MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Với sự phát triển không ngừng của đất nƣớc. Điện năng cung cấp cho các phụ tải không chỉ phải đảm bảo yêu cầu về số lƣợng mà chất lƣợng điện năng cũng phải đƣợc đảm bảo. Trong điều kiện vận hành, truyền tải điện năng, do trên các phụ tải có nhiều phần tử phi tuyến dẫn tới làm xuất hiện các thành phần sóng điều hòa bậc cao.
Các thành phần sóng điều hòa bậc cao này gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng nhƣ làm tăng tổn hao, làm giảm hệ số công suất, ảnh hƣởng tới các thiết bị tiêu dùng điện, làm giảm chất lƣợng điện năng. Do đó, các thành phần dòng điều hòa bậc cao trên lƣới phải đảm bảo một số tiêu chuẩn giới hạn các thành phần điều hòa bậc cao. Giải pháp để hạn chế sóng điều hòa bậc cao trên lƣới có nhiều giải pháp khác nhau, một trong số đó là sử dụng bộ lọc tích cực dựa trên thiết bị điện tử công suất và điều khiển để thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Từ những đánh giá quan trọng trên chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu phƣơng pháp sử dụng bộ lọc tích cực để cải thiện chất lƣợng lƣới điện cung cấp cho các phụ tải.
Vì vậy tôi chọn đề tài: "Cải thiện chất lượng nguồn điện áp cung cấp cho một số khu công nghiệp tại Thái Nguyên bằng bộ lọc tích cực". Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu về hệ thống cung cấp điện cho khu công nghiệp sông công của tỉnh Thái Nguyên. - Phân tích hiện tƣợng xuất hiện sóng hài bậc cao. - Đề xuất thiết kế bộ phƣơng pháp khử sóng hài bậc cao nhằm nâng cao chất lƣợng nguồn điện cung cấp.
Nội dung của luận văn Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chƣơng sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 2 Chƣơng 1: Tổng quan lƣới điện tỉnh Thái Nguyên nói chung và thành phố sông công nói riêng Chƣơng 2: Sóng điều hòa bậc cao và biện pháp khắc phục Chƣơng 3: Thuật toán lọc sóng hài bậc cao Chƣơng 4: Mô phỏng hệ thống Kết luận và kiến nghị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN LƢỚI ĐIỆN TỈNH THÁI NGUYÊN NÓI CHUNG VÀ THÀNH PHỐ SÔNG CÔNG NÓI RIÊNG 1. Hiện trạng nguồn và lƣới điện tỉnh Thái Nguyên 1.1 Nguồn điện Hiện tại, tỉnh Thái Nguyên đƣợc cấp điện từ 2 nguồn: + Nguồn điện mua từ Trung Quốc. + Nguồn điện Việt Nam. Nguồn điện Việt Nam: Tỉnh Thái Nguyên hiện tại được cấp điện từ: - Thuỷ điện Thác Bà (công suất 3x36MW) qua đƣờng dây 110kV Thác Bà- Tuyên Quang-Thái Nguyên dài 90 km, dây dẫn AC185 - Nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn (công suất 2x57,5MW) do Tập Đoàn than-khoáng sản Việt Nam (TKV) làm chủ đầu tƣ.
Nhà máy vào vận hành năm 2006, đƣợc đấu vào thanh cái 110kV -trạm 220kV Thái Nguyên, hoà vào lƣới điện quốc gia. - Cấp điện từ trạm 220kV Sóc Sơn qua đƣờng dây 110kV Sóc Sơn- Gò Đầm - Ngoài ra trên đại bàn tỉnh còn có nhà máy thuỷ điện Hồ Núi Cốc có công suất thiết kế 3x630 KW, đã đƣa vào vận hành năm 2008, công suất của nhà máy phát lên lƣới 22kV cấp điện cho khu vực ngoại thị thành phố Thái Nguyên. Nguồn điện mua Trung Quốc: Qua đƣờng dây 220kV Ma Guan-Tuyên Quang- Thái Nguyên chiều dài 205 km (đoạn nằm trên đất Thái Nguyên dài 40km), mạch kép, tiết diện dây phân pha 2x AC330 mm2 đấu nối về trạm biến áp 220kV Thái Nguyên, đóng điện tháng 4/2007. Hiện tại phần lớn phụ tải của tỉnh Thái Nguyên đƣợc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 4 cấp điện từ nguồn điện mua từ Trung Quốc , phần phụ tải Thái Nguyên còn lại đƣợc cấp điện từ nguồn điện Việt Nam.
