bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi --------------oOo--------------- nguyÔn ®øc toµn ®¸nh gi¸ t¸c ®éng cña sãng hµi ®Õn chÊt lîng ®iÖn n¨ng trong líi ph©n phèi luËn v¨n th¹c sÜ ngµnh hÖ thèng ®iÖn Người hướng dẫn khoa học: Ts. b¹ch quèc kh¸nh Hµ NỘI - 2007 17061131808631000000 - 1 - môc lôc danh môc c¸c b¶ng.3 danh môc c¸c h×nh vÏ.5 Ch¬ng I: Tæng quan vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng.1 Kh¸i niÖm vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng.2 C¸c quan ®iÓm vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng.1 ChÊt lîng ®iÖn n¨ng theo quan ®iÓm ®é tin cËy cña hÖ thèng ®iÖn.2 ChÊt lîng ®iÖn n¨ng theo tiªu chuÈn IEEE-1159.11 Ch¬ng II: hiÖn tîng sãng hµi trªn líi ph©n phèi.1 Nguyªn nh©n sinh ra sãng hµi.1 Bé chØnh lu c«ng suÊt ba pha.2 §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.3 §éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu.4 ¶nh hëng cña ®iÒu kiÖn vËn hµnh.5 HiÖu øng cña cuén c¶m ®êng d©y xoay chiÒu ®èi víi sãng hµi.2 T¸c ®éng cña sãng hµi.1 Trë kh¸ng cña hÖ thèng.2 Dung kh¸ng cña tô ®iÖn.3 C«ng hëng song song.4 ¶nh hëng cña ®iÖn trë vµ t¶i trë kh¸ng.3 ChØ tiªu c¬ b¶n ®¸nh gi¸ t¸c ®éng cña sãng hµi.32 Ch¬ng III: x©y dùng M« h×nh ®¸nh gi¸ t¸c ®éng cña sãng hµi trong líi ph©n phèi.2 M« h×nh líi ®¸nh gi¸ t¸c ®éng cña sãng hµi.35 Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 2 - 3.1 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cÊu tróc cña kªnh truyÒn tÝn hiÖu sãng hµi.2 TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cÊu tróc líi ®iÖn ë tÇn sè 50Hz.3 C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña ®êng d©y trung ¸p.3 X©y dùng quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p nót víi tÇn sè tÝn hiÖu sãng hµi.40 Ch¬ng IV: ¸p dông m« h×nh ®¸nh gi¸ t¸c ®éng cña sãng hµi ®Õn ®iÖn ¸p nót c¸c lé 471 vµ 472 E2.5 trong ch¬ng tr×nh tÝnh to¸n.2 LËp file d÷ liÖu.1 File d÷ liÖu lé 471 E2.2 File d÷ liÖu lé 472 E2.3 KÕt qu¶ tÝnh to¸n.1 KÕt qu¶ tÝnh to¸n cña lé 471 E2.2 KÕt qu¶ tÝnh to¸n cña lé 472 E2.71 Tµi liÖu tham kh¶o.86 Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 3 - danh môc c¸c b¶ng B¶ng 1.1: Ph©n nhãm vµ c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c hiÖn tîng ®iÖn tõ trêng trong hÖ thèng ®iÖn.1: Tãm t¾t th«ng sè cÊu tróc c¸c lé c¸p ngÇm 24kV thuéc tr¹m biÕn ¸p 110kV E2.2: C¸c th«ng sè cña líi ®iÖn trung ¸p ë tÇn sè 50Hz.5 trong chÕ ®é kh«ng t¶i (kt = 0%) .5 trong chÕ ®é non t¶i (kt = 10%) .5 trong chÕ ®é b×nh thêng (k t = 90%) .5 trong chÕ ®é kh«ng t¶i (kt = 0%) .5 trong chÕ ®é non t¶i (kt = 10%).5 trong chÕ ®é b×nh thêng (k t = 90%).69 Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 4 - Danh môc c¸c h×nh vÏ H×nh 2.1: Phæ cña dßng ®iÖn vµ sãng hµi cña ®éng c¬ CSI lo¹i ASD.2: Phæ cña dßng ®iÖn vµ sãng hµi cña ®éng c¬ PWM lo¹i ASD.3: ASD xoay chiÒu, 6 xung.5: §éng c¬ xoay chiÒu c«ng suÊt lín lo¹i ASD.6: T¸c ®éng cña tèc ®é ®éng c¬ PWM ASD lªn dßng ®iÖn xoay chiÒu.7: T¸c ®éng cña ®êng d©y xoay chiÒu trªn ASD dßng ®iÖn hµi.8: Quan hÖ cña trë kh¸ng vµ tÇn sè trong hÖ thèng cã tÝnh c¶m kh¸ng.9: T¸c ®éng cña tô ®iÖn lªn tÇn sè trong céng hëng song song.10: T¸c ®éng cña t¶i trë kh¸ng trong céng hëng song song.1: M« h×nh ®êng d©y th«ng sè tËp trung.2: M« h×nh ®¼ng trÞ ®iÓm cuèi ®êng d©y t¹i thanh c¸i m¸y biÕn ¸p ph©n phèi.43 Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 5 - Më ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña nÒn kinh tÕ, nhu cÇu sö dông ®iÖn trong níc gia t¨ng nhanh chãng. §Ó ®¸p øng ngµnh ®iÖn ®· cã ®Çu t lín vÒ nguån vµ líi, bªn c¹nh viÖc ®Çu t ph¸t triÓn nguån vµ líi nh»m n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn th× viÖc ®¶m b¶o chÊt lîng ®iÖn n¨ng cung cÊp còng lµ mét trong nh÷ng vÊn ®Ò rÊt ®îc quan t©m. HiÖn nay, qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸ - hiÖn ®¹i ho¸ ë níc ta ®ang diÔn ra m¹nh mÏ trªn tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc.
Víi sù tiÕn bé cña khoa häc-kü thuËt, viÖc ®a vµo øng dông c¸c thiÕt bÞ ®iÖn - ®iÖn tö cã hiÖu qu¶ cao, c¸c thiÕt bÞ vi ®iÒu khiÓn, thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt.ngµy cµng nhiÒu, ®©y còng chÝnh lµ nh÷ng thiÕt bÞ nh¹y c¶m víi c¸c nhiÔu lo¹n trong hÖ thèng ®iÖn. Víi nh÷ng nhiÔu lo¹n kh«ng mong muèn xuÊt hiÖn trong hÖ thèng lµm ¶nh hëng ®Õn tuæi thä vµ hiÖu qu¶ lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®iÖn. Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng hiÖn ®ang ®îc nhiÒu nhµ nghiªn cøu xem xÐt vµ ®¸nh gi¸ lµ hiÖn tîng xuÊt hiÖn sãng hµi do mét sè c¸c thiÕt bÞ ®iÖn sinh ra nh thiÕt bÞ chØnh lu, lß hå quang, ®éng c¬., khi gÆp líi ®iÖn thÝch hîp g©y ra hiÖn tîng céng hëng sãng hµi lµm nhiÔu lo¹n hÖ thèng vµ ¶nh hëng tíi ®iÖn ¸p trong líi ®iÖn ph©n phèi. VÊn ®Ò nµy chÝnh lµ ®èi tîng nghiªn cøu trong ph¹m vi cña luËn v¨n.
§Ó cã mét ®¸nh gi¸ t¬ng ®èi vÒ t¸c ®éng cña sãng hµi ®Õn chÊt lîng ®iÖn n¨ng trong líi ph©n phèi, luËn v¨n sÏ ¸p dông ®Ó ®¸nh gi¸ ®èi víi líi ph©n phèi cô thÓ lµ lé 471 vµ 472 E2.5 t¹i Thµnh phè H¶i Phßng. §Ó hoµn thµnh luËn v¨n nµy, t¸c gi¶ xin ch©n thµnh biÕt ¬n sù tËn t×nh híng dÉn cña TS. B¹ch Quèc Kh¸nh vµ c¸c thÇy c« trong bé m«n HÖ thèng ®iÖn – Khoa §iÖn – Trêng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi. Do thêi gian cã h¹n, vÊn ®Ò nghiªn cøu cßn lµ míi t¹i ViÖt Nam, ch¾c ch¾n luËn v¨n cßn nhiÒu thiÕu sãt vµ h¹n chÕ.
