nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất một số giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lưới điện 10kvthành phố sơn la

Các thiết bị sử dụng trên lưới cũng như phụ tải chưa có quy định về các chỉ tiêu kỹ thuật để nâng cấp và đảm bảo chất lượng điện: Thông số kỹ thuật, hiệu suất thiết bị, hệ số công suất,

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG

HÀ NỘI, 2014

Trang 3

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page i

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cao học này là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Các tài liệu, số liệu được nêu trong luận văn là trung thực Các luận điểm và các kết quả nghiên cứu chưa từng ai công bố trong bất cứ công trình nào khác Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà nội, ngày … tháng … năm 2014

Tác giả luận văn

Vũ Thị Bích

Trang 4

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page ii

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể gia đình, người thân, các tập thể, đồng nghiệp, bạn bè đã động viên, chia sẻ khó khăn, khích lệ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả luận văn

Vũ Thị Bích

Trang 5

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 0

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vi

PHẦN I MỞ ĐẦU vii

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

3.1 Đối tượng nghiên cứu 1

3.2 Phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2

5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

5.2 Tính thực tiễn của đề tài 2

PHẦN II NỘI DUNG 3

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ SƠN LA 3

1.1 Đặc điểm chung 3

1.2 Tổng quan lưới điện phân phối Thành phố Sơn La 8

CHƯƠNG II.NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 13

2.1 Tổng quan về lưới điện phân phối 13

2.1.1 Khái niệm chung 13

2.1.2 Cấu trúc lưới điện phân phối 13

2.1.3 Các vấn đề chung về chất lượng điện năng 15

2.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối 16

2.2.1 Tần số 16

2.2.1.1 Độ lệch tần số 16

2.2.1.2 Độ dao động tần số 17

Trang 6

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page iv

2.2.1.3 Ảnh hưởng của sự thay đổi tần số: 17

2.2.2 Điện áp 18

2.2.2.1 Dao động điện áp 18

2.2.2.2 Độ lệch điện áp 20

2.2.3 Độ không đối xứng 23

2.2.3.1 Nguyên nhân 23

2.2.3.2 Ảnh hưởng của không đối xứng lưới điện 24

2.2.4 Độ không sin 26

2.2.4.1 Sóng hài 26

2.2.4.2 Các nguồn tạo sóng hài 27

2.3 Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp 27

2.3.1 Đánh giá chất lượng điện áp theo độ lệch điện áp 28

2.3.2 Đánh giá chất lượng điện theo mô hình xác suất thống kê 28

2.3.3 Đánh giá chất lượng điện theo tiêu chuẩn tích phân điện áp 30

2.3.4 Đánh giá chất lượng điện theo tương quan giữa công suất và điện áp 31

2.3.5 Đánh giá chất lượng điện theo tiêu chuẩn đối xứng 32

2.3.6 Đánh giá chất lượng điện theo độ không sin điện áp 34

2.4.Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp trong lưới phân phối 35

2.4.1 Nhóm các biện pháp tổ chức vận hành 35

2.4.1.1 Phân bố phụ tải hợp lý 35

2.4.1.2 Chọn sơ đồ cấp điện hợp lý 35

2.4.1.3 Chọn điện áp ở đầu vào thụ điện thích hợp 35

2.4.1.4 Điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện một cách hợp lý 36

2.4.1.5 Lựa chọn tiết diện dây trung tính hợp lý 36

2.4.1.6 Phân bố đều phụ tải giữa các pha 36

2.4.1.7 Không vận hành thiết bị non tải: 36

2.4.1.8 Với lưới điện có nhiều phụ tải 1 pha nên chọn máy biến áp có tổ nối dây sao – ziczắc để giảm tổn hao phụ do dòng thứ tự không gây ra 36

2.4.2 Nhóm các biện pháp kỹ thuật 36

2.4.2.1 Các biện pháp điều chỉnh điện áp 37

2.4.2.2 Bù công suất phản kháng 41

2.4.2.3 Nâng cao chất lượng điện bằng nâng cao tiết diện dây dẫn 46

Trang 7

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page v

CHƯƠNG III.SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN

ÁP LƯỚI ĐIỆN 10kV THÀNH PHỐ SƠN LA 49

3.1 Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT 5.0 49

3.1.1 Các chức năng ứng dụng của PSS/ADEPT 49

3.1.2 Các module tính toán trong PSS/ADEPT 49

3.1.3 Các bước thiết lập thông số mạng lưới 52

3.1.4 Phân bố công suất, kiểm tra độ lệch điện áp của lưới điện 54

3.1.5 Tính toán bù công suất phản kháng bằng phần mềm PSS/ADEPT 56

3.2 Đánh giá chất lượng điện áp lưới điện10kV Thành phố Sơn La 60

3.3.Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp lưới điện phân phối 10kV Thành phố Sơn La 85

3.4.1 Thực hiện bù công suất phản kháng để nâng cao chất lượng điện áp lưới điện 10kV Thành Phố Sơn La 85

3.4.2 Thực hiện nâng cao tiết diện dây dẫn cho các lộ 971 và 972 102

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 130

Trang 8

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page vi

DANH MỤC BẢNG

STT TÊN BẢNG TRANG

Bảng 1 Khối lượng đường dây hiện có (km) 10

Bảng 3.1 Bảng công suất tải 7 ngày mùa đông tháng 12 năm 2013 của lộ 971 63

Bảng 3.2 Công suất và phụ tải cực đại các trạm biến áp lộ 971 64

Bảng 3.3 Các nút 10 kV lộ 971 có độ lệch điện áp thấp hơnđộ lệch điện áp cho phép 66

Bảng 3.4 Các nút 0,4kV lộ 971có độ lệch điện áp thấp hơn độ lệch điện áp cho phép 66

Bảng 3.5 Tổn thất công suất ban đầu của lộ 971 73

Bảng 3.6 Tổn thất kỹ thuật ban đầu của lộ 971 tại giờ cao điểm tối 74

Bảng 3.7 Bảng công suất tải 7 ngày mùa đông năm 2013 của lộ 972 75

Bảng 3.8 Công suất và phụ tải cực đại các trạm biến áp lộ 972 76

Bảng 3.9 Các nút 10 kV lộ 972 có độ lệch điện có điện áp thấp hơn độ lệch điện cho phép 78

Bảng 3.10 Các nút 0,4kV có độ lệch điện có điện áp thấp hơn độ lệch điện cho phép 79

Bảng 3.11 Tổn thất công suất ban đầu 84

Bảng 3.12 Tổn thất kỹ thuật ban đầu của lộ 971 tại giờ cao điểm tối 84

Bảng 3.13 Các nút 10 kV lộ 972 có điện áp thấp hơn điện áp định mức 87

Bảng 3.14 Tổn thất công suất sau bù lộ 971 93

Bảng 3.15 Tổn thất kỹ thuật lộ 971sau bù 94

Bảng 3.16 Các nút 10 kV lộ 972 có độ lệch điện áp thấp hơn độ lệch điện áp cho phép 96

Bảng 3.17 Tổn thất công suất sau bù lộ 972 102

Bảng 3.18 Tổn thất kỹ thuật lộ 972 sau bù 102

Bảng 3.19 Công suất các điểm tải lộ 971 theo phương án 1 104

Bảng 3.20 Công suất tải lộ 972 theo phương án 1 105

Bảng 3.21 Tổn thất công suất khi tiết diện lộ 971 là AC70 112

Trang 9

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page vii

DANH MỤC HÌNH STT TÊN HÌNH TRANG

Hình 2.1 Lưới phân phối hình tia không phân đoạn 14

Hình 2.2 Lưới phân phối hình tia có phân đoạn 14

Hình 2.3 Lưới điện kín vận hành hở 14

Hình 2.4 Dạng sóng điện áp lý tưởng và các thay đổi thông số lưới điện 15

Hình 2.5 Sự thay đổi của điện áp trên phụ tải trong ngày 16

Hình 2.6 Sự phụ thuộc của tần số vào công suất tác dụng 17

Hình 2.7 Đặc tính của đèn sợi đốt[] 22

Hình 2.8 Sự phụ thuộc của P, Q vào điện áp 23

Hình 2.9 Sự phụ thuộc của tổn thất điện năng vào các hệ số không đối xứng 26

Hình 2.10 Các sóng hài bậc lẻ 27

Hình 2.11 Sơ đồ phân tích các thành phần đối xứng 32

Hình 2.12 Hiệu quả của bù dọc 44

Hình 3.1 Giao diện của chương trình PSS/ADEPT 50

Hình 3.2 Các nút và thiết bị vẽ sơ đồ lưới điện 51

Hình 3.3 Chu trình triển khai chương trình PSS/ADEPT 52

Hình 3.4 Thẻ lựa chọn cấu hình và thông số các phần tử của lưới điện 52

Hình 3.5 Thẻ lựa chọn các thông số cơ bản của lưới điện 53

Hình 3.6 Thẻ lựa chọn hình thức hiển thị và kết quả trên sơ đồ 53

Hình 3.7 Thẻ nhập các thông số đồ thị phụ tải 55

Hình 3.8 Thẻ lựa chọn thời điểm phụ tải 56

Hình 3.9 Thẻ hiển thị kết quả phân bố công suất 56

Hình 3.10 Thẻ nhập các thông số kinh tế cho CAPO 58

Hình 3.11 Thẻ chọn các nút bù, thời điểm bù 59

Hình 3.12 Hiển thị kết quả bù 60

Hình 3.13 Đồ thị phụ tải ngày lộ 971 63

Hình 3.14 Hiện trạng đường dây lộ 971 giờ cao điểm tối 68

Hình 3.15 Công suất lộ 971 giờ cao điểm tối 69

Hình 3.16 Hiện trạng đường dây lộ 971 giờ thấp điểm 70

Hình 3.17 Hiện trạng lộ 971 giờ cao điểm trưa 71

Hình 3.18 Hiện trạng lộ 971 giờ bình thường 72

Hình 3.19 Đồ thị phụ tải lộ 972 74

Hình 3.20 Hiện trạng lộ 972 giờ cao điểm tối 80

Hình 3.21 Công suất trên đường dây lộ 972 trong giờ cao điểm tối (17h – 19h) 81

Hình 3.21 Hiện trạng đường dây lộ 972 trong giờ thấp điểm 81

Trang 10

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page viii

Hình 3.22 Hiện trạng đường dây lộ 972 trong giờ cao điểm trưa 82

Hình 3.23 Hiện trạng đường dây lộ 972 trong giờ bình thường 83

Hình 3.24 Vị trí các tụ bù trên đường dây lộ 971 88

Hình 3.25 Hiện trạng lộ 971 giờ cao điểm sau bù 89

Hình 3.26 Hiện trạng đường dây lộ 971 giờ cao điểm trưa sau bù 90

Hình 3.27 Hiện trạng đường dây lộ 971 giờ thấp điểm sau bù 91

Hình 3.28 Hiện trạng đường dây lộ 971 giờ bình thường sau bù 92

Hình 3.29 Công suất trên đường dây lộ 971 giờ bình thường sau bù 93

Hình 3.30 Hiện trạng lộ 971 giờ bình thường sau khi điều chỉnh dung lượng bù 93

Hình 3.31 Hiện trạng đường dây lộ 972 trong giờ cao điểm tối sau bù 97

Hình 3.32 Hiện trạng đường dây lộ 972 trong giờ cao điểm trưa 98

Hình 3.33 Công suất lộ 972 trong giờ cao điểm trưa 99

Hình 3.34 Hiện trạng lộ 972 giờ cao điểm trưa sau khi điều chỉnh dung lượng bù 99

Hình 3.35 Hiện trạng đường dây lộ 972 giờ thấp điểm sau bù 100

Hình 3.36 Hiện trạng đường dây lộ 972 giờ bình thường sau bù 101

Hình 3.37 Công suất trên đường dây lộ 972 sau khi điều chỉnh dung lượng bù 102

Hình 3.38 Hiện trạng đường dây lộ 971 khi tăng tiết diện dây dẫn trục chính từ AC50 lên AC70 108

Hình 3.39 Hiện trạng lộ 97 giờ thấp điểm sau khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC50 lên AC70 109

Hình 3.40 Hiện trạng lộ 971 giờ cao điểm trưa sau khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC50 lên AC70 110

Hình 3.41 Hiện trạng lộ 971 giờ thấp điểm sau khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC50 lên AC70 111

Hình 3.42 Công suất lộ 971 giờ cao điểm tối sau khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC50 lên AC70 112

Hình 3.43 Hiện trạng lộ 971 trong giờ cao điểm tối khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC50 lên AC95 113

Hình 3.44 Hiện trạng lộ 971 giờ thấp điểm sau khi tăng tiết diện lên dây AC95 114

Hình 3.45 Hiện trạng đường dây lộ 971 sau khi tăng tiết diện lên AC95 115

Hình 3.46 Hiện trạng lộ 971 giờ bình thường khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC50 lên AC95 116

Hình 3.47 Công suất lộ 971giờ cao điểm tối khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC50 lên AC95 117

Hình 3.48 Hiện trạng lộ 972 giờ cao điểm tối khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC95 lên AC120 118

Trang 11

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page ix

Hình 3.49 Hiện trạng lộ 972 trong giờ thấp điểm sau khi tăng tiết diện từ AC95

lên AC120 119 Hình 3.50 Hiện trạng lộ 972 giờ cao điểm trưa khi tăng tiết diện dây dẫn từ

AC95 lên AC120 120 Hình 3.51 Hiện trạng lộ 972 trong giờ bình thường sau khi tăng tiết diện từ

AC95 lên AC120 121 Hình 3.52 Công suất lộ 972 giờ cao điểm tối khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC95

lên AC120 122 Hình 3.53 Hiện trạng lộ 972 giờ cao điểm tối khi tăng tiết diện dây dẫn từ AC95

lên AC150 123 Hình 3.54 Hiện trạng lộ 972 trong giờ thấp điểm sau khi tăng tiết diện từ AC95

lên AC150 124 Hình 3.55 Hiện trạng lộ 972 trong giờ cao điểm trưa sau khi tăng tiết diện từ

AC95 lên AC150 125 Hình 3.56 Hiện trạng lộ 972 trong giờ bình thường sau khi tăng tiết diện từ

AC95 lên AC150 126 Hình 3.57 Công suất lộ 972 trong giờ cao điểm tối sau khi tăng tiết diện từ

AC95 lên AC150 127

Trang 12

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 1

PHẦN I MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, tốc độ độ công nghiệp hoá tăng nhanh, nhu cầu về điện năng ngày càng lớn đòi hỏi ngành Điện phải đi trước một bước để tạo cơ sở cho sự phát triển của nền kinh tế Cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân là những yêu cầu ngày càng khắt khe của khách hàng về chất lượng điện năng Ngành Điện phải thực hiện những kế hoạch phát triển nguồn và lưới phù hợp với nhu cầu của phụ tải và cải tạo nâng cấp những khu vực hiện có, đề ra những biện pháp vận hành hợp lý để nâng cao chất lượng điện năng, tăng công suất truyền dẫn để có thể đáp ứng ngày càng tốt hơn những đòi hỏi ngày càng cao về sản lượng cũng như chất lượng điện năng đồng thời tiết kiệm chi phí, giảm tổn thất và nâng cao hiệu quả kinh tế cung cấp và sử dụng điện Đó là một nhiệm vụ hết sức khó khăn, 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 Sự phát triển mạnh mẽ của phụ tải điện ảnh hưởng đến chất lượng điện năng trong lưới điện

phân phối biểu hiện dễ nhận thấy là chất lượng điện áp Với đề tài “Nghiên cứu đánh

giá hiện trạng và đề xuất một số giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lưới điện

10kVthành phố Sơn La” tác giả mong muốn đóng góp một phần nhỏ những tìm tòi,

nghiên cứu của mình vào việc đảm bảo chỉ tiêu chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối;

2 Mục đích nghiên cứu

- Phân tích đánh giá hiện trạng chất lượng điện áp lưới điện 10kV thành phố Sơn La;

- Tính toán áp dụng và đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện

áp lưới điện 10kV thành phố Sơn La;

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Chất lượng điện áp lưới điện 10kV thành phố Sơn La;

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Phân tích hiện trạng lưới điện phân phối thành phố Sơn La;

- Tính toán, đề xuất một số giải pháp nâng cao chất lượng điện áp trong lưới điện;

4 Phương pháp nghiên cứu

Trang 13

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu sách báo, giáo trình viết về vấn đề đánh giá chất lượng điện nói chung và chất lượng điện áp nói riêng ở lưới điện phân phối, các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp về lưới điện phân phối;

- Tính toán ứng dụng: Áp dụng lý thuyết đã nghiên cứu, sử dụng phần mềm hỗ trợ để tính toán đánh giá hiện trạng cũng như hiệu quả của một số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp lưới điện10kV thành phố Sơn La;

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Nghiên cứu các giải pháp điều chỉnh điện áp trong lưới điện phân phối;

- Áp dụng phần mềm hỗ trợ để phân tích, tính toán và đưa ra một số giải pháp nâng cao chất lượng điện áp trên lưới điện;

5.2 Tính thực tiễn của đề tài

- Đánh giá hiện trạng và đưa ra nhận xét về chất lượng điện áp hiện tại thành phố Sơn La;

- Đề xuất một số giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lưới điện10kV thành phố Sơn La;

- Giới thiệu phần mềm ứng dụng dùng trong tính toán;

Trang 14

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ

SƠN LA 1.1 Đặc điểm chung

1.1.1 Vị trí địa lý

Thành phố Sơn La là thủ phủ của tỉnh Sơn La, có tổng diện tích là 33.005ha, chiếm 2,32% diện tích của toàn tỉnh Thành phố Sơn La nằm trên trục đường quốc lộ 6 Hà Nội – Hòa Bình – Lai Châu – Điện Biên, cách Hà Nội 302km về phía Tây Bắc, cách cảng hang không Nà Sản 15km và cách công trình thủy điện Sơn La hơn 30km

- Tọa độ địa lý 21015- 21031’vĩ độ Bắc, 1030’45 - 104000’kinh độ Ðông

- Phía Bắc giáp huyện Mường La;

- Phía Ðông và phía Nam giáp huyện Mai Sơn;

- Phía Tây Nam giáp huyện Thuận Châu;

Thành phố Sơn La có chiều dài trung bình 30km, chiều rộng 15km Thành phố nằm

ở hạ lưu suối Nậm La, là nơi tập trung các cơ quan, các đầu mối giao thông quan trọng, là trung tâm của tỉnh Sơn La và vùng Tây Bắc

Hình 1.1 Bản đồ vị trí địa lý của thành phố Sơn La

1.1.2 Địa hình và địa chất công trình

Trang 15

Địa hình

Thành phố Sơn La nằm trên cao nguyên Sơn La, độ cao trung bình 700 – 800m so với mặt nước biển Địa hình bị phân cắt sau và mạnh, chủ yếu là đồi núi, giao thông đi lại còn khó khăn

Khí hậu

Khí hậu của thành phố Sơn La mang tính chất chung của vùng là nhiệt đới gió mùa vùng núi, mùa đông lạnh khô, mùa hè nóng ẩm mưa nhiều Đặc điểm cơ bản khí hậu của Sơn La là sự trùng hợp mùa nóng với mùa mưa, mùa lạnh với mùa khô, phân chia thành hai mùa rõ rệt Đó là kết quả của yếu tố địa hình ở tọa độ địa lý và hướng Tây Bắc – Đông Nam của các dãy núi và hai dòng sông Đà, sông Mã tạo nên

- Nhiệt độ không khí trung bình năm 220C;

- Nhiệt độ tối cao tuyệt đối 370C;

- Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối 20C;

- Độ ẩm trung bình 81%;

- Lượng mưa trung bình 1.299mm/năm

Trong những năm gần đây nhiệt độ trung bình năm có xu hướng tăng, độ ẩm giảm song nhìn chung khí hậu và thời tiết vẫn thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp

1.1.3 Tài nguyên thiên nhiên

Tài nguyên đất

Tỉnh Sơn La có 1.405.500 ha diện tích đất tự nhiên Trong đó diện tích đất nông nghiệp là 190.070 ha, chiếm 13,52%; diện tích đất lâm nghiệp có rừng là 331.120 ha, chiếm 23,55%; diện tích đất chuyên dùng là 22.327 ha, chiếm 1,53%; diện tích đất ở là 5.756 ha, chiếm 0,39%; diện tích đất chưa sử dụng và sông suối là 856.227 ha, chiếm 59,02%

Trong đất nông nghiệp, diện tích đất trồng cây hàng năm là 161.266 ha, chiếm 84,48%, trong đó lúa 2 vụ chiếm 0,8% diện tích; diện tích đất trồng cây lâu năm là 16.426 ha, chiếm 8,64%

Diện tích đất trống, đồi núi trọc cần phủ xanh là 734.018 ha; đất bằng chưa sử dụng

là 380 ha; đất có mặt nước chưa được khai thác sử dụng là 59 ha; đất sông suối là 9.793 ha; đất núi đá không có cây là 64.376 ha; đất chưa sử dụng khác là 47.601 ha

Tài nguyên rừng

Trang 16

Tính đến năm 2012, tỉnh Sơn La có 310.135 ha rừng hiện có, tỷ lệ che phủ rừng đạt 22,1% Trong đó rừng tự nhiên là 287.161 ha, rừng trồng là 22.974 ha Sơn La có 4 rừng đặc dụng bảo tồn thiên nhiên là Xuân Nha (Mộc Châu) rộng 38.000 ha, Sốp Cốp (Sông Mã) rộng 27.700 ha, Côpia (Thuận Châu) rộng 9.000 ha, Tà Xùa (Bắc Yên) rộng 16.000 ha

Tài nguyên khoáng sản

Sơn La có 2 nguồn nguyên vật liệu xây dựng chủ yếu là đá vôi và sét với trữ lượng khá lớn phân bố tương đối rộng trên địa bàn toàn tỉnh, hiện đang được khai thác mạnh

để sản xuất xi măng, gạch, ngói phục vụ nhu cầu xây dựng trong tỉnh và công trình thuỷ điện Sơn La; mỏ sét Nà Pó trữ lượng 16 triệu tấn, mỏ sét xi măng Chiềng Sinh trữ lượng 760 ngàn tấn Ngoài ra Sơn La còn có một số mỏ khoáng sản nhưng trữ lượng không lớn như niken đồng có 8 điểm quặng và mỏ, đáng kể là mỏ bản Phúc huyện Bắc Yên có trữ lượng hàng triệu tấn quặng với hàng lượng 3,55% niken; 1,3 % đồng; vàng

có 4 sa khoáng và 3 điểm vàng gốc, trong đó có triển vọng là sa khoáng Pi Toong huyện Mường La, Mu Nu huyện Mai Sơn; Bột Tan: Mỏ than Tà Phù huyện Mộc Châu trữ lượng 23 vạn tấn; Than đá có ở các mỏ than Quỳnh Nhai trữ lượng 578 ngàn tấn;

mỏ than Mường Lựm, trữ lượng trên 80 ngàn tấn

Du lịch

Sơn La là xứ sở của hoa ban, hương rừng và gió núi quê hương của xoè Thái, khèn Mông, hoà nhập với cảnh quan thiên nhiên thơ mộng tạo ra những khả năng lớn về tham quan du lịch, nghỉ ngơi Ðó là vùng nghỉ mát ở cao nguyên Mộc Châu với độ cao trên 1000m so với mặt nước biển, nhiệt độ trung bình mùa hè là 200C Ðó là những chuyến du ngoạn trên lòng hồ Sông Ðà bằng ca nô, xuồng máy và cả thuyền độc mộc đuôi én ngắm cảnh sơn thuỷ hữu tình với những cảnh chợ phiên của đồng bào các dân tộc ven sông, với những mặt hàng lâm thổ sản quý hiếm Ðó là các bản dân tộc Thái, Mông, Dao, Xinh mun, Khơ mú, LaHa, Kháng với nhiều dáng vẻ phong tục nguyên

sơ với những lễ hội dân tộc phong phú, đa dạng làm say đắm lòng người Ðó là thắng cảnh "Thẩm Tát Tòng" một kỳ tích tuyệt đẹp của tạo hoá - một hang động núi đá dài 150m, dòng nước trong xanh ngày ngày tuôn trào đổ nước trắng xoá, những hàng cột

đá chen chúc nhau nép mình dọc hai bên vách hang thẳng đứng như những thân cây trúc Khu suối nước nóng bản Mòng, mùa đông cũng như mùa hè sau mỗi lần "vùng vẫy" lại thấy tâm hồn nhẹ nhàng sảng khoái Ðó là văn bia Lê Thái Tông nằm ngay trong lòng Thị xã với bài thơ "Quế Lâm đông chủ, ngự chế" trực tiếp do Nhà vua khắc hoạ vào mùa xuân năm 1440 trên đường tây tiến Ðó là di tích nhà ngục Sơn La với cây đào Tô Hiệu, cây đa bản Hẹo, những dấu ấn của lịch sử

Trang 17

1.1.4 Hiện trạng kinh tế xã hội

Thành phố Sơn La là trung tâm hành chính, kinh tế, văn hoá, giáo dục, y tế của cả tỉnh, có hệ thống giao thông đường bộ khá thuận lợi tạo điều kiện cho thành phố trong việc giao lưu thông thương hàng hoá, trao đổi thông tin kỹ thuật, tiếp thu các thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến và khả năng thu hút vốn đầu tư của các tổ chức, cá nhân trong và ngoài tỉnh Thành phố Sơn La có 7 phường và 5 xã

1.1.5 Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội

1.1.5.1 Mục tiêu

a Mục tiêu tổng quát

Xây dựng Sơn La trở thành một tỉnh miền núi có nền kinh tế thị trường định hướng

xã hội chủ nghĩa ổn định và phát triển toàn diện, xã hội văn minh, môi trường sinh thái được bảo vệ, đảm bảo an ninh quốc phòng Chuyển dịch mạnh mẽ cơ cấu kinh tế từ lâm nghiệp – công nghiệp – dịch vụ hiện nay sang công nghiệp – dịch vụ - nông lâm nghiệp, thủy sản và phấn đấu đến năm 2020 trở thành một tỉnh phát triển trong khu vực các tỉnh miền núi phía Bắc

b Mục tiêu cụ thể

Về kinh tế:

Trên cơ sở phát triển thủy điện Sơn La và các ngành phù trợ đẩy nhanh tăng trưởng kinh tế, rút ngắn khoảng cách so với cả nước Tính đến năm 2010 GDP đạt 9,6 triệu đồng/người và phấn đấu đến năm 2020 đạt 34,6 triệu đồng/người

Phấn đấu tốc độ tăng trưởng GDP 2010 – 2020 là 12,5%/năm, trong đó giai đoạn

2010 – 2015 là 14 – 14,5% và giai đoạn 2016 – 2020 khoảng 8 - 9%

Về xã hội

Từng bước giảm tốc độ tăng dân số tự nhiên và nâng cao chất lượng dân số: tốc độ tăng tự nhiên giai đoạn 2010 – 2015 là 1,55% và giai đoạn 2016 – 2020 giảm xuống còn là 1,35% Dân số năm 2010 là 1.088 ngàn người và đến năm 2020 vào khoảng

Trang 18

Nâng cao chất lượng dịch vụ chăm sóc sức khỏe nhân dân: Mọi người dân đều được hưởng thụ dịch vụ chăm sóc sức khỏe ban đầu, tiếp cận và sử dụng chăm sóc sức khỏe chất lượng cao

1.1.5.2 Định hướng phát triển kinh tế xã hội

Về nông, lâm nghiệp, thủy sản:

Đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu sản xuất và phát triển kinh tế nông nghiệp nông thôn theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá là nhiệm vụ trọng tâm, hàng đầu trong định hướng phát triển sản xuất nông nghiệp và kinh tế nông nghiệp.Tốc độ tăng trưởng GDP ngành Nông - lâm nghiệp -thuỷ sản bình quân cả thời kỳ 2010-2020 là 5,28% /năm, trong đó thời kỳ 2010 - 2015 là 5 - 6%; Thời kỳ 2016 - 2020 là 4,7 -5%;

Về công nghiệp:

Tỉnh lựa chọn phát triển một số doanh nghiệp lớn giữ vị trí chủ đạo ở các ngành hàng có tiềm năng lợi thế; thuỷ điện, khai thác và chế biến khoáng sản, chế biến nông sản chất lượng cao, xi măng, chế biến nông lâm sản theo chương trình mục tiêu nông lâm nghiệp của tỉnh Tập trung phát triển các doanh nghiệp vừa và nhỏ, ưu tiên phát triển các doanh nghiệp gắn với nghề và làng nghề, với sản xuất kinh tế hộ gia đình - nhất là các vùng tái định cư thuỷ điện.Cơ cấu ngành công nghiệp: Ưu tiên phát triển thuỷ điện vừa và nhỏ, các ngành công nghiệp chế biến khoáng sản, nông lâm sản và các ngành phục vụ nông thôn

Về dịch vụ:

Phát triển các loại hình dịch vụ, mở rộng và nâng cao hiệu quả kinh tế đối ngoại, xây dựng các trung tâm thương mại chất lượng cao tại các huyện, thị, mở rộng hệ thống dịch vụ phục vụ sản xuất, đời sống nhân dân ở địa bàn nông thôn, nhất là trung tâm cụm xã, tạo thêm việc làm, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế Chủ động hội nhập thị trường trong nước, thâm nhập thị trường các tỉnh Bắc Lào và khu vực, từng bước hội nhập với thị trường thế giới

Về y tế:

Trang 19

Mục tiêu chung là nâng cao chất lượng dich vụ chăm sóc và bảo vệ sức khỏe nhân dân; Phấn đấu để mọi ngườ đều được hưởng dịch vụ chăm sóc sức khỏe ban đầu, có điều kiện tiếp cận và sử dụng các dịch vụ y tế có chất lượng cao, khống chế tới mức thấp nhất tỷ lệ mắc các bệnh xã hội, bệnh truyền nhiễm, mọi người dân đều được sống trong cộng đồng an toàn, phát triển về thể chất, giảm tỷ lệ mắc bệnh, nâng cao tỷ lệ tuổi thọ và phát triển giống nòi; tăng cường công tác y tế dự phòng Nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe sinh sản; Khắc phục các bệnh nhiễm trùng, chủ động phòng chống và quản lý các bệnh truyền nhiễm, bệnh xã hội; Ứng dụng các phương pháp mới

có hiệu quả trong việc điều trị các bệnh phổ biến và có xu hướng tăng cao như bệnh tim mạch, ung thư, tiểu đường …; 90 – 95% số dân được dùng nước sạch và 100% dân

có màn chống muỗi, ăn chín, uống sôi, dùng muối Iôt; Xây dựng đồng bộ hệ thống y tế chăm sóc bảo vệ sức khỏe cho nhân dân; Thực hiện nâng cấp bệnh viện và hệ thống phục vụ cho khu vực

1.2 Tổng quan lưới điện phân phối Thành phố Sơn La

Trạm biến áp trung gian 2-9-35/10kV,được xây dựng và đưa vào vận hành năm

1995 Năm 2003 đã cải tạo chống quá tải nâng công suất máy biến áp từ 4100kVA (gồm 01 máy 1600kVA + 01 máy 2500kVA) lên công suất 6400kVA (gồm 02 máy, mỗi máy 3200kVA)

1.2.2 Lưới điện

Do lịch sử phát triển lưới điện Việt Nam, lưới điện phân phối các miền, khu vực, địa phương có một số đặc điểm chung:

- Tồn tại nhiều cấp điện áp khác nhau: 6, 10, 15, 22 và 35kV;

- Lưới điện cấp điện cho các trạm biến áp phân phối, các phụ tải trung áp;

- Từ năm 1993, Bộ Năng lượng (nay là Bộ công thương) có Quyết định số 149 NL/KHKT ngày 24 tháng 03 năm 1993 về việc Chuyển đổi các cấp điện áp trung áp

về điện áp 22kV Tuy nhiên, do việc chuyển đổi cấp điện áp đòi hỏi thời gian thực hiện dài, vẫn phải đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải, do đó các tuyến đường dây

Trang 20

6, 10 và 15kV thường sử dụng các thiết bị có cách điện và cấp điện áp 22kV vận hành

ở cấp điện áp vận hành thấp hơn;

- Tồn tại những đường dây quá dài, mang tải lớn, vượt quá khả năng của cấp điện

áp tương ứng Các thiết bị sử dụng trên lưới cũng như phụ tải chưa có quy định về các chỉ tiêu kỹ thuật để nâng cấp và đảm bảo chất lượng điện: Thông số kỹ thuật, hiệu suất thiết bị, hệ số công suất, sóng hài… gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng điện năng;

- Suất sự cố trên các tuyến đường dây phân phối lớn;

- Lưới phân phối có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục vụ tải: Chất lượng điện áp, độ tin cậy cung cấp điện;

- Đa số các tuyến đường dây có cấu trúc xương cá, một số tuyến có cấu trúc kín nhưng vận hành hở, việc thay đổi phương thức cấp điện thường điều khiển bằng tay tại chỗ, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, không gian….;

- Phụ tải đa dạng, phân bố không đều, phụ tải công nghiệp, sản xuất, thương mại

và sinh hoạt cùng được cung cấp bằng một tuyến đường dây nên có hệ số đồng thời thấp và biến động khác nhau trong từng thời điểm khác nhau;

Ngoài các đặc điểm chung nêu trên, lưới điện phân phối thành phố Sơn La còn có một số đặc điểm riêng sau:

- Thành phố Sơn La là một thành phố đang trong quá trình đô thị hóa nên việc tập trung đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng là rất cần thiết Mặt khác, trên địa bàn thành phố có các cơ sở sản xuất với mức tăng trưởng kinh tế khác nhau Vì vậy nhu cầu sử dụng điện trên địa bàn rất cao;

- Hiện nay, lưới điện thành phố Sơn La còn tồn tại nhiều cấp điện áp khác nhau

là 35kV, 22kV, 10kV nên việc cung cấp điện trên địa bàn còn nhiều hạn chế, chưa phù hợp và chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển của Thành phố Sơn La

Trang 21

Bảng 1 Khối lượng đường dây hiện có (km)

Lưới điện 35kV gồm có các lộ: Phân đoạn 374; Lộ 372 – E17.2; Lộ 378 – E17.2;

Lộ 382 – E17.2; Lộ 376 – E17.2; Lộ 374 – E17.2;

1.2.2.2 Lưới 22kV

Tổng chiều dài 29,11 km chiếm 14,009% khối lượng đường dây toàn thành phố:

- Lộ đường dây 474: Với tổng chiều dài 1.095km và 03 trạm biến áp Có đường dây trục chính sử dụng dây XLPE(3x240) và đường dây rẽ nhánh dung dây AC50, cung cấp điện cho đèn đường T1 và Ân Sinh

- Lộ đường dây 478: Với tổng chiều dài 27.986km cung cấp cho 14 TBA phân phối với tổng dung lượng các trạm 2.675kVA, đường dây trục chính AC95 và đường dây rẽ nhánh AC50

