Chương 1 TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ BẮC KẠN VÀ PHỤ TẢI PHÁT SINH SÓNG HÀI 1. Tổng quan lưới điện thành phố Bắc Kạn Trạm 110kV-E26.1 Bắc Kạn đặt tại phường Nguyễn Thị Minh Khai – thành phố Bắc Kạn với qui mô công suất 1x25 MVA-115/38,5/23kV & 1x25 MVA- 115/38,5/11kV. Trạm được cấp điện từ 2 nguồn: từ trạm 220kV Cao Bằng qua tuyến đường dây 110kV- lộ 171 và lộ 173 – E26.1 kết nối với lộ 172 – E6.6 từ trạm 110kV Phú Lương. Hiện tại trạm là nguồn chính cấp cho thành phố Bắc Kạn qua các đường dây 35kV, 22kV.
Phía 35kV của trạm gồm 6 lộ (371, 372, 373, 374, 376 và 378), trong đó lộ đường dây 372 cấp điện cho phụ tải một phần cho khu vực thành phố Bắc Kạn và một phần cho huyện Bạch Thông. Lộ đường dây 373 cấp điện cho phụ tải một phần khu vực thành phố Bắc Kạn và cho toàn huyện Chợ Mới, huyện Na Rì. Lộ đường dây 374 cấp điện cho phụ tải một phần khu vực thành phố Bắc Kạn và cho toàn huyện Chợ Mới. Phía 22kV có 6 lộ (471, 472 và 474), các lộ đường dây 22kV cấp điện cho phụ tải một phần cho khu vực thành phố Bắc Kạn.1: Sơ đồ kết dây cơ bản lưới điện Thành phố Bắc Kạn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Lưới điện trung thế - Tổng đường dây trung thế: 197,584 km. - Đường dây 35kV: 142,355 km. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 134,51 km. + Tài sản khách hàng: 7,845 km.
- Đường dây 22kV: 56,775 km. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 48,488 km. + Tài sản khách hàng: 8,287 km. - Cáp ngầm 35kV: 1,575 km.
Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 1,575 km. + Tài sản khách hàng: 0 km. - Cáp ngầm 22kV: 23,128 km. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 21,585 km.
+ Tài sản khách hàng: 1,543 km. - Trạm biến áp: Tổng số: 217 TBA/ 217 Máy; S = 49. Trong đó + Tài sản của Điện lực: 53 trạm/ 53 máy. + Tài sản khách hàng: 27 trạm/ 27 máy.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Trong đó: + Tài sản của Điện lực: 87 trạm/ 87 máy. + Tài sản khách hàng: 50 trạm/ 50 máy. - Tổng chiều dài đường dây 0.
- Tổng số khách hàng: 18.593 Khách hàng. Thống kê tình trạng mang tải của các đường dây trung thế khu vực thành phố Bắc Kạn như sau: Hình 1.2: Trạm 110KV Bắc Kạn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Mang tải của đường dây trung thế sau trạm 110kV Bắc Kạn Loại dây - tiết Pmax (kW) diện TT Tên trạm 110kV Chiều dài trục Pmin (kW) (km) I Trạm Bắc Kạn (E26.608 6 Lộ 378 AC-120 0 3,58 0 ASXV 120; XLPE-3x120, 3x70, 3x50; AC- 7 Lộ 471 70, 50 2.981 ASXV 120, 95; XLPE-3x120, 3x70, 3x50; AC- 8 Lộ 472 120, 95, 70, 50 6.506 ASXV 120, 95; XLPE-3x120, 3x70, 3x50; AC- 9 Lộ 474 120, 70, 50 5.725 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổn thất điện năng của khu vực thành phố Bắc Kạn trong một vài năm gần đây Theo thống kê, tổn thất điện năng của tỉnh từ năm 2015 đến nay thay đổi khác nhau qua các năm tuỳ theo phương thức vận hành và sự phát triển của lưới điện 35kV,22kV.
Công ty Điện lực Bắc Kạn đã áp dụng nhiều biện pháp để giảm tổn thất điện năng như: - Tính toán lựa chọn phương thức vận hành và điều độ tối ưu để đạt được mức tổn thất thấp nhất. - Cải tạo nâng tiết diện các đường dây trung thế đã cũ nát, tiết diện nhỏ, xây dựng các đường dây trung thế mới có tiết diện lớn nhằm san tải cho các tuyến dây quá tải. - Cải tạo chuyển đổi dần lưới điện 10kV lên 22kV. - Tính toán và thực hiện việc bù công suất phản kháng bằng các bộ tụ bù trên lưới 0,4kV; 22kV; 35kV, yêu cầu tất cả các khách hàng có trạm chuyên dùng thực hiện các biện pháp bù hạ thế để đảm bảo cos > 0,9.
- Kiểm tra tình hình sử dụng điện của khách hàng để tránh các hiện tượng lấy cắp điện, kiểm định thay thế công tơ định kì, thay thế công tơ cơ khí bằng công tơ điện tử, kiểm tra và cân pha cho các đường dây hạ thế (Điện lực quản lí). - Lắp đặt trạm biến áp với công suất hợp lí, hoán chuyển vị trí lắp đặt giữa các MBA quá tải với các MBA đang non tải. - Đã hoàn thành bàn giao lưới điện trung áp nông thôn cho ngành điện theo kế hoạch của Bộ công thương. Tổn thất điện năng qua các năm của thành phố Bắc Kạn Năm 2015 2016 2017 2018 Tổn thất Thành Phố 4,49% 4,15% 4,83% 4,31% Bắc Kạn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Đánh giá hiện trạng theo kết quả tính toán Tính toán phân bố công suất và tổn thất cho lưới điện trung thế Mục đích của việc tính toán lưới điện hiện trạng là xác định phân bố công suất và tổn thất về kĩ thuật trong lưới điện, kiểm tra khả năng mang tải cũng như các chỉ tiêu kĩ thuật khác. Để thực hiện công việc tính toán này cần phải tiến hành: - Cập nhật chi tiết sơ đồ lưới điện hiện trạng, các thông số kỹ thuật của lưới điện và phương thức vận hành của chúng. - Công suất cực đại cực tiểu của các lộ xuất tuyến trung thế. - Công suất cực đại tại thanh cái cao thế các trạm trung tâm cấp nguồn.
- Tính toán lưới điện hiện trạng được thực hiện toàn hệ thống ở chế độ phụ tải cực đại để kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật và khả năng mang tải của lưới. Kết quả công suất các lộ trung thế TT Tên trạm / tên lộ Điện áp Pmax Tổn thất Tổn thất Tổn thất (kV) (kW) công suất điện năng điện áp (%) (%) (%) I Trạm 110 kV Bắc Kạn 1 Lộ 371 35 6.640 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tổn thất điện năng kỹ thuật qua các năm của TP Bắc Kạn Năm 2015 2016 2017 2018 Tổn thất Thành Phố 3,26% 3,4% 3,5% 3,6% Bắc Kạn Từ kết quả tính toán chế độ lưới điện phân phối trung thế và hạ thế cho thấy các trị số tính toán tổn thất kĩ thuật là tương đối phù hợp với các trị số thống kê từ thực tế vận hành và phản ánh tương đối sát thực tình trạng vận hành hiện tại của lưới điện thành phố Bắc Kạn. Sự phát sinh sóng điều hòa bậc cao (sóng hài) trong hệ thống cung cấp điện 1.
Những vẫn đề cơ bản về sóng điều hòa bậc cao Ngày nay, các thiết bị điện sử dụng trong đời sống dân sinh cũng như sản xuất công nghiệp hết sức đa dạng và phong phú về số lượng và chủng loại, đồng nghĩa kéo theo đó là yêu cầu nâng cao khả năng đáp ứng về truyền tải và chất lượng của hệ thống cung cấp điện. Như ta đã biết rằng, điện năng truyền tải trong hệ thống cung cấp điện thông qua việc sử dụng một sóng điện từ có tần số 50 Hz (Việt Nam) hoặc 60 Hz (Mỹ, Nhật), gọi là sóng cơ bản. Tuy nhiên trong thực tế, do một số nguyên nhân như: Sự cố đường dây, các phụ tải phi tuyến như: tải lò nung, tải bể điện phân, tải bể mạ… làm cho phát sinh phía nguồn hệ thống cung cấp điện các sóng điện từ có tần số bằng bội số nguyên lần tần số cơ bản. Các sóng này gọi chung là sóng điều hòa bậc cao (hay còn gọi là sóng hài).
Sự tồn tại của các sóng điều hòa bậc cao trong hệ thống điện gây ảnh hưởng không tốt tới các thiết bị điện và đường dây truyền tải. Chúng gây ra hiện tượng: quá áp, méo điện áp lưới và dòng điện, tổn thất điện năng, quá nhiệt cho các phụ tải, giảm chất lượng điện năng và gián đoạn cung cấp điện. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vấn đề đặt ra là phải tìm cách loại bỏ các sóng điều hòa bậc cao ra khỏi hệ thống điện. Các thiết bị được sử dụng để loại bỏ sóng điều hòa bậc cao gọi là các bộ lọc.
Hiện nay, có nhiều nghiên cứu và ứng dụng các bộ lọc phục vụ trong sản xuất công nghiệp. Đề tài này tập trung nghiên cứu và thiết kế bộ lọc tích cực, đảm bảo các yêu cầu đặt ra về chất lượng điện năng cho lưới cung cấp và phân phối điện đến phụ tải. Tổng quan về sóng điều hòa bậc cao Chúng ta biết rằng, các dạng sóng điện áp hình sin được tạo ra tại các nhà máy điện, trạm điện lớn có chất lượng tốt. Tuy nhiên, càng di chuyển về phía phụ tải, đặc biệt là các phụ tải phi tuyến thì các dạng sóng càng bị méo dạng.
Khi đó dạng sóng không còn dạng sin [10, 11].3: a) Dạng sóng sin, b) Dạng sóng sin bị méo (sóng chu kỳ không sin) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sóng chu kỳ không sin có thể coi như là tổng của các dạng sóng điều hoà mà tần số của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản. Với điều kiện vận hành cân bằng các sóng điều hòa bậc cao có thể chia thành các thành phần thứ tự thuận, nghịch và không: - Thành phần thứ tự thuận: các sóng điều hòa bậc 4, 7, 11… - Thành phần thứ tự nghịch: các sóng điều hòa bậc 2, 5, 8… - Thành phần thứ tự không: các sóng điều hòa 3, 6, 9… Khi xảy ra trường hợp không cân bằng trong các pha thì mỗi sóng điều hòa có thể bao gồm một trong ba thành phần trên. Sóng điều hòa bậc cao ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện nên cần phải chú ý khi tổng sóng điều hòa dòng điện bậc cao lớn hơn mức độ cho phép. Sóng điều hòa dòng điện bậc cao là dòng điện có tần số bằng bội số nguyên lần tần số cơ bản.
Thí dụ: Ta có dòng điện với tần số 150(Hz) tồn tại trên lưới làm việc với tần số 50(Hz), suy ra đây là dòng điều hòa bậc 3 và dòng 150(Hz) này là dòng không sử dụng được với các thiết bị làm việc trên lưới 50(Hz).