T¸c gi¶ rÊt mong nhËn ®îc sù Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 6 - gãp ý cña c¸c thÇy c« vµ ®ång nghiÖp ®Ó híng nghiªn cøu sau nµy ®îc tèt h¬n. Xin tr©n träng c¶m ¬n! Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 7 - ch¬ng i tæng quan vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng 1.1 Kh¸I niÖm vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng: ThuËt ng÷ chÊt lîng ®iÖn n¨ng ®îc sö dông kh¸ phæ biÕn trong ngµnh c«ng nghiÖp ®iÖn kÓ tõ sau nh÷ng n¨m 1980. ChÊt lîng ®iÖn n¨ng lµ tËp hîp c¸c tiªu chuÈn cña ®iÖn n¨ng vµ ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn trong hÖ thèng. C¶ c¬ quan ®iÖn lùc vµ ngêi sö dông ®iÖn ®ang ngµy cµng quan t©m ®Õn chÊt lîng ®iÖn n¨ng.
Cã bèn lý do chÝnh cho sù quan t©m nµy: • Ngµy nay c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nh¹y c¶m h¬n víi sù thay ®æi cña chÊt lîng ®iÖn n¨ng so víi c¸c thiÖt bÞ tríc ®©y, nhiÒu thiÕt bÞ ®îc cÊu t¹o tõ c¸c bé vi xö lý hoÆc c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt, ®©y lµ c¸c thiÕt bÞ nh¹y c¶m víi c¸c nhiÔu lo¹n trong hÖ thèng. • Sù quan t©m ngµy cµng lín vµo hiÖu suÊt lµm viÖc cña toµn bé hÖ thèng ®iÖn dÉn ®Õn viÖc ngµy cµng øng dông nhiÒu c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nh ®éng c¬ ®iÒu chØnh tèc ®é hiÖu suÊt cao, thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt, lß hå quang. §iÒu nµy dÉn ®Õn møc ®é sãng hµi ngµy cµng t¨ng trong hÖ thèng ®iÖn. • NhËn thøc vÒ c¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn chÊt lîng ®iÖn n¨ng ngµy cµng t¨ng cña kh¸ch hµng sö dông ®iÖn.
Hä ngµy cµng nhËn ®îc nhiÒu th«ng tin h¬n vÒ c¸c vÊn ®Ò nh ng¾t ®iÖn, qu¸ ®é do ®ãng c¾t ®iÖn, sôt ¸p ng¾n m¹ch, sãng hµi. Vµ ®©y lµ mét th¸ch thøc lín ®èi víi ngµnh ®iÖn ®Ó c¶i thiÖn chÊt lîng ®iÖn n¨ng ph©n phèi tíi kh¸ch hµng. Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 8 - • HÖ thèng ®iÖn ngµy cµng ph¸t triÓn réng lín, sè lîng thiÕt bÞ kÕt nèi trong hÖ thèng ngµy cµng nhiÒu. V× vËy bÊt kú bé phËn nµo bÞ sù cè còng g©y nªn nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng.
Trªn ®©y lµ bèn lý do chÝnh, bªn c¹nh ®ã nguyªn nh©n s©u xa ®»ng sau c¸c nguyªn nh©n nµy lµ: c¸c nhµ s¶n xuÊt th× mong muèn hiÖu suÊt lµm viÖc t¨ng lªn, m¸y mãc vËn hµnh tèi u. Nh×n chung c¸c c¬ quan ®iÖn lùc ®Òu cæ vò cho nç lùc nµy, v× nã gióp kh¸ch hµng cña hä t¨ng lîi nhuËn còng nh gióp cho ngµnh ®iÖn gi¶m chi phÝ ®Çu t vµo c¸c tr¹m biÕn ¸p vµ m¸y ph¸t b»ng c¸ch sö dông hiÖu qu¶ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. Nhng ®«i khi c¸c thiÕt bÞ nµy l¹i lµ nguyªn nh©n g©y ra c¸c vÊn ®Ò ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng ®iÖn n¨ng. §Þnh nghÜa vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng: Cã nhiÒu ®Þnh nghÜa kh¸c nhau vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng dùa trªn quan ®iÓm cña nh÷ng bªn liªn quan, vÝ dô: • PhÝa nhµ cung cÊp ®iÖn cã thÓ ®Þnh nghÜa chÊt lîng ®iÖn n¨ng nh lµ ®é tin cËy vµ chØ ra b»ng c¸c thèng kª ®é tin cËy cña hÖ thèng.
• C¸c nhµ s¶n xuÊt thiÕt bÞ dïng ®iÖn l¹i cã thÓ ®Þnh nghÜa chÊt lîng ®iÖn n¨ng nh c¸c ®Æc tÝnh cña nguån ®iÖn cung cÊp cho thiÕt bÞ ®iÖn lµm viÖc mét c¸ch tèi u. §iÒu nµy sÏ lµ kh¸c nhau cho c¸c thiÕt bÞ kh¸c nhau vµ c¸c nhµ s¶n xuÊt kh¸c nhau. Tuy nhiªn suy cho cïng th× quan ®iÓm vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng ph¶i ®îc xem xÐt trªn quan ®iÓm cña ngêi sö dông. ChÝnh v× vËy trong ph¹m vi cña luËn v¨n nµy sÏ sö dông ®Þnh nghÜa vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng trªn quan ®iÓm sau ®©y: “BÊt kú vÊn ®Ò ®iÖn n¨ng liªn quan ®Õn sai lÖch vÒ dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, tÇn sè mµ nh÷ng sai lÖch nµy dÉn ®Õn sù cè hoÆc vËn hµnh sai cho thiÕt bÞ cña kh¸ch hµng sö dông ®iÖn“ Häc viªn: NguyÔn §øc Toµn – Líp CH KT§ 2005-2007 - 9 - 1.2 C¸c quan ®iÓm vÒ chÊt lîng ®iÖn n¨ng: 1.1 ChÊt lîng ®iÖn n¨ng theo quan ®iÓm ®é tin cËy cña hÖ thèng ®iÖn: a.
§é tin cËy cña hÖ thèng: “§é tin cËy lµ x¸c suÊt ®Ó hÖ thèng (hoÆc phÇn tö) hoµn thµnh triÖt ®Ó nhiÖm vô yªu cÇu trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh vµ trong ®iÒu kiÖn vËn hµnh nhÊt ®Þnh“. §èi víi hÖ thèng (hay phÇn tö) phôc håi, kh¸i niÖm kho¶ng thêi gian x¸c ®Þnh kh«ng cã ý nghÜa b¾t buéc, v× hÖ thèng lµm viÖc liªn tôc. Do ®ã ®é tin cËy ®îc ®o b»ng ®¹i lîng thÝch hîp h¬n, ®ã lµ ®é s½n sµng: “§é s½n sµng lµ x¸c suÊt ®Ó hÖ thèng (hay phÇn tö) hoµn thµnh hay s½n sµng hoµn thµnh nhiÖm vô trong thêi ®iÓm bÊt kú“. C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ ®é tin cËy cña hÖ thèng ®iÖn bao gåm: • X¸c suÊt thiÕu ®iÖn cho phô t¶i, ®ã lµ x¸c suÊt c«ng suÊt phô t¶i lín h¬n c«ng suÊt nguån ®iÖn.
• §iÖn n¨ng thiÕu (®iÖn n¨ng mÊt) cho phô t¶i, ®ã lµ kú väng ®iÖn n¨ng phô t¶i bÞ c¾t do háng hãc hÖ thèng mét n¨m. • ThiÖt h¹i kinh tÕ tÝnh b»ng tiÒn do mÊt ®iÖn.