Điện năng mua từ Trung Quốc đƣợc cấp cho hầu hết các trạm 110kV Thái Nguyên (trừ trạm 110kV Gia Sàng) và cấp ngƣợc lên phía bắc cho trạm Phú Lƣơng và tỉnh Bắc Kạn. Lưới điện 220kV Tỉnh Thái Nguyên hiện liên kết với hệ thống điện quốc gia qua 4 hƣớng tuyến/7 đƣờng dây 220kV xuát tuyến từ trạm 220kV Thái Nguyên: - Thái Nguyên -Sóc Sơn. - Thái Nguyên- Bắc Giang. - Thái Nguyên- Tuyên Quang-TĐ Na Hang(tải công suất từ TĐ Tuyên Quang).
-Thái Nguyên- Bắc Kạn- TĐ Na Hang- Hà Giang (tải điện mua Trung Quốc). Các đƣờng dây 220kV này truyền tảỉ công suất mua điện của Trung Quốc và của các nhà máy thuỷ điện về luới điện Việt Nam. Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có 1 trạm biến áp 220/110/22kV Thái Nguyên gồm 2 máy biến áp 2x250MVA. Hiện tại phần điện của trạm bị tách làm 2 phía: phía hoà vào HTĐ Việt Nam và phía nhận điện mua của Trung Quốc.
Một MBA mua điện Trung Quốc và một MBA hoà lƣới điện Việt Nam. Các nhà máy điện: Cao Ngạn, TĐ Thác Bà đấu vào thanh cái 110kV của MBA thuộc phía Việt Nam. Trạm 220kV Thái Nguyên còn có 2 MBA 110/35/22kV- 2x63MVA.2 Lưới điện 110kV Từ thanh cái 110kV của trạm 220kV Thái Nguyên có 6 xuất tuyến 110kV: + Lộ 171 &172: Thái Nguyên -Sóc Sơn, dây dẫn AC400 dài 39,2 km, chia làm 2 đoạn:đoạn đầu dài 17 km là đƣờng dây 3 mạch: 2 mạch 110kV tiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 5 diện AC400, 1 mạch 220kV, đoạn 2 dài khoảng 20 km tách làm 2 mạch riêng rẽ tiết diện AC400, một mạch đi chung cột với đƣờng dây 220kV, mạch còn lại là đƣờng dây 110kV cũ. Hai lộ này cấp điện cho các trạm 110kV Đán(E6.
Hiện tại chỉ có trạm Gia Sàng nhận điện Việt Nam, các trạm còn lại đều nhận điện Trung Quốc. + Lộ 173: Thái Nguyên- Tuyên Quang, mạch đơn, dây dẫn AC185 dài 90 km, trong đó Điện lực Thái Nguyên quản lý 48,1 km. + Lộ 174: Thái Nguyên- Bắc Cạn-Cao Bằng, dây dẫn AC185 dài 166,6 km, trong đó Điện lực Thái Nguyên quản lý 20,9km. Lộ 174 cấp điện từ nguồn điện mua Trung Quốc cho các trạm 110kV Phú Lƣơng(E6.6) và trạm 110kV Bắc Cạn(tỉnh Bắc Cạn).
+ Lộ 177 & 178: đƣờng dây mạch kép Thái Nguyên- Quang Sơn, dây dẫn AC185 dài 17km. Lộ 177 &178 cấp điện từ nguồn điện mua Trung Quốc cho trạm 110kV XM Thái Nguyên. Ngoài ra tỉnh Thái Nguyên còn đƣợc cấp điện từ trạm 220kV Sóc Sơn qua đƣờng dây 110kV Sóc Sơn- Gò Đầm dài 24,7 km, dây dẫn AC-185. Hiện trạng nguồn và lƣới điện thành phố Sông Công.