1.2.2.3 Lưới 10kV

- Lộ đường dây 971: Tổng chiều dài 17,975 km trong đó có nhánh rẽ xã Hua La

dài 9,863km đãđược xây dựng theo tiêu chuẩn 22kV, cung cấp điện cho 22 trạm biến

Trang 22

áp phân phối với tổng dung lượng các trạm là 5116,5 kVA, dây dẫn trục chính loại AC50, các nhánh rẽ dùng dây dẫn AC35, cấp điện cho các phường Chiềng Sinh, phường Quyết Tâm, phường Quyết Thắng

- Lộ đường dây 972: Có chiều dài 13,13km cung cấp điện cho 42 TBA phân phối

với tổng dung lượng là 9.691,5 kVA, dây dẫn trục chính loại AC95, dây dẫn các nhánh

rẽ loại AC50 và AC35, cung cấp điện cho các phường Quyết Thắng, phường Chiềng

Lề, phường Chiềng An, phường Tô Hiệu

- Nguồn phát điện ngoài lưới: Thuỷ điện Nậm Chanh tại xã Hua La – thành phố

Sơn La công suất lắp máy Nlm = 2,5MW đang đấu nối phát điện vào đường dây 972, chủ yếu phát điện vào mùa mưa và giờ cao điểm

1.2.3 Tình hình sử dụng điện

Theo thống kê tình hình phát triển tải của khu vực thành phố Sơn La trong thời gian

qua đạt từ 15% đến 17% mỗi năm

Qua theo dõi thông số vận hành, trạm biến áp trung gian 2 - 9 thành phố thường xuyên bị quá tải Vào giờ cao điểm các máy biến áp vận hành ở mức tải 110-130% so

với định mức, thời gian kéo dài từ 11h đến 13h và từ 17 giờ đến 19 giờ hàng ngày

Dự kiến đến năm 2015 phụ tải khu vực thành phố Sơn La sau trạm trung gian 2-9 sẽ đạt tới tổng công suất cấp điện khoảng 11.500kW Như vậy trạm biến áp trung gian 2-

9 sẽ bị quá tải khoảng 190% [i]so với công suất hiện tại

Mặt khác, lưới điện 10kV khu vực thành phố Sơn La được xây dựng từ cuối những năm 70 và trong thời kỳ những năm 80 của thế kỷ trước, thiết kế đơn giản với dây dẫn

có tiết diện nhỏ AC35; AC50 Đến giai đoạn 2000 - 2004 đã cải tạo nâng cấp được một phần dây dẫn lên loại dây AC95 (lộ 972) Hiện nay các lộ đường dây đã đầy tải,

dự báo quá tải nặng trong vòng 03 năm tới

Do đó, việc cải tạo nâng cấp lưới điện lên cấp điện áp cao hơn là cần thiết Nhưng trong giai đoạn hiện nay chưa thể thực hiện được đồng bộ nên cần thực hiện các biện pháp kỹ thuật để nâng cao chất lượng điện, giảm tổn thất điện năng trên các tuyến đường dây

Kết luận chương 1:

Trang 23

Lưới điện phân phối thành phố Sơn La thuộc khu vực miền núi, giao thông đi lại khó khăn, địa hình phức tạp chủ yếu là đồi núi Điện lực thành phố có nhiệm vụ cung cấp điện cho các các phường thuộc khu vực thành phố Cùng với sự phát triển kinh tế -

xã hội của địa phương, lưới điện phân phối Điện lực thành phố Sơn La đã phát triển không ngừng

Sơ đồ vận hành của lưới điện phân phối chủ yếu dựa vào phân bổ địa lý và thực tế vận hành Một số tuyến được cải tạo phục vụ theo yêu cầu nhằm đảm bảo độ tin cậy và nâng cao chất lượng cung cấp điện của lưới điện, đáp ứng nhu cầu phát triển của phụ tải trong thời gian tới

Tuy nhiên, do sự gia tăng nhanh của phụ tải hàng năm (15% -17%)[ii], do cấp điện

áp vận hành thấp (10kV), tiết diện đường dây nhỏ (AC35, AC50, AC95)… nên trạm biến áp trung gian 2 - 9 thường xuyên trong tình trạng quá tải, chất lượng điện áp thấp, không đảm bảo chất lượng cung cấp điện cho các phụ tải

Trang 24

CHƯƠNGII: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1 Tổng quan về lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm biến áp trung gian cho các phụ tải Lưới điện phân phối nói chung gồm 2 thành phần đó là lưới phân phối điện trung áp 6 – 35 kV và lưới điện hạ áp 380/220V hay 220/110V

Lưới phân phối có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện và mang nhiều đặc trưng[ii]:

1 Trực tiếp đảm bảo chất lượng điện cho các phụ tải

2 Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải Có đến 98% điện năng bị mất là do sự cố và ngừng điện kế hoạch lưới phân phối Mỗi sự

cố trên lưới phân phối đều có ảnh hưởng rất lớn đến sinh hoạt của nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội

3 Sử dụng tỷ lệ vốn rất lớn: khoảng 50% vốn cho hệ thống điện (35% cho nguồn điện, 15% cho lưới hệ thống và lưới truyền tải)

4 Tỷ lệ tổn thất điện năng rất lớn: khoảng (40 – 50) % tổn thất xảy ra trên lưới phân phối

5 Lưới phân phối trực tiếp cung cấp điện cho các thiết bị điện nên nó ảnh hưởng

trực tiếp đến tuổi thọ, công suất và hiệu quả của các thiết bị điện

2.1.2 Cấu trúc lưới điện phân phối

Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp Lưới phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6 – 35 kV, đưa điện năng từ các trạm trung gian tới các trạm phân phối hạ áp Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp 380/220V hay 220/110V cấp điện trực tiếp cho các họ tiêu thụ

Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện năng trong giới hạn cho phép, tức là đảm bảo để các phụ tải hoạt động đúng với các thông số yêu cầu đề ra Về cấu trúc lưới phân phối thường là:

- Lưới phân phối hình tia không phân đoạn (cấu trúc lưới như sơ đồ hình 2.1): Đặc điểm của nó là đơn giản, rẻ tiền nhưng độ tin cậy thấp, không đáp ứng được các nhu cầu của các phụ tải quan trọng

Trang 25

Hình 2.1 Lưới phân phối hình tia không phân đoạn

- Lưới phân phối hình tia có phân đoạn(sơ đồ hình 2.2): Là lưới hình tia được

chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn là các dao cách ly, cầu dao phụ tải, hay máy cắt phân đoạn… các thiết bị này có thể thao tác tại chỗ hoặc điều khiển

từ xa Lưới này có độ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn và thiết bị điều khiển chúng

Hình 2.2 Lưới phân phối hình tia có phân đoạn

- Lưới điện kín có vận hành hở(sơ đồ hình 2.3): Lưới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc 2 nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng Bình thường lưới vận hành hở, khi có sự cố hoặc sửa chữa đường dây người ta sử dụng các thiết bị đóng cắt để điều chỉnh hồ sơ cấp điện, lúc đó phân đoạn sửa chữa bị mất điện, các phân đoạn còn lại vẫn được cấp điện bình thường

Hình 2.3 Lưới điện kín vận hành hở

Trang 26

Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước Về mặt nguyên tắc lưới điện có thể vận hành kín song đòi hỏi thiết bị bảo vệ, điều khiển phải đắt tiền và linh hoạt chính xác Vận hành lưới hở đơn giản và rẻ hơn nhiều

2.1.3 Các vấn đề chung về chất lượng điện năng

Chất lượng điện được đảm bảo nếu thiết bị dùng điện được cung cấp điện năng với tần số định mức của hệ thống điện và với điện áp định mức của thiết bị đó Nhưng việc đảm bảo tuyệt đối ổn định hai thông số này trong suốt quá trình làm việc của thiết bị là không thể thực hiện được, do các nhiễu loạn thường xuyên xảy ra trong hệ thống, do

sự phân phối không đều điện áp trong mạng điện và do chính quá trình làm việc của các thiết bị ở các điểm khác nhau là hoàn toàn ngẫu nhiên Cho nên chất lượng điện năng không có giá trị tuyệt đối với các thông số và chúng được coi là đảm bảo nếu tần

số và điện áp biến đổi trong phạm vi cho phép quanh mức chuẩn đã quy định

Thực tế cho thấy 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 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 như sơ đồ hình 2.4:

Hình 2.4 Dạng sóng điện áp lý tưởng và các thay đổi thông số lưới điện

a Dạng sóng điện áp lý tưởng; b Các dạng thay đổi của song 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 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

Trang 27

áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện dài hạn như sụt giảm điện áp do sự khởi động của các động cơ cỡ lớn hay quá điện áp do sự cố chạm đất …

Để đảm bảo sự hoạt động ổn định của các thiết bị điện thì chất lượng điện phải đảm bảo, các chỉ tiêu chất lượng điện chỉ được dao động trong một phạm vi cho phép Điều này được quy định cụ thể và phù hợp với từng quốc gia Bởi vì vài nhân tố ảnh hưởng đến điện áp cung cấp là ngẫu nhiên trong không gian và thời gian, nên một vài đặc trưng có thể được mô 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

Nghiên cứu về mức độ thay đổi điện áp ở khách hàng, một công ty Điện lực ở Anh

đã ghi lại các giá trị điện áp cực đại và cực tiểu của một số khách hàng mỗi giờ 1 lần

Từ các thông tin giá trị trung bình của điện áp cực đại và cực tiểu trên khách hàng vẽ được đồ thị

Hình 2.5 Sự thay đổi của điện áp trên phụ tải trong ngày

Từ đồ thị ta nhận thấy sự phụ thuộc của giá trị điện áp vào các thời điểm trong ngày, hay nói cách khác là sự phụ thuộc vào quy luật hoạt động của phụ tải

Tại Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định trong Luật điện lực; Quy phạm trang bị điện và Tiêu chuẩn kỹ thuật điện

2.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối

2.2.1 Tần số

2.2.1.1 Độ lệch tần số

Là hiệu số giữa giá trị tần số thực tế và tần số định mức: (f - fn) gọi là độ lệch tần số

Độ lệch tần số có thể biểu thị dưới dạng độ lệch tương đối:

Trang 28

Chất lượng điện đảm bảo khi độ lệch tần số nằm trong giới hạn cho phép:∆fmin ≤ ∆ ≤ ∆f fmax có nghĩa là tần số phải luôn nằm trong giới hạn fmin ≤ f ≤ fmax

2.2.1.2 Độ dao động tần số

Trong trường hợp tần số thay đổi nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%/s, sự biến đổi đó gọi là dao động tần số Một trong những nguyên nhân gây ra dao động tần số là sự thay đổi đột ngột các tham số của hệ thống điện như khi xảy ra ngắn mạch, quá trình đóng cắt tải …

Theo tiêu chuẩn Việt Nam, tần số hệ thống điện được quy định như sau:

- Tần số định mức của hệ thống điện Việt Nam là 50Hz;

- Trong điều kiện làm việc bình thường, tần số hệ thống điện được dao động trong phạm vi ±0,2Hz;

- Trong chế độ sự cố, trường hợp hệ thống chưa ổn định, các tiêu chuẩn này có thể được nới lỏng hơn: Cho phép độ lệch tần số là ±0,5Hz;

- Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm là từ (45 – 46)Hz Ở tần số này, hiệu suất của các thiết bị dùng điện giảm, hệ thống mất ổn định, xuất hiện sự cộng hưởng làm cho các máy phát, động cơ bị rung mạnh và có thể bị phá hỏng

Sự biến đổi của tần số có liên hệ mật thiết với công suất tác dụng, mọi sự biến đổi

về cân bằng công suất tác dụng trên hệ thống điện đều dẫn đến sự biến đổi về tần số của toàn hệ thống điện và ngược lại Do đó, các ảnh hưởng của sự thay đổi tần số trong

hệ thống điện đến chất lượng điện là rất lớn và mang tính chất hệ thống

Hình 2.6 Sự phụ thuộc của tần số vào công suất tác dụng

2.2.1.3 Ảnh hưởng của sự thay đổi tần số:

Khi có sự thay đổi tần số có thể gây ra một số hậu quả xấu ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị điện và hệ thống điện

Trang 29

1 Với thiết bị điện

Các thiết bị được thiết kế và tối ưu ở tần số định mức, biến đổi tần số dẫn đến giảm năng suất làm việc của thiết bị

Làm giảm hiệu suất của thiết bị điện ví dụ như đối với động cơ vì khi tần số thay đổi sẽ làm tốc độ quay thay đổi, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của các động cơ Khi tần số tăng lên, công suất tác dụng tăng và ngược lại

2 Đối với hệ thống điện

Biến đổi tần số ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị tự dùng trong các nhà máy điện, có nghĩa là ảnh hưởng đến chính độ tin cậy cung cấp điện Tần số giảm có thể dẫn đến ngừng một số bơm tuần hoàn trong nhà máy điện, tần số giảm nhiều có thể dẫn đến ngừng tổ máy

Thiết bị được tối ưu hóa ở tần số 50Hz đặc biệt là các thiết bị cuộn dây từ hóa như máy biến áp

Làm thay đổi trào lưu công suất của hệ thống, tần số giảm thường dẫn đến tăng tiêu thụ công suất phản kháng, đồng nghĩa với thay đổi trào lưu công suất tác dụng và tăng tổn thất trên các đường dây truyền tải

Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm là từ (45 ÷ 46) Hz, ở tần số này năng suất của các thiết bị dùngđiện giảm, hệ thống mất ổn định, xuất hiện sự cộng hưởng làm cho các máy phát, động cơ bị rung mạnh và bị phá hỏng

Ngoài ra sự biến đổi của tần số còn phá hoại sự phân bố công suất, kinh tế trong hệ thống điện

Các ảnh hưởng của tần số trong hệ thống điện đến chất lượng điện ta thấy rất rõ trong phân tích trên Tần số thay đổi là do có sự sai lệch về momen điện và mômen cơ trên trục máy phát Do vậy những vấn đề về điều chỉnh sự cân bằng mômen này được thực hiện tại các nhà máy điện Trong phạm vi nghiên cứu về lưới điện phân phối ta coi tần số là không đổi và đi sâu nghiên cứu các vấn đề về điện áp do chúng là một đại lượng biến đổi ở mọi điểm trên lưới điện và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng

Trang 30

Tốc độ biến thiên từ Umin đến Umax không quá 1%/s Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao động điện áp không những về biên độ dao động mà cả về tần suất xuất hiện các dao động đó Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp là do các thiết bị có cosϕ thấp

và các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng và công suất phản kháng như: các lò hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn, …

Dao động điện áp được đặc trưng bởi hai thông số là biên độ và tần số dao động Trong đó, biên độ dao động điện áp có thể xác định theo biểu thức:

1

Q k

Q

k v

S

= : Tỷ lệ công suất phản kháng so với công suất định mức của máy biến áp;

Q : Lượng phụ tải phản kháng thay đổi đột biến, MVAr;

SBA: Công suất định mức của máy máy biến áp cấp cho điểm tải, MVA;

Như vậy, biên độ dao động điện áp sẽ phụ thuộc vào giá trị hệ số kQ Với cùng một

sự biến đổi phụ tải Q như nhau, nếu công suất máy biến áp lớn hơn thì mức độ dao động điện áp giảm, điều đó có nghĩa là máy biến áp có công suất càng lớn thì mức độ dao động điện áp càng giảm, chất lượng điện năng của hệ thống càng được đảm bảo Tuy nhiên công suất của máy biến áp càng lớn thì dẫn tới nhiều yếu tố bất lợi khác như tổn thất điện năng, dòng ngắn mạch cũng lớn hơn… Vì vậy việc giảm biên độ dao động là bài toán rất phức tạp đòi hỏi chúng ta phải phân tích kỹ lưỡng để làm dung hòa các yếu tố trên

Khi cần đánh giá sơ bộ dao động điện áp khi thiết kế cấp điện, ta có thể tính toán gần đúng như sau:

N

Q U S

∆ = (2.5) Trong đó:

∆Q : Lượng công suất phản kháng biến đổi của phụ tải;

Trang 31

SB: Công suất của máy biến áp lò điện hồ quang;

SN: Công suất ngắn mạch tại điểm có phụ tải làm việc

Độ dao động điện áp được hạn chế trong miền cho phép, theo Tiêu chuẩn Việt Nam quy định dao động điện áp trên cực các thiết bị chiếu sang như sau:

10

cp

t U

n

∆

Trong đó:

n là số dao động trong một giờ;

∆tlà thời giantrung bình giữa hai dao động (phút)

Nếu trong một giờ có một dao động thì biên độ được phép là 7 % Đối với các thiết

bị có sự biến đổi đột ngột công suất trong vận hành chỉ cho phép ∆U đến 1,5 % Còn đối với các phụ tải khác không được chuẩn hóa, nhưng nếu ∆U lớn hơn 15% thì sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ và các thiết bị điều khiển

2.2.2.2 Độ lệch điện áp

1 Độ lệch điện áp tại phụ tải

Là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế U trên cực của các thiết bị điện so với điện áp định mức Un của mạng điện và được tính theo công thức:

n

v U

−

Độ lệch điện áp v phải thỏa mãn điều kiện: v−≤ ≤v v+ trong đó: v−, v+ là giới hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp

Độ lệch điện áp được tiêu chuẩn hóa theo mỗi nước

Độ lệch điện áp cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam quy định như sau:

- Đối với chiếu sáng trong các xí nghiệp công nghiệp, trong các công sở, chiếu sáng công cộng là: −2,5%≤δU cp≤+5%

