Đang tải... (xem toàn văn)
Đất nước ta đang trong thời kỳ CNH-HĐH , nền kinh tế quốc dân ngày càng phát triển, nền kinh tế nông nghiệp đang dần được thay thế bằng nền kinh tế công nghiệp hiện đại do đó nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng trở nên cần thiết cho cả sản xuất và sinh hoạt, điện năng là thứ không thể thiếu được trong quá trình phát triển đất nước điều đó đặt ra cho ngành điện một bài toán cấp thiết đó là đáp ứng đầy đủ nhu cầu điện năng không chỉ đảm bảo về số lượng mà còn đảm bảo cả về chất lượng. Chương I: Cơ sở lý thuyết về chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng Chương II: Các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng I. Các biện pháp tổ chức quản lý vận hành II. Biện pháp kỹ thuật 1. Phương pháp điều chỉnh điện áp 2. Phân cấp điều chỉnh điện áp 3. Phương thức điều chỉnh điện áp trong lưới điện phân phối 4. Điều chỉnh điện áp bằng phương pháp bù ngang và bù dọc 5. Các biện pháp giảm dao động điệp áp, không đối xứng, không hình sin
Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài, ngoài sự nỗ lực của cả nhóm, chúng em còn nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo và các bạn trong lớp. Trước hết chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo TS.Bùi Anh Tuấn đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình học tập, tìm hiểu và hoàn thành đề tài. Nhóm em xin cảm ơn các bạn trong tập thể lớp và các anh chị khóa trước đã chia sẻ kiến thức và những kinh nghiệm quý báu giúp nhóm em có thể hoàn thành tốt đề tài được giao Chúng em xin kính chúc toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ tự động trường Đại học Điện lực sức khỏe và đạt nhiều thành công trong cuộc sống! Nhóm nghiên cứu đề tài Nhóm 4 1 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trong thời kỳ CNH-HĐH , nền kinh tế quốc dân ngày càng phát triển, nền kinh tế nông nghiệp đang dần được thay thế bằng nền kinh tế công nghiệp hiện đại do đó nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng trở nên cần thiết cho cả sản xuất và sinh hoạt, điện năng là thứ không thể thiếu được trong quá trình phát triển đất nước điều đó đặt ra cho ngành điện một bài toán cấp thiết đó là đáp ứng đầy đủ nhu cầu điện năng không chỉ đảm bảo về số lượng mà còn đảm bảo cả về chất lượng. Với sự phát triển nhanh chóng của phụ tải, để đảm bảo đáp ứng được nhu cầu sử dụng và đảm bảo hao tổn điện năng, hao tổn điện áp cho phép, chất lượng điện năng trên lưới đòi hỏi người quản lý vận hành hệ thống điện phải tính toán chính xác tổn thất kỹ thuật trên lưới nhằm đưa ra các giải pháp cần thiết cho mạng điện vận hành tối ưu. Tuy nhiên do nhu cầu sử dụng điện tăng nhanh và tác động của nhiều yếu tố làm tỷ lệ tổn thất điện năng và hao tổn điện áp trên đường dây và trạm biến áp còn lớn gây ảnh hưởng tới việc vận hành lưới điện. Do đó việc tính toán các thông số và đưa ra các biện pháp cải tạo nhằm giảm hao tổn và nâng cao chất lượng điện là một biện pháp cấp thiết nhằm phát huy hiệu quả cao nhất của quá trình phân phối và sử dụng điện năng. Từ những vấn đề trên, được sự đồng ý và hướng dẫn của thầy giáo TS.Bùi Anh Tuấn, Nhóm 1 đã tiến hành nghiên cứu và hoàn thành đề tài: “ Các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng” 2 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I Chương I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN Lưới điện hoạt động đảm bảo yêu cầu khi thỏa mãn hai chỉ tiêu về chất lượng đó là chỉ tiêu về tần số và chỉ tiêu về điện áp. Trong đó, điện áp mang tính chất cục bộ còn tần số mang tính hệ thống. 1. Chất lượng tần số Chất lượng tần số được đánh giá bằng: - Độ lệch tần số so với tần số định mức Δf = ( ) f f 100 dm dm f − - Độ dao động tần số: đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tần sô khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lơn hơn 1%/s. -Việc điều chỉnh tần số trong hệ thống điện là một trong những yêu cầu hết sức quan trọng trong vận hành hệ thống điện. Do đó việc điều chỉnh tần số được thực hiện ở một số nhà máy điện nhất định ( Các nhà máy có thể thay đổi công suất nhanh chóng như : thủy điện, tuabin khí). 2. Chất lượng điện áp Chất lượng điện áp gồm 4 chỉ tiêu cơ bản: a, Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện 1 0 0 PR QX U U U − − = [%] U là điện áp thực tế trên cực các thiết bị dùng điện. δU phải thoả mãn điều kiện: δU- ≤ δU ≤ δU+ δU-, δU+ là giới hạn trên và dưới của độ lệch điện áp. Tiêu chuẩn: ±5% nói chung, +5% - 10% cho lưới điện nông thôn. Nguyên nhân gây ra độ lệch điện áp: tổn thất điện áp trên lưới điện, sự biến đổi theo thời gian của phụ tải điện. Điện áp ảnh hưởng đến công tác của thiết bị dùng điện: -Khi điện áp quá cao làm tăng dòng điện trong thiết bị dùng điện, tăng độ phát nóng làm già hoá cách điện, dẫn đến giảm tuổi thọ của thiết bị dùng điện và cả thiết bị của lưới điện. 3 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I -Còn khi điện áp thấp quá làm cho các thiết bị dùng điện giảm công suất nhất là đèn điện. Điện áp thấp cũng gây ra phát nóng phụ cho thiết bị dùng điện quay, làm giảm tuổi thọ và năng suất công tác, làm hỏng sản phẩm . nếu thấp quá nhiều thiết bị dùng điện không làm việc được. -Đèn điện là thiết bị nhạy cảm nhất với sự biến thiên điện áp, dễ cháy khi điện áp cao và giảm độ sáng khi điện áp thấp. Độ lệch điện áp là tiêu chuẩn điện áp quan trọng nhất ảnh hưởng lớn đến giá thành HTĐ. Giới hạn cho phép của độ lệch điện áp được quy định ở Việt Nam là ±5% so với điện áp định mức. ở các vùng nông thôn cho phép +5% - 10%. Các thiết bị điều chỉnh điện áp trên lưới điện nhằm đảm bảo độ lệch điện áp trong giới hạn cho phép. b) Độ dao động điện áp: Sự biến thiên nhanh của điện áp được cho bởi công thức: ax min *100 U U m V U dm − ∆ = [%] Tốc độ biến thiên từ Umax đến Umin không nhỏ hơn 1%/s Nguyên nhân gây ra giao động điện áp là: khởi động của các động cơ, chế độ làm việc của một số thiết bị công nghệ, đóng cắt tụ bù . Dao động điện áp gây dao động ánh sáng gây hại mắt người lao động, gây nhiễu radio, TV và các thiết bị điện tử Dao động điện áp cho phép trên cực các thiết bị chiếu sáng: ΔV ≤1 + 6/n n là số dao động trong 1 giờ, Δt là thời gian trung bình giữa 2 dao động - phút. Theo tiêu chuẩn này nếu 1 giờ có 1 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 ΔV đến 1,5%. Còn đối với các phụ tải khác không được chuẩn hoá, nhưng nếu ΔU lớn hơn 15% sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ, và các thiết bị điều khiển. 4 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I Tiêu chuẩn dao động điện áp còn được cho dưới dạng đồ thị như trên hình 1. Hình 1 : Tiêu chuẩn dao động điện áp Biện pháp giảm độ dao động là thiết kế lưới điện đúng, tính đến các dao động điện áp có thể, hạn chế biên độ của các dao động điện áp dưới mức cho phép. c) Độ không đối xứng: Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng, sự không đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch U 2 và thứ tự không U 0 của điện áp. Trên hình 2a cho thấy thành phần thứ tự nghịch làm cho điện áp dây và pha đều không đối xứng, thành phần thứ tự không làm cho điện áp pha không đối xứng còn điện áp dây vẫn đối xứng (hình 2b) 5 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I Hình 2: Độ không đối xứng Điện áp không đối xứng làm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng. Tiêu chuẩn quy định trên lưới sinh hoạt U 2 không được vượt quá giá trị làm cho điện áp thực trên cực thiết bị dùng điện thấp hơn giá trị cho phép. Trên cực thiết bị dùng điện 3 pha đối xứng U 2 và U 0 không được vượt quá 2% U dm . Trên cực các động cơ không đồng bộ U 2 cho phép được xác định riêng theo điều kiện phát nóng và có thể lớn hơn 2%. Biện pháp khắc phục hiện tượng không đối xứng của điện áp là các thiết bị cân bằng điện áp. d) Độ không sin: Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như: bộ chỉnh lưu, tiristor . làm biến dạng đường đồ thị dòng điện dẫn đến biến dạng đồ thị điện áp, khiến nó không còn là hình sin nữa, xuất hiện các sóng hài bậc cao U j ,I j . Các sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện và thiết bị sinh nhiệt, làm tăng thêm tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị dùng điện, giảm chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thông cung cấp điện, gây nhiễu radio, TV và các thiết bị điện tử, điều khiển khác . Tiêu chuẩn quy định: 6 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I 2 1 3,5,7 . 5% j j j U U U ∑ = = ≤ ∑ U 1 :Giá trị hiệu dụng của sóng hài bậc nhất của điện áp. Biện pháp khắc phục là dùng các thiết bị lọc sóng bậc cao. Trong các tiêu chuẩn chất lượng điện áp trên đây, độ lệch điện áp so với điện áp định mức là tiêu chuẩn cơ bản. Điều chỉnh độ lệch điện áp là công việc khó khăn nhất, tốn kém nhất, được thực hiện đồng bộ trên toàn hệ thống điện. Các tiêu chuẩn còn lại có tính địa phương và được điều chỉnh cục bộ ở xí nghiệp… . Chất lượng điện áp được đảm bảo nhờ các biện pháp điều chỉnh điện áp trong lưới điện truyền tải và phân phối. Các biện pháp điều chỉnh điện áp và thiết bị cần thiết để thực hiện được chọn lựa trong quy hoạch và thiết kế lưới điện và được hoàn thiện thường xuyên trong vận hành, các tác động điều khiển được thực hiện trong vận hành gồm có các tác động dưới tải và ngoài tải. Điều khiển dưới tải được thực hiện tự động hoặc bằng tay từ xa hoặc tại chỗ. Chương II 7 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG I. Các biện pháp tổ chức, quản lý, vận hành Các biện pháp tổ chức, quản lý, vận hành không đòi hỏi chi phí lớn. Nhưng yêu cầu người thực hiện phải hiểu rõ về sơ đồ lưới điện và tình trạng làm việc của hệ thống. Nhóm các biện pháp này bao gồm 7 biện pháp: - Phân bố phụ tải hợp lý: Việc phân bố phụ tải hợp lý sẽ làm san bằng đồ thị phụ tải, giảm sự chênh lệch phụ tải và hao tổn điện áp tại hai thời điểm phụ tải cực đại và cực tiểu, dẫn đến giảm chênh lệch về độ lệch điện áp tại hai thời điểm này. Như vậy sẽ làm giảm khoảng giới hạn của độ lệch điện áp và nâng cao hiệu suất sử dụng của lưới điện. - Chọn sơ đồ cấp điện hợp lý: Sơ đồ cấp điện hợp lý nhằm giảm tối đa các thông số R, X trong lưới điện làm giảm tối đa hao tổn điện áp dẫn đến giảm độ lệch điện áp tại các nút của lưới điện. - Chọn điện áp đầu vào thụ điện thích hợp với chế độ làm việc của các phụ tải tiêu thụ điện: Thông thường MBA và đường đây được tính toán lựa chọn theo chế độ tải cực đại và cực tiểu. Nhưng phụ tải thực tế trong quá trình vận hành tại phần lớn thời gian lại khác chế độ tính toán. Do đó, việc chọn điện áp đầu vào của các phụ tải điện một cách hợp lý sẽ làm giảm sự sai khác độ lệch điện áp tại đầu vào các phụ tải điện này. -Điều chỉnh chế độ làm việc của phụ tải điện môt cách hợp lý: Việc điều chỉnh chế độ làm việc của phụ tải điện một cách hợp lý sẽ làm giảm hao tổn công suất và hao tổn điện áp của lưới điện tại các thời điểm khác nhau. -Lựa chọn tiết diện dây trung tính hợp lý: Đối với lưới điện có dây trung tính, nếu lựa chọn tiết diện dây trung tính quá nhỏ sẽ làm tăng hao tổn điện áp trênn dây trung tính dẫn đến mất đối xứng trong lưới điện. -Phân bố đều phụ tải giữa các pha, tăng cường sử dụng thiết bị điện 3 pha: Biện pháp này làm giảm sự mất đối xứng trong lưới điện. -Không vận hành thiết bị non tải: Các thiết bị vận hành non tải làm cho hệ số công suất thấp, tăng công suất phản kháng làm tăng hao tổn dẫn đến tăng độ lệch điện áp. 8 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I II. Biện pháp kỹ thuật 1. Phương pháp điều chỉnh điện áp a. Mục đích điều chỉnh điện áp Mục đích điều chỉnh điện áp là: - Đảm bảo độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện trong tiêu chuẩn. - Giảm tổn thất điện năng. Tổn thất công suất và tổn thất điện năng phụ thuộc mạnh vào điện áp. Ta có công thức tính tổn thất công suất: 2 2 * 2 P Q P R U + ∆ = Nếu như P và Q biến thiên nhỏ thì ΔP tỷ lệ nghịch với bình phương điện áp trong lưới điện cao áp, nếu điện áp vận hành càng cao thì tổn thất càng nhỏ. Ở lưới điện trung, hạ áp mức giảm ΔP còn phụ thuộc vào sự biến thiên của công suất sử dụng thực theo điện áp, nhiều trường hợp điện áp thấp có lợi hơn. Ở lưới điện 500kV còn phải xét đến tổn thất vầng quang, tổn thất này tỷ lệ thuận với điện áp, khi thời tiết tốt tổn thất vầng quang nhỏ thì điện áp cao có lợi, nhưng khi thời tiết xấu điện áp thấp lại có lợi hơn. - Đảm bảo an toàn cho lưới điện và hệ thống điện: Thiết bị phân phối điện máy biến áp, thiết bị đóng cắt, sứ cách điện . trong chế độ làm việc bình thường chỉ có thể chịu được điện áp cực đại khoảng từ 5 đến 10% điện áp định mức, do đó phải điều chỉnh điện áp sao cho không xảy ra các tình huống này. Đối với nút tải lớn và hệ thống điện, điện áp ảnh hưởng đến ổn định điện áp và ổn định tĩnh nên cũng phải chú ý khi điều chỉnh điện áp. b. Phương thức điều chỉnh điện áp Xét lưới điện trên hình 3: 9 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I Hình 3: Phương thức điều chỉnh điện áp Điều chỉnh điện áp ở đây là điều chỉnh môđun của điện áp. Môđun điện áp chủ yếu do thành phần dọc trục của điện áp quyết định. Điện áp U 1 tại nút 1 khi biết điện áp U 0 tại nút nguồn 0, bỏ qua tổn thất công suất trên đường dây là : 1 0 0 PR QX U U U − = − Ta thấy điện áp nút 1 phụ thuộc vào: - Điện áp nguồn U0; - Dòng công suất phản kháng Q và tác dụng P trên lưới điện; - Điện trở R và cảm kháng X của lưới điện. Như vậy muốn điều chỉnh điện áp tại nút 1 ta có thể tác động vào 3 thành phần: * Điện áp nút nguồn U0. * Dòng công suất phản kháng Q và công suất tác dụng P. * Điện trở R và cảm kháng X của lưới điện. Trên lưới điện cao và siêu cáo áp: điện trở nhỏ hơn nhiều so với điện kháng do đó có thể viết lại phương trình trên : 1 0 0 QX U U U = − Ta thấy điện áp trên các nút hệ thống chỉ phụ thuộc vào dòng công suất phản kháng Q. Ở lưới điện điện áp thấp hơn, điện áp phụ thuộc cả vào dòng công suất tác dụng. Tuy nhiên ta không thể điều chỉnh dòng công suất tác dụng vì đó là công suất yêu cầu của phụ tải. Điện trở của lưới điện trung, hạ áp có ảnh hưởng đến điện áp nên có thể chọn tiết diện dây để bảo đảm điện áp, còn trên 10 . trên 10 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện Công nghiệp I lưới điện cao và siêu cao áp điện trở ít ảnh hưởng đến điện. cứu và hoàn thành đề tài: “ Các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng” 2 Đề tài : CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Nhóm 1 Lớp Đ7 LT Điện