Trạm 110kV Gò Đầm (E6.3) đặt tại thị xã Sông Công với qui mô công suất 1x25 MVA-110/22/6kV & 1x63 MVA- 110/35/22 kV & 10MVA- 35/6kV(E6. Trạm đƣợc cấp điện từ 2 nguồn: từ trạm 220kV Thái Nguyên qua tuyến dây 110kV- lộ 171& 172 và từ trạm 220kV Sóc Sơn qua lộ 172. Hiện tại trạm là nguồn chính cấp cho thị xã Sông Công, KCN Sông Công, một phần huyện Phổ Yên và Phú Bình qua các đƣờng dây 35, 22, 6kV. Phía 35kV của trạm gồm 3 lộ 35kV (373,375 và 376), trong đó lộ 375 của trạm có liên kết với lộ 373 của trạm 110kV Lƣu Xá.
Lộ 376 chủ yếu cấp điện cho dân cƣ thị xã Sông Công và một phần huyện Phổ Yên. Lộ 373 cấp điện cho TG Phố Cò (huyện Phổ Yên) và một phần thị xã Sông Công. Lộ 375 cấp cho Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 6 huyện Phú Bình. Phía 22kV có 6 lộ, mới sử dụng 4 lộ : 2 lộ 472 & 474 cấp điện cho KCN Sông Công và 2 lộ 473 & 475 cấp điện cho một số phụ tải mới của thị xã Sông Công, còn 2 lộ chƣa khai thác.
Phía 6kV có 7 lộ, trong đó 6 lộ là cấp điện cho các phụ tải lớn của Sông Công: NM diesel Sông Công, NM phụ tùng số 1, còn lại 1 lộ là cấp cho khu vực thị xã Sông Công, dự kiến lộ này sẽ chuyển sang cấp điện áp 22 kV.1: Lưới điện 220 - 110 KV khu vực Thái Nguyên 1. Lưới điện trung thế - Tổng đƣờng dây trung thế: 108. - Đƣờng dây 35kV: 31. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 26.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 7 + Tài sản khách hàng: 5. - Đƣờng dây 22kV: 32. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 26. + Tài sản khách hàng: 5.
- Đƣờng dây 10kV: 20. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 14. + Tài sản khách hàng: 5. - Đƣờng dây 6kV: 2.
Tong đó: + Tài sản của Điện lực: 1. + Tài sản khách hàng: 1. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 0 km. + Tài sản khách hàng: 0.
Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 13. + Tài sản khách hàng: 2. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 0. + Tài sản khách hàng: 0km.
Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 0. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 8 + Tài sản khách hàng: 5. - Trạm biến áp: Tổng số: 164TBA/ 178Mỏy; S= 264. - Trạm TG 35/10kV: 01 trạm/ 01 máy.
S= 7500kVA (Tài sản của Điện lực) Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 01 trạm/ 01 máy. + Tài sản khách hàng: 0 trạm/ 0 máy. - Trạm TG 22/6kV: 03 trạm/ 05 máy. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 0 trạm/ 00 máy.
+ Tài sản khách hàng: 03 trạm/ 5 máy. Trong đó + Tài sản của Điện lực: 14 trạm/ 14 máy. + Tài sản khách hàng: 12 trạm/ 12 máy. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 20 trạm/ 20 máy.
+ Tài sản khách hàng: 60 trạm/ 66 máy. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 14 trạm/ 14 máy. + Tài sản khách hàng: 17 trạm/ 17 máy. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 0 trạm/ 0 máy.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn c 9 + Tài sản khỏch hàng: 22 trạm/ 22 máy. - Tổng chiều dài đƣờng dây 0. - Tổng số khách hàng: 15.423 Khách hàng. Thống kê tình trạng mang tải của các đƣờng dây trung thế khu vực thành phố Sông Công nhƣ sau: Hình 1.2: Sơ đồ trạm 110 KV Gò Đầm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.
Mang tải của đƣờng dây trung thế sau trạm 110kV Gò Đầm Loại dây - tiết diện Pmax (kW) TT Tên trạm 110kV Chiều dài trục (km) Pmin (kW) I Trạm Gò Đầm(E6.8 22,1 500 4 Lộ 473 XLPE-3x95+AC70 1.2 0,5+2 450 XLPE-3x240+AC- 6 Lộ 472 10 185 3,2+2 550 XLPE- 7 Lộ 474 12 3x240+AC185 3,2+2 750 8 Lộ 677 50 50 9 Lộ 676 2 550 Lộ 672 2000 10 500 Lộ 674 2000 11 500 12 Lộ 675 3000 300 13 Lộ 673 3000 300 660 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.3 Gò Đầm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.4: Đường dây 472+476 và 474+477+478 E6.