Nghiên cứu giải pháp cải thiện chất lượng điện áp cho khu vực chế biến sản phẩm cây công nghiệp của huyện phú lương, tỉnh thái nguyên

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu các chỉ tiêu yêu cầu về chất lượng điện áp, các tiêu chuẩnđánh giá về chất lượng điện áp; - Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN h t t p : / / l r c t nu.edu v n

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KÝ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬTKHOA CHUYÊN MÔN

PHGS.TS HOÀNG NHƯ HIỂN PHÒNG ĐÀO TẠO

THÁI NGUYÊN 2019

Trang 2

Tôi cam đoan công trình nghiên cứu này là của tôi Các số liệu và kết quảđược nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong công trìnhkhác

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các tác giả của các công trình nghiêncứu, các tác giả của các tài liệu mà tôi trích dẫn, tham khảo để hoàn thành luậnvăn này

Ngày 10 tháng 05 năm 2019

Tác giả luận văn

Hoàng Xuân Mạnh

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy giáo: Phó giáo sư, Tiến sĩ

Nguyễn Như Hiển

Với tinh thần trách nhiệm cao, với sự tâm huyết của Thầy đối với sựnghiệp giáo dục, sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Trong suốtthời gian thực hiện luận văn, tôi luôn nhận được những lời chỉ bảo, quan tâm,động viên, giúp đỡ của Thầy để tôi có thể hoàn thành bản luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hệ Thống Điện - trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã giúp đỡ,

tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian tác giả thực hiện luận văn

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong việc nghiên cứu, học hỏi nhưng vì thờigian có hạn, vấn đề nghiên cứu khá phức tạp nên bản luận văn này không tránhkhỏi thiếu sót Tác giả mong muốn nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầygiáo, cô giáo và các bạn đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn !

Tác giả luận văn

Hoàng Xuân Mạnh

Trang 4

MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Danh mục các hình vẽ, bảng biểu và chữ viết tắt

MỞ ĐẦU 1

Chương I: Tổng quan về lưới điện Phú Lương 6

1.1 Phân tích về nhu cầu cung cấp điện năng 6

1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối huyện Phú Lương

7 1.3 Một số trạm điển hình về tổn thất và chất lượng điện áp không ổn định thuộc đường 471E6.6 8

1.3.1 Phú Nam 1 MBA 250KVA 8

1.32 TBA Phú Nam 2 MBA 180KVA 11

1.3.3TBA Khe Vàng MBA 250KVA 15

1.3.4 TBA Đồng Tiến MBA 180KVA 19

1.3.5 TBA Đồng Chùa MBA 320KVA 22

1.3.6 TBA Cao Sơn 1 MBA 560 KVA 26

1.3.7 TBA Xóm 678 MBA 560 KVA 27

1.4 Kết luận chương 1 28

C hương I I : Các chỉ tiêu đánh giá về chất lượng điện áp và giải pháp nâng cao chất lượng điện áp của nguồn điện 29

2.1.Các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp 29

Trang 5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN h t t p : / / l r c t nu.edu v n2.1.1 Độ lệch điện áp 292.1.2 Độ dao động điện áp 31

Trang 6

2.1.3 Độ không sin của điện áp 31

2.1.4 Độ đối xứng của điện áp 32

2.2 Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp 33

2.2.1 Đánh giá chất lượng điện áp theo theo độ lệch điện áp 33

2.2.2 Đánh giá độ đối xứng của điện áp 40

2.2.3 Đánh giá mức độ hình sin 42

2.3 Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp 42

2.3.1 Các biện pháp chung 42

2.3.2 Nâng cao chất lượng điện áp bằng điều chỉnh điện áp 44

2.3.3 Các phương pháp điều chỉnh điện áp 46

2.3.4 Các thiết bị điều chỉnh điện áp 49

2.3.5 Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp 50

2.4 Kết luận chương 2 54

C hương I I I : Nghiên cứu ứng dụng bù công suất cho TBA 560 KVA Cao Sơn, xóm 678 55

3.1 Ý nghĩa thực tiễn của hệ số công suất 55

3.1.1 Giảm giá thành tiền điện 55

3.1.2 Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật 55

3.2 Các biện pháp để nâng cao hệ số cosφ 56

3.2.1 Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên 56

3.2.2 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để 58

nâng cao hệ số công suất cosφ 3.3 Thu thập, xử lý số liệu và đánh giá chất lượng điện áp 63

3.3.1 Thu thập số liệu 63

3.3.2 Đánh gía chất lượng điện áp 63

3.4 Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển cho hệ thống bù 65

3.4.1 Tính toán, lựa chọn các thiết bị trong tủ bù cos�� 65

Trang 7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN h t t p : / / l r c t nu.edu v n3.4.2 Hướng dẫn sử dụng 703.4.3 Các thông số cài đặt 73

Trang 8

3.5 Kết luận chương 3 78Kết lu ận v à k i ến n ghị 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Bách (2007): Lưới điện và hệ thống điện; NXB Kho học và kỹ thuật

Hà Nội

[2] Công ty điện lực Thái Nguyên – Điện lực Phú Lương: Báo cáo công tácsản xuất kinh doanh năm 2017

[3] Bộ Công Thương: Quy định ký thuật điện nông thôn 2006

[4] Hồ Văn Hiến: Hệ thống truyền tải và phân phối điện NXB ĐHQG TP HồChí Minh, 2010

[5] A.S Pabla: Electric Power Distribution, 1997

Trang 9

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Số liệu điện thương phẩm các năm giai đoạn 2013 – 2018 6

Bảng 1.2: Số liệu thành phần phụ tải năm 2018 7

Bảng 1.3.1 – 1.3.7: Số liệu công suất tác dụng và công suất phản kháng của 1 số trạm biến áp điển hình 8

Bảng 2.1: Độ lệch điện áp cho phép ở chế độ làm việc bình thường 31

Bảng 3.1: Số liệu đo đếm tại thanh cái hạ áp của trạm 560kVA-35/0,4kV ứng với thời điểm cực đại và cực tiểu 63

Bảng 3.2: Số liệu đo đếm điện áp tại nguồn của trạm 560kVA-35/0,4kV ứng với thời điểm cực đại và cực tiểu 64

Bảng 3.3: Tụ điện bù cosφ điện áp 400[V] do DAE YEONG chế tạo 66

Bảng 3.4 : Chọn và kiểm tra Aptomat 66

Bảng 3.5: Aptomat hạ áp, dãy L do LG chế tạo 67

Bảng 3.6: Chọn máy biến dòng hạ áp 67

Bảng 3.7: Bảng tra hệ số C/K gần đúng 75

Bảng 3.8: Số liệu Công suất trung bình và Cos Φ TBA Xóm 678 78

Bảng 3.9: Số liệu Công suất trung bình và Cos Φ TBA Cao Sơn 1 80

Trang 10

DANH MỤC HÌNH VẼ

TrangHình 3.1 Hiển thị và các phím chức năng bộ điều khiển tụ bù Mikro 69Hình 3.2 Hoạt động của bộ PFR 72

Trang 11

MBA – Máy Biến Áp

HSN - Hệ số nhân

TBA – Trạm biến áp

Ti – Tỉ số biến dòng điện

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

No Công tơ – Mã hiệu của công tơ

KCN – Khu công nghiệp

Trang 12

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu được lựa chọn

Tình hình cung cấp điện và chất lượng điện áp của huyện Phú Lương:Trên địa bàn huyện Phú Lương hiện có 5 đường dây trung thế, trong đó 2đường dây 35KV là đường 371E6.6, 373E6.6, và 4 đường dây 22KV là 471E6.6,473E6.6, 474E6.2 Theo số liệu của năm 2017 và lũy kế 06 tháng đầu năm 2018

về tổn thất của các đường dây trung thế như sau:

Đường dây

Tỷ lệ tổn thất (%)

371E6.6

373E6.6

471E6.6

473E6.6

474E6.2

là: TBA Đồng Chùa 16,41%, TBA Đồng Tiến 17,16%; TBA Tức Tranh3 là13,45% Đặc điểm chung của các khu vực này là nơi tập trung về chế biến sảnphẩm cây công nghiệp : khai thác chế biến gỗ Keo (tập trung nhiều xưởng xẻ,xưởng băm ); chế biến chè (phân bố trong các hộ dân: bơm tưới, sao vò chè vàhầu hết dân cư trong các khu vực này đều là các hộ chế biến chè) Tại khu vựcnày Trạm biến áp thường có bán kính cấp điện từ 1,7 đến 3,2 km Ví dụ: bánkính cấp điện của TBA Phú Nam 1 là 2,4km; của TBA Phú Nam 2 là 3,2 km;

Trang 14

1 là 170 V, Phú Nam 2 là 173V, Đồng Chùa 162V có lúc cao điểm tại cuối nguồn

TBA Đồng Chùa điện áp còn dưới 160V

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu các chỉ tiêu yêu cầu về chất lượng điện áp, các tiêu chuẩnđánh giá về chất lượng điện áp;

- Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp và lựa chọn giảipháp ứng dụng phù hợp;

- Nghiên cứu các thiết kế kỹ thuật cho giải pháp cải thiện chất lượng điện

áp đã lựa chọn

3 Dự kiến kết quả đạt được:

- Có các thiết kế kỹ thuật cho giải pháp cải thiện chất lượng điện áp đã lựachọn;

- Đánh giá được chất lượng điện áp sau khi sử dụng giải pháp cải thiện chất

lượng điện áp trên

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn:

- Lựa chọn khu vực cung cấp điện năng trọng điểm của huyện Phú Lương

về trồng, chế biến cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, đặc biệt là các sảnphẩm để xuất khẩu;

- Đi sâu vào một số giải pháp về đảm bảo điện áp cung cấp cho các phụ tảiyêu cầu

5 Các công cụ, thiết bị nghiên cứu:

- Các phần mềm chuyên dụng liên quan đến ngành kỹ thuật điện, kỹ thuậtđiều khiển và tự động hóa;

- Các thiết bị thực tiễn phù hợp để phục vụ cho giải pháp cải thiện chấtlượng điện năng cho khu vực trọng điểm của huyện Phú Lương về trồng, chếbiến cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, đặc biệt là các sản phẩm để xuấtkhẩu

Trang 15

Phần mở đầu của luận văn;

Chương 1: Tổng quan chung về các vấn đề cần nghiên cứu của luận văn,

đi sâu nghiên cứu về số liệu các trạm biến áp và đánh giá sơ bộ chất lượng điệnnăng của khu vực;

Chương 2: Nghiên cứu các giải pháp để nâng cao chất lượng điện áp, trên

cơ sở đó lựa chọn được giải pháp phù hợp để cải thiện chất lượng điện áp chokhu vực trọng điểm của huyện Phú Lương về trồng, chế biến cây công nghiệp cógiá trị kinh tế cao, đặc biệt là các sản phẩm để xuất khẩu;

Chương 3: Các thiết kế kỹ thuật cho giải pháp để cải thiện chất lượng điện

áp và các thiết bị thực tiễn sử dụng để cải thiện chất lượng điện áp;

Phần kết luận và kiến nghị

7 Tầm quan trọng của chất lượng điện năng

Trong các hệ thống truyền tải lý tưởng, dạng sóng của điện áp và dòngđiện là hình sin và biên độ điện áp không đổi theo thời gian Tuy nhiên, do trởkháng của lưới điện, hầu hết các loại tải đều gặp phải những hiện tượng bấtthường như: điện áp tăng vọt, mất điện cục bộ Nếu chất lượng điện năng củalưới điện tốt thì loại tải nào cũng có thể chạy ổn định và hiệu quả như mongmuốn Giá thành lắp đặt thấp và lượng khí thải nhà kính không cao

Như vậy, chất lượng điện là những vấn đề liên quan đến điện áp, dòngđiện, tần số làm cho các thiết bị điện vận hành không bình thường hoặc bị hưhỏng Chính vì, chất lượng điện ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sản xuấthiện đại; Chất lượng điện năng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận hành vàtuổi đời của thiết bị; Chất lượng điện năng luôn là mối quan tâm hàng đầu củacác nhà sản xuất thiết bị; Yêu cầu cung cấp cho khách hàng chất lượng điện caonhất là mục tiêu của các điện lực; Mối quan tâm của xã hội đến chất lượng điệnngày càng được nâng cao Chất lượng điện là sự quan tâm của mọi bên, từ cácđiện lực, khách hàng cho đến các nhà sản xuất, chế tạo thiết bị và của xã hội

Trang 16

8.1 Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 về sóng hài dòng & áp

8.2 Thông tư 39 của Bộ Công Thương

Ngày 18/11/2015 Bộ Công Thương có ban hành thông tư 32 về việc quyđịnh hệ thông điện truyền tải trong đó có yêu cầu chi tiết về các thông số điệnnăng như sau:

* Khách hàng: không được vượt quá ±5%

* Nhà máy điện: không được vượt quá +10% và -5%

+ Trong điều kiện sự cố đơn lẻ, độ dao động cho phép là +5% và -10%.+ Trong điều kiện sự cố nghiêm trọng, độ dao động cho phép là ±10%

- Tần số.

Tần số định mức là 50Hz, dao động tần số cho phép so với tần số địnhmức như sau:

+ Trong điều kiện bình thường, dao động cho phép là ±2%

+ Trong điều kiện hệ thống chưa ổn định, dao động cho phép là ±5%

Trang 17

đến 50kW thì giá trị dòng bậc cao không được vượt quá 20% dòng phụ tải

* Đối với đầu nối vào cấp điện áp cao áp hoặc công suất lớn hơn 50kW thìgiá trị dòng hài không được vượt quá 12% dòng phụ tải

- Cân bằng pha.

Trong chế độ làm việc bình thường, thành phần thứ tự nghịch của điện áppha không được vượt quá 3% điện áp danh định đối với cấp điện áp 110kV và5% đối với cấp điện áp trung áp và hạ áp

- Nhấp nháy điện áp.

Mức nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn như sau

Trang 18

TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÚ LƯƠNG

1.1 Phân tích về nhu cầu cung cấp điện năng:

Phú Lương là một huyện miền núi của tỉnh Thái Nguyên, có nhiều lợi thếđểphát triển một nền kinh tế đa dạng Cách thành phố Thái Nguyên 22km vềphía tây bắc với hệ thống đường giao thông thuận lợi, Phú Lương có tiềm năng

là một thị trường lớn về cung cấp và tiêu thụ

Huyện Phú Lương có 15 đơn vị hành chính cấp xã gồm 2 thị trấn: Đ u ,G

i a n g T i ê n v à 13 xã: C ổ L ũn g , Đ ộ n g Đ ạ t , ợ p H T h à n h , Ô n Lư ơ n g ,P h ấ nMễ

, P h ú Đ ô , P h ủ L ý , c Tứ T ra n h , V ô T ra n h , Y ê n Đ ổ , Y ê n Lạc , Y ê nN

in h , ê n TY r ạ c h

Trong những năm qua nhu cầu về điện năng để phục vụ cho nhu cầu pháttriển kinh tế – xã hội, phục vụ mục đích chính trị, bảo đảm an ninh – quốc phòngcủa huyện Phú Lương luôn tăng trưởng với tốc độ khá cao, số liệu tăng trưởng

về trong giai đoạn 2013 – 2018 như sau:

Năm Điện thương phẩm (kWh) Tốc độ tăng trưởng

Trang 19

năm 2018 như sau:

Năm 2018

STT Thành phần phụ tải Sản lượng (kWh) Tỷ trọng (%)

- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích nông, lâm nghiệp, thủy sản có

tỷ trọng nhỏ chiếm khoảng trên, dưới 3% tổng sản lượng hàng năm

- Nhu cầu về điện để phục vụ cho thành phần phụ tải Công nghiệp, xâydựng chiếm khoảng trên 45% tổng sản lượng hàng năm Chủ yêu cho sử dụngcho nhu cầu khai thác mỏ, sản xuất vật liệu xây dựng và sản xuất lâm sản

- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Thương nghiệp, khách sạn,nhà hàng có tỷ trọng chiếm khoảng trên dưới 3% tổng sản lượng hàng năm

- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích Quản lý, tiêu dùng có tỷ trọngchiếm khoảng trên 45 % tổng sản lượng hàng năm

- Nhu cầu về điện để phục vụ cho Hoạt động khác có tỷ trọng chiếmkhoảng trên 2% tổng sản lượng hàng năm

1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối huyện Phú Lương

Nguồn cấp điện chính cho lưới phân phối huyện Phú Lương là từ thanhcái phía trung áp của trạm 110kV Phú Lương E6.6

Trang 20

35kV phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp / hạ áp và các phụ tải tiêuthụ Lưới phân phối hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220V Lưới phânphối của huyện Phú Lương phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đốixứng và có tổn thất khá lớn Lưới điện phân phối huyện Phú Lương có cấu trúchình tia hoặc có cầu dao liên thông mạch vòng kín cấp điện từ trạm E6.4 nhưngvận hành hở Khi sự cố phần lưới phân phối sau máy cắt gần điểm sự cố nhất vềphía nguồn bị cắt điện, sau khi cô lập đoạn lưới sự cố, phần còn lại sẽ đượcđóng điện tiếp tục vận hành Phụ tải đặc biệt cần độ tin cậy cao được dự phòngriêng bằng đường dây trung áp hay hạ áp khác

Trong đó tổn thất cao, chất lượng điện áp không ổn định tập trung chủ yếu tại lưới phân phối hạ thế thuộc đường 471E6.6

Đây là khu vực chủ yếu phục vụ bán lẻ, cũng là khu vực tập trung về sản xuất cây công nghiệp tiêu biểu là cây chè, phân bổ đến từng hộ gia đình

1.3 Một số trạm điển hình về tổn thất và chất lượng điện áp không ổn định thuộc đường 471E6.6

1.3.1 Phú Nam 1 MBA 250KVA HSN (Hệ số nhân)

No Công tơ: 1732002786 – HSN 50 - Ti: 250/5

Trang 24

1.32 TBA Phú Nam 2 MBA 180KVA

No Công tơ: 1732009098 - HSN: 40 - Ti: 200/5

Trang 27

1.3.3.TBA Khe Vàng MBA 250KVA

No Công tơ: 1732013090 - HSN: 50.00 - Ti: 250/5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tn – ĐHTN h t t p : / / l r c t nu.edu v n

Trang 31

1.3.4 TBA Đồng Tiến MBA 180KVA

No Công tơ: 1732011197 - HSN: 20 - Ti: 200/5

Trang 35

96 31/12/2018 23:30:00 0.65 0.25

1.3.5 TBA Đồng Chùa MBA 320KVA

No Công tơ: 1732011155 - HSN: 60.00 - Ti: 300/5

Trang 38

1.3.6 TBA Cao Sơn 1 MBA 560 KVA

No Công tơ: 1732001087 - HSN: 120.00 - Ti: 600/5

Trang 39

Trang 40

1.3.7 TBA Xóm 678 MBA 560 KVA

No Công tơ: 1732009245 - HSN: 120.00 - Ti: 600/5

Định dạng
Số trang	136
Dung lượng	2,49 MB