Lưới Điện và Hệ Thống Điện Tập 1: Khái Niệm và Ứng Dụng

• Người hướng dẫn: PGS. Trần Bách
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Hệ thống điện
• Đề tài: Lưới Điện và Hệ Thống Điện: Tập 1 - Kiến Thức Cơ Bản và Ứng Dụng
• Loại tài liệu: sách
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƯỚI ĐIỆN
• 1.1. Hệ thống điện. Lưới hệ thống. Lưới truyền tải. Lưới phân phối. Điện áp và khả năng tải của lưới điện. Tiêu chuẩn đánh giá lưới điện. Phụ tải điện. Đặc điểm của phụ tải điện. Phân loại phụ tải. Các đặc trưng của phụ tải. Yêu cầu của phụ tải đối với HTĐ. Tính toán phụ tải điện. Hoạt động của HTĐ. Chế độ làm việc và cân bằng công suất của HTĐ. Mục đích hoạt động. Sơ đồ tính toán và các thông số của các phần tử của lưới điện
• 1.2. Thông số của dây dẫn. Tính toán các thông số của dây dẫn. Sơ đồ thay thế của dây dẫn. Thông số của máy biến áp. Máy biến áp hai cuộn dây. Máy biến áp ba cuộn dây. Máy biến áp tự ngẫu. Đặc tính truyền tải điện năng
• 1.3. Tổn thất điện áp. Tổn thất điện áp tính theo dòng điện, vectơ điện áp. Tính toán tổn thất điện áp và điện áp theo công suất. Tổn thất công suất trên đường dây. Tổn thất điện năng trên đường dây. Tổn thất công suất và điện năng trong máy biến áp. Tính toán chế độ xác lập của lưới phân phối
• 1.4. Những vấn đề chung. Mục đích, yêu cầu. Các công thức cơ sở. Sơ đồ tính toán lưới phân phối. Các chế độ cần tính toán và nói chung về phương pháp tính. Số liệu đầu vào để giải tích lưới phân phối. Tính toán lưới phân phối ba pha đối xứng. Tính toán LPP khi biết giá trị đồng thời của phụ tải. Tính toán LPP khi biết công suất cực đại của phụ tải. Tính toán LPP theo năng lượng tiêu thụ của phụ tải. Tính LPP trên máy tính. Tính toán LPP trong chế độ không đối xứng. Tính toán chế độ không đối xứng cho các loại lưới điện
• 1.5. Tính toán lưới hệ thống và lưới truyền tải
• 1.5.1. Khái niệm chung. Tính toán lưới hở. Trường hợp cho biết S2, Sj, U3 cần tính U1, S1. Trường hợp cho biết S2, S1, U1 cần tính U2, U3, S1. Tính toán lưới điện kín đơn giản. Lưới điện kín có một nguồn cung cấp. Lưới điện kín có hai nguồn cung cấp điện áp khác nhau. Tính toán lưới điện có hai cấp điện áp. Khái niệm về tính toán lưới hệ thống. Mô hình điện thế nút của lưới điện. Mô hình cân bằng công suất nút. Các phương pháp giải tích lưới điện. Tính đến điều chỉnh điện áp và điều chỉnh công suất tác dụng trong giải tích lưới điện. Tính tổn thất công suất trong lưới điện. Khái niệm về tính toán đường dây dài. Các phương trình của đường dây dài. Đường dây không tổn thất. Công suất tự nhiên. Phân bố điện áp trên đường dây dài và công suất phản kháng do đường dây sinh ra. Khả năng tải của đường dây dài. Tổn thất điện năng trên đường dây dài. Lựa chọn dây dẫn trong lưới điện
• 1.6. Tiết diện tối ưu và các điều kiện kỹ thuật. Mật độ kinh tế dòng điện. Giá tiền tổn thất công suất và tổn thất điện năng. Tổng chi phí vốn cho đường dây điện. Quy tắc Kelvin và mật độ kinh tế dòng điện. Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong thiết kế, quy hoạch lưới điện. Chọn tiết diện dây dẫn trong lưới hệ thống cao và siêu cao thế. Chọn tiết diện dây dẫn trong lưới phân phối. Tính toán lựa chọn dây dẫn. Chọn dây dẫn theo Jkl. Chọn dây dẫn theo dòng điện lớn nhất cho phép. Chọn dây cáp theo phát nóng khi ngắn mạch. Chọn dây dẫn đường dây trên không theo điều kiện độ bền cơ học. Chọn dây dẫn theo điều kiện vầng quang điện. Chọn dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp. Chọn dây dẫn lưới hạ áp kết hợp với thiết bị bảo vệ. Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện
• 1.7. Khái niệm chung. Ảnh hưởng của điện áp tới công tác của hệ thống điện. Nhiệm vụ của điều chỉnh điện áp. Quan hệ CSPK-điện áp, phương thức điều chỉnh điện áp. Quan hệ giữa cân bằng CSPK và ổn định của hệ thống điện. Điều chỉnh điện áp và AP, AA. Phân cấp điều chỉnh điện áp trong HTĐ. Điều chỉnh điện áp trên lưới hệ thống và lưới truyền tải. Các phương tiện để điều chỉnh điện áp. Phương thức điều chỉnh điện áp. Điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối. Độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện. Đánh giá chất lượng điện áp trong lưới hạ áp. Diễn biến điện áp trong lưