của trạm 220kV Bắc Giang Trạm 220kV Thái Nguyên hiện là nguồn cấp điện chính cho tỉnh Thái Nguyên, đồng thời còn cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn, Cao Bằng Hiện tại trạm vận hành bình thường Pmax = 150MW, Pmin = 52MW, riêng hai máy biến áp 110/35/22kV- 2x63MVA (T3&T4) vận hành với Pmax = 50MW, Pmin = 20,6MW

Trạm 110kV Đán đặt tại thành phố Thái Nguyên với qui mô công suất 1x25MVA - 110/22kV (E6.4) Trạm là nguồn cấp điện chính cho khu vực phía bắc thành phố Thái Nguyên thông qua các đường dây 22kV, công suất cực đại hiện tại của trạm là 18,5MW

Trạm 110kV Lưu Xá đặt tại khu Lưu Xá, thành phố Thái Nguyên với qui mô công suất 1x40MVA-110/35/22kV(E6.5) Trạm được cấp điện từ trạm 220kV Thái Nguyên qua các tuyến dây 110kV Thái Nguyên - Sóc Sơn, Thái Nguyên - Gò Đầm Hiện tại trạm chủ yếu cấp điện cho sản xuất của Công ty Gang thép Thái Nguyên, ngoài ra còn cấp cho một số phụ tải thuộc phía nam thành phố Thái Nguyên và khu Công nghiệp Sông Công qua các đường dây 35, 22kV (hiện nay chủ yếu cấp điện phía 35kV) Công suất cực đại của trạm là 28,8MW, trong đó phía 35kV là 22,8MW và phía 22kV là 6MW

Trạm 110 Gò Đầm đặt tại thị xã Sông Công với qui mô công suất 1x25MVA - 110/22/6kV và 1x63 MVA - 110/35/22kV (E6.3) Hiện nay trạm là

nguồn cấp điện chính cho thị xã Sông Công, huyện Phổ Yên và huyện Phú Bình qua các đường dây 35, 22, 6kV Phía 35kV của trạm hiện đã quá tải, gồm 3 lộ (373, 375 và 376) Lộ 376 cung cấp điện cho dân cư thị xã Sông Công và một phần huyện Phổ Yên, lộ 373 cung cấp điện cho toàn huyện Phổ Yên và một phần thị xã Sông Công, lộ 375 cung cấp điện cho huyện Phú Bình Phía 22kV còn non tải với 4 lộ chủ yếu cấp điện cho thị xã Sông Công và khu công nghiệp Sông Công Phía 6kVcó 7 lộ trong đó có 6 lộ cung cấp điện cho các phụ tải lớn

ở Sông Công: nhà máy Diesel Sông Công, nhà máy phụ tung số 1, còn lại 1 lộ cung cấp cho khu vực thị xã Sông Công Tổng công suất cực đại hiện tại của trạm là 30,5MW

Trạm 110kV Gia Sàng đặt tại khu Gang thép thuộc thành phố Thái Nguyên với qui mô công suất (50+20) MVA- 110/35/6kV (E6.1), trạm được cấp điện từ hai đường dây 110kV Thái Nguyên - Sóc Sơn và Thái Nguyên - Gò

Đầm Công suất cực đại của trạm là 59MW

Trạm 110kV Phú Lương thuộc huyện Phú Lương với qui mô công suất 1x25 MVA - 110/35/22kV được cấp điện từ đường dây 110kV Thái Nguyên - Bắc Kạn Trạm Phú Lương cấp điện cho các huyện Phú Lương và Định Hoá, Pmax hiện tại của trạm là 10MW

b Đặc điểm của lưới điện

Lưới điện trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên bao gồm các cấp điện áp 220,

110, 35, 22, 10, 6kV và gồm các đường dây:

- Đường dây 220kV Sóc Sơn - Thái Nguyên chiều dài 44km, dây

AC-400, chiều dài đoạn đi trên đất Thái Nguyên là 24km

- Đường dây 220kV Bắc Giang - Thái Nguyên chiều dài 61km, dây dẫn AC-400, chiều dài đoạn đi trên đất Thái Nguyên là 25km

- Lưới 110kV bao gồm 4 đường dây: đường dây 110kV từ trạm 220kV Thái Nguyên đến trạm Gò Đầm; đường dây 110kV từ trạm 220kV Thái Nguyên

đến trạm 220kV Sóc Sơn; đường dây từ trạm Sóc Sơn đến trạm Gò Đầm; đường dây từ trạm 220kV Thái Nguyên đi Tuyên Quang, đoạn nằm trên đất Thái

Nguyên dài 56km; đường dây từ trạm 220kV Thái Nguyên đi Bắc Kạn và các nhánh rẽ vào các trạm 110kV

- Lưới 35kV bao gồm các lộ đường dây 35kV sau các trạm 110kV, hiện tại lưới 35kV đã phủ hết các huyện trên toàn tỉnh

- Lưới 22kV hiện tập trung chủ yếu ở thành phố Thái Nguyên và thị xã Sông Công Tại khu vực thành phố Thái Nguyên có 4 xuất tuyến 22kV sau trạm 110kV Đán và 3 xuất tuyến 22kV sau trạm Lưu Xá Tại khu vực thị xã Sông Công có 4 xuất tuyến 22kV sau trạm 110kV Gò Đầm

- Lưới 10kV hiên có ở hầu hết các huyện, sau các trạm trung gian 35/10kV Phố Cò (huyện Phổ Yên), các trạm trung gian Phú Bình (huyện Phú Bình), trạm trung gian Phú Lương (huyện Phú Lương), trạm trung gian Quán Vuông (huyện Định Hoá), trung gian Đại Từ (huyện Đại Từ), trung gian Võ Nhai (huyện Võ Nhai)

- Lưới 6kV vẫn còn tồn tại ở thành phố Thái Nguyên (sau các trạm trung gian 35/6kV Đán), huyện Đồng Hỷ (sau trạm trung gian Chùa Hang), thị xã Sông Công (một số xuất tuyến 6kV sau trạm 110kV Gò Đầm), huyên Phổ Yên (sau trung gian Vòng Bi)

Hiện trên lưới có 13 điểm lắp đặt tụ bù với tổng dung lượng bù là 9300kVar trong đó lưới 6kV có 10 điểm bù/ 8400kVAr, lưới 10kV có 3 điểm bù/ 900kVAr, trên lưới 35kV hiện tại chưa lắp đặt bộ bù nào

Đánh giá chung lưới điện Thái Nguyên 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 Gang Thép Do quá tải các máy biến áp phân phối, do vận hành các lò hồ quang điện, lò trung tần để sản xuất thép

2.2 Các phương pháp điều chỉnh điện áp:

2.2.1 Nguyên nhân gây biến động điện áp và ảnh hưởng của nó đến chế độ làm việc của mạng và Thiết bị điện:

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 Đối với hệ thống điện khi thay đổi phương thức vận hành của các nhà máy điện hoặc thay

đổi một cấu trúc nào đó trong lưới điện sẽ 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 các thiết bị tiêu thụ điện trong hệ thống điện Điện áp giảm 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

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 Sự thay

đổi điện áp trong hệ thống điện ảnh hưởng lớn đến tổn thất công suất và tổn thất

điện năng, 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 kinh tế tốt

Độ lệch điện áp được quy định như sau:

- Đối với các động cơ điện ở các xí nghiệp công nghiệp

2.2.2 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 điện trở khá lớn do đó dòng công suất tác dụng cũng

ảnh hưởng đến điện áp tuy nhiên không thể dùng cách điều chỉnh dòng công suất tác dụng để điều chỉnh điện áp vì công suất tác dụng là yêu cầu của phụ tải

để sinh ra năng lượng và nó 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 trường dao động trên lưới điện, nó rất cần thiết nhưng thể cấp tại chỗ cho phụ tải Do

đó trong các lưới này việc điều chỉnh điện áp được thực hiện bằng cách 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 đó là những điểm kiểm tra, bảo đảm chất lượng điện áp ở các điểm đó thì các điểm còn lại cũng được bảo

đảm 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

2.2.3 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

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 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 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 ở 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

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 trực 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 mỗi một giá trị phụ tải sẽ có một trị số điện áp và tổn thất điện áp, để độ lệch điện áp không nằm ngoài miền giá 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 thay đổi 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

2.3 Độ lệch điện áp:

2.3.1 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 U U

U

δ

,

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

Miền CLĐA

A B

%5

%5

2.3.2 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:

+

δ

≤δ

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 hình 2.2) và điểm cuối lưới (điểm A hình 2.2) 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 2.2 gọi là miền chất lượng Nếu sử dụng tiêu chuẩn (1) thì phải đo đạc điện áp tại hai điểm A và B trong cả hai chế độ max và min

Hình 2.2:

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 giá chất lượng điện áp (CLĐA) chỉ ở điểm B là điểm đầu của lưới phân phối (LPP) hạ áp

và cũng là điện áp trên thanh cái 0,4kV của trạm phân phối

Ta biết rằng:

1 1

Tiêu chuẩn này được áp dụng như sau: Cho biết ví dụ 5% theo tiêu chuẩn

sau đó lập đồ thị đánh giá chất lượng điện áp như trên Hình 2.3 Sau đó đo điện

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

2.3.3 Diễn biến của điện áp trong lưới điện

2

Hình 2.3:

Hình 2.4: Diễn biến điện áp dọc theo lưới điện

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

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 CLĐA 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

δU-E 1

E 2 0

1

2

E p1

E p2