- Đối với động cơ điện:−5%≤δU cp ≤+10%

- Đối với các thiết bị dùng điện đấu vào mạng điện nông nghiệp:

%5,7

%

- Các phụ tải còn lại: −5%≤δU cp ≤+5%

Trang 32

- Trong chế độ sự cố, cho phép tăng các giới hạn trên thêm +2,5% và giảm giới hạn dưới thêm 5%

Với các sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải mặc dù không gây ra mất điện cho khách hàng do đã được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ như rơle, máy cắt … Tuy nhiên, hiện tượng sụt áp vẫn xảy ra Do đó, phải đảm bảo không được tăng quá 110% điện áp danh định ở các pha không bị sự cố đến khi sự cố bị loại trừ … Ngoài ra bên cung cấp

và khách hàng cũng có thể thỏa thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này có thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị được ban hành

2 Độ lệch điện áp trong lưới điện

Độ lệch điện áp trong lưới điện được xác định theo công thức:

Un là điện áp định mức của mạng điện;

Độ lệch điện áp trong lưới phân phối được hạn chế trong miền cho phép theo

tiêu chuẩn Việt Nam như sau [iii] :

- Trong chế độ vận hành bình thường điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối được phép dao động so với điện áp danh định như sau:

+ Tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện là ±5%;

+ Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là +10% và -5%

- Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong quá trình khôi phục vận hành ổn định sau

sự cố, cho phép mức dao động điện áp tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện

bị ảnh hưởng trực tiếp bởi sự cố trong khoảng +5% và –10% so với điện áp danh định

- Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục sự cố, cho phép mức dao động điện áp trong khoảng ± 10% so với điện áp danh định

Trong trường hợp khách hàng sử dụng lưới điện phân phối có yêu cầu chất lượng điện áp cao hơn so với quy định, khách hàng sử dụng lưới điện phân phối có thể thỏa thuận giá trị dao động điện áp tại điểm đấu nối khác theo quy định

3 Ảnh hưởng của điện áp đến sự làm việc của phụ tải

Trang 33

Trong thực tế ta thấy khi làm việc với các thiết bị điện sử dụng chất lượng điện kém

và điện áp thường xuyên dao động nó sẽ gây ra những tác động không tốt đến sức khỏe người lao động, giảm hiệu suất làm việc và tuổi thọ của thiết bị điện Ta có thể nhận thấy sự ảnh hưởng này đối với các thiết bị cụ thể như sau:

a Đối với động cơ:

Mômen của động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp U đặt vào động

cơ Đối với động cơ đồng bộ khi điện áp thay đổi làm cho mômen quay thay đổi, khả năng phát công suất phản kháng của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi khi điện áp giảm quá 5% so với định mức Vì vậy bất kỳ sự thay đổi điện áp nào cũng tác động không tốt đến sự làm việc của các động cơ

b Đối với thiết bị chiếu sáng

Các thiết bị chiếu sang rất nhạy cảm với điện áp, khi điện áp giảm 2,5% thì quang thông của đèn dây tóc giảm 9% Đối với đèn huỳnh quang khi điện áp tăng 10% thì tuổi thọ của nó giảm (20 - 25)%, với các đèn có khí, khi điện áp giảm xuống quá 20% định mức thì nó sẽ tắt và nếu duy trì độ tăng điện áp kéo dài thì có thể cháy bong đèn Đối với các đèn hình khi điện áp nhỏ hơn 95 % điện áp định mức thì chất lượng hình

bị méo Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên lạc bưu điện, các thiết bị tự động hóa rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp Như khi xảy ra dao động điện áp

nó sẽ gây ra dao động ánh sáng, làm hại mắt người lao động, gây nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và thiết bị điện tử Chính vì thế độ lệch điện áp cho phép đối với các thiết bị chiếu sáng và thiết bị điện tử được quy định nhỏ hơn so với các thiết bị điện khác

Hình 2.7 Đặc tính của đèn sợi đốt [iv]

c Các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện trở

Công suất tiêu thụ trong các phụ tải loại này tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào Khi điện áp giảm hiệu quả đốt nóng của các phần tử giảm rõ rệt Đối với các lò điện sự biến đổi điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế kỹ thuật của các lò điện

d Đối với nút phụ tải đặc biệt

Trang 34

Khi thay đổi điện áp ở nút phụ tải tổng hợp bao gồm các phụ tải thành phần thì công suất tác dụng và phản kháng do nó sử dụng cũng biến đổi theo đường đặc tính tĩnh của phụ tải

Hình 2.8 Sự phụ thuộc của P, Q vào điện áp

Ta thấy công suất tác dụng ít chịu ảnh hưởng của điện áp so với công suất phản kháng Khi điện áp giảm thì công suất tác dụng và công suất phản kháng đều giảm, đến một giá trị điện áp Ugh nào đó, nếu điện áp tiếp tục giảm công suất phản kháng tiêu thụ tăng lên, hậu quả là điện áp lại càng giảm và phụ tải ngừng làm việc, hiện tượng này gọi là hiện tượng thác điện áp, có thể xảy ra với một nút phụ tải hay toàn hệ thống điện khi điện áp giảm xuống (70 - 80)% so với điện áp định mức ở nút phụ tải Đây là một sự cố vô cùng nguy hiểm cần có biện pháp ngăn chặn kịp thời

e Đối với hệ thống điện

Sự biến đổi điện áp ảnh hưởng đến các đặc tính kỹ thuật của bản than hệ thống điện Điện áp giảm sẽ làm giảm công suất phản kháng do máy phát điện và các thiết bị bù sinh ra Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng độ cảm ứng từ trong lõi thép gây phát nóng cục bộ Khi điện áp tăng quá cao có thể chọc thủng cách điện

2.2.3.1 Nguyên nhân

Trong mạng điện ba pha, ngoài các thiết bị một pha Mặc dù nguồn điện là nguồn ba pha, phụ tải ba pha đối xứng và các phụ tải một pha được phân phối đều trên các pha, khi thiết kế và lắp đặt… Tuy nhiên các phụ tải một pha này lại luôn biến đổi và hoàn toàn mang tính ngẫu nhiên Vì vậy, trong quá trình vận hành chắc chắn không thể tránh được tình trạng làm việc không đối xứng

Sự xuất hiện không đối xứng trong hệ thống điện do nhiều nguyên nhân khác như sau:

- Do phụ tải: phụ tải một pha là phụ tải không đối xứng, điển hình nhất như lò điện, máy hàn, các thiết bị chiếu sang và các phụ tải sinh hoạt… Các lò hồ quang ba

Trang 35

pha nói là phụ tải ba pha không đối xứng vì hồ quang trong ba pha thường không đồng đều Sự phân chia phụ tải một pha không đồng đều cho các pha cũng là nguyên nhân gây mất đối xứng

- Do bản thân các phần tử ba pha được hoàn thành không đối xứng hoàn toàn như đường dây tải điện ba pha đặt đồng phẳng hay trên đỉnh của các tam giác đều mà không hoán vị

- Do áp dụng một số trường hợp đặc biệt như đường dây ‘hai pha – đất’, ‘pha – đường ray’ chế độ không toàn pha, tức là chế độ đường dây ba pha chỉ truyền tải điện trên một hoặc hai pha

- Do sự cố ngắn mạch không đối xứng, đứt dây… Trong các tình trạng làm việc này hiện tượng điện áp và dòng điện trên các pha có trị số khác nhau và góc giữa hai véctơ cạnh nhau khác 120 0 Lúc này trong lưới điện ngoài thành phần thứ tự thuận còn xuất hiện các thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không của điện áp, dòng điện gây ảnh hưởng đến sự làm việc của thiết bị điện ba pha Sự không đối xứng còn gây ra nhiều vấn đề ảnh hưởng lớn đến hệ thống điện và các phụ tải, do đó để đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp thì không những các nhà thiết kế mà cả các kỹ sư vận hành lưới điện và người sử dụng cũng phải cần dành sự quan tâm đặc biệt cho vấn đề này

Như vậy ta có thể thấy độ không đối xứng của lưới điện xuất hiện khi có thành phần thứ tự nghịch trong nó Đặc biệt là sự xuất hiện của điện áp thứ tự nghịch

Độ không đối xứng của điện áp được biểu diễn thông qua các hệ số:

U

U U

U k

kkđx ≤ 1% thì được xem là đối xứng

2.2.3.2 Ảnh hưởng của không đối xứng lưới điện

Trong khi lưới điện bị mất đối xứng sẽ xuất hiện dòng thứ tự nghịch và thứ tự không Do điện trở thứ tự nghịch nhỏ hơnđiện trở thứ tự thuận từ (5 - 7) lần Nên với một giá trị nhỏ của điện áp U2 cũng có thể làm cho dòng điện thứ tự nghịch lớn gây lên đốt nóng thiết bị điện, đồng thời nó gây lên tổn thất thứ tự nghịch và thứ tự không

1 Đối với máy phát đồng bộ

Trang 36

Hiện nay đại bộ phận các máy phát điện đồng bộ thường làm việc trong lưới trung tính cách ly, do đó trong chế độ không đối xứng không tồn tại thành phần dòng thứ tự không mà qua chúng chỉ có thành phần thứ tự thuận và nghịch

Hệ dòng thứ tự thuận sinh ra từ trường quay đồng bộ với roto nên không quét qua roto và các tác dụng của nó giống như lúc máy phát có phụ tải đối xứng bình thường (trong rôto không có dòng cảm ứng xoay chiều mà chỉ có dòng kích từ một chiều) Hệ dòng thứ tự nghịch sinh ra từ trường quay ngược chiều roto với vận tốc đồng bộ, do đó

nó quét qua rôto với vận tốc bằng hai lần vận tốc đồng bộ và do đó trong mạch rôto sẽ

có dòng cảm ứng tần số 100Hz Dòng này gây nên tác dụng nhiệt và cơ đối với máy phát điện đồng bộ

Trong chế độ không đối xứng mômen của máy phát gồm hai thành phần: không đổi dấu và đập mạch Tác dụng của từ trường nghịch với cuộn kích thích sẽ sinh ramômen đổi dấu đạp mạch với tần số 100, 200, 300Hz… Tuy nhiên trong thực tế chỉ cần xét đến mômen đậpmạch với tần số 100Hz, vì biên độ mômen tần số càng cao càng nhỏ, thí dụ biên độ của mômen đập mạch với tần số 200Hz chỉ bằng 10% biên độ của momen đập mạch với tần số 100Hz

Để xác định mômen đập mạch sinh ra trong chế độ không đối xứng cần phải xét máy phát cùng với mạch ngoài vì điện kháng thứ tự nghịch của máy phát không chỉ phụ thuộc vào tham số của bản than máy phát mà còn phụ thuộc vào cả mạch điện không đối xứng bên ngoài Tác dụng mômen đổi dấu đối với máy phát điện là gây ứng suất phụ và rung

2 Đối với động cơ không đồng bộ

Cuộn dây ba pha phần tĩnh của động cơ không đồng bộ được đấu tam giác hoặc sao không dây trung tính, do đó trong chế độ không đối xứng phần tĩnh của nó chỉ tồn tại các thành phần dòng thứ tự thuận và thứ tự nghịch

Tác dụng từ trường quay của hệ dòng thứ tự thuận đối với roto là sinh mômen không đồng bộ như trong chế độ đối xứng bình thường và khi đó dòng rôto có tần số

f1.s (s ở đây là độ trượt giữa vận tốc quay của rôto và vận tốc đồng bộ, f1 tần số dòng phần tĩnh)

Từ trường quay của dòng thứ tự nghịch quay ngược chiều với rôto nên sinh ra dòng cảm ứng trong rôto với tần số (2 - s).f Điện trở tác dụng tương đối định mức của rôto động cơ không đồng bộ rất nhỏ (R2 = 0,02 – 0,03), điện kháng tản từ của rôto cũng chỉ vào khoảng 0,1 Trong khi đó điện kháng từ hóa của nó lại rất lớn (XN = 0,1 – 0,3) tức

là rất nhỏ so với điện kháng thứ tự thuận Như vậy ngay cả khi điện áp thứ tự nghịch đặt vào rất nhỏ thì trong động cơ không đồng bộ cũng có dòng thứ tự nghịch rất lớn

Trang 37

Trong chế độ không đối xứng đứt một pha phần tĩnh động cơ thì dòng hai pha còn lại tăng gấp ba lần dòng thứ tự thuận và nếu coi dòng này bằng định mức thì tổn thất công suất trong phần tĩnh hai pha còn lại tăng 3 lần, tổn thất trong rôto tăng hai lần Vì vậy trong chế độ không đối xứng động cơ không đồng bộ phát nóng rất mạnh Mômen cực đại của động cơ không đồng bộ trong chế độ không đối xứng có thể giảm xuống đến hai lần

3 Đối với đường dây các phần tử tĩnh khác

Có thể thấy rằng trong chế độ không đối xứng tổn thất trên đường dây và các phần

tử tĩnh khác tăng lên Ví dụ trong chế độ đối xứng tổn thất ba pha đường dây có dòng điện I và điện trở R là 3I R2 Còn trong chế độ không đối xứng, nếu dòng trong pha này giảm đi ∆I, dòng trong pha kia tăng lên ∆I, còn dòng trong pha thứ ba vẫn là I thì tổn thất trên đường dây khi đó là: R I[( + ∆I) 2 + (I− ∆I) 2 +I2 ] =R(3I2 + ∆ 2 I2 )

Hình 2.9 Sự phụ thuộc của tổn thất điện năng vào các hệ số không đối xứng

Chế độ không đối xứng có thể dẫn đến quá tải các tụ điện bù, tụ lọc của thiết bị chỉnh lưu và nghịch lưu, làm phức tạp cho bảo vệ rơle Vì điện áp khi đó có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp định mức nên công suất phát của tụ QC của tụ có thể tăng hoặc giảm, do đó có thể thay đổi sự đốt nóng của các pha khác nhau

2.2.4 Độ không sin

Điện áp và dòng điện ba pha thay đổi theo chu kỳ hình sin với tần số cơ bản 50Hz Nhưng trong thực tế ta không bao giờ nhận được đường cong hình sin trọn vẹn vì hầu hết các phần tử của hệ thống điện có đặc tính Vôn – Ampe là phi tuyến Điều đó dẫn đến sự xuất hiện của các tần số khác nhau làm cho điện áp và dòng điện không sin đó

là các sóng hài

2.2.4.1 Sóng hài

Trang 38

Theo lý thuyết, các nguồn tác động tồn tại trên lưới điện là các hàm điều hòa có dạng hình sin, điện áp và dòng điện thay đổi theo chu kỳ hình sin với một tần số cơ bản Nhưng trong thực tế ta không bao giờ có được đường cong hình sin trọn vẹn, mà

có thể có hình dạng bất kỳ do trong đó tồn tại các sóng thành phần có tần số khác với

tần số cơ bản gọi là các sóng hài (hay sóng họa tần) Như vậy, sóng hài là các sóng

dòng điện, điện áp có tần số khác tần số cơ bản

Hình 2.10 Các sóng hài bậc lẻ

2.2.4.2 Các nguồn tạo sóng hài

Trong những năm gần đây, các thiết bị điện tử (như bộ điều chỉnh tốc độ động cơ, các bộ chỉnh lưu điều khiển, máy vi tính…) đã gây ra nhiều vấn đề liên quan đến hài trong hệ thống điện

Đối với hệ thống truyền tải điện thì ảnh hưởng chủ yếu do cảm kháng từ hóa phi tuyến của máy biến áp, thiết bị hồ quang như: Các lò điện hồ quang, các máy hàn, các cuộn kháng điện trong các thiết bị hoạt động dựa trên cơ sở cảm ứng điện từ

Đối với điều kiện vận hành không cân bằng giữa các pha như điện áp hệ thống không cân bằng, tổng trở hệ thống hay tải không cân bằng mỗi thành phần sóng hài có thể xảy ra trong ba thành phần (thuận, nghich, không)

Ngoài ra các tụ bù trong lưới điện thường kết hợp với cảm kháng lưới điện, tạo ra mạch cộng hưởng làm khuếch đại các dòng hài có tần số lân cận tần số cộng hưởng tồn tại trong lưới

2.3 Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp

Đánh giá chất lượng điện là một công việc có ý nghĩa hết sức quan trọng đưa ra các giải pháp nhằm hạn chế những ảnh hưởng hay tác hại không mong muốn do chất lượng điện áp thấp gây ra Từ đó cho chúng ta mô hình tốt nhất về các giải pháp nhằm

Trang 39

nâng cao chất lượng điện Trong phần này ta sẽ nghiên cứu một số giải pháp chủ yếu

có thể sử dụng để phân tích, đánh giá một lưới điện và tùy thuộc những điều kiện cụ thể mà chúng ta chọn một phương pháp đánh giá hợp lý

2.3.1 Đánh giá chất lượng điện áp theo độ lệch điện áp

Ta biết rằng hao tổn điện áp trong mạng điện được xác định theo công thức:

Un – điện áp định mức của mạng điện;

Điện áp tại đầu vào của thiết bị dung điện được xác định theo biểu thức:

2.3.2 Đánh giá chất lượng điện theo mô hình xác suất thống kê

Độ lệch điện áp là một đại lượng ngẫu nhiên tuân theo luật phân phối chuẩn, nên hàm mật độ có dạng:

2 2 ( ) 2.

Trang 40

V - kỳ vọng toán của độ lệch điện áp, xác định bởi;

Utb – điện áp trung bình trong khoảng thời gian T;

T – thời gian khảo sát, h;

σv– độ lệch trung bình bình phương của độ lệch điện áp, xác định theo phương sai:

0

1[ ( ) ]

Định dạng
Số trang	144
Dung lượng	3,46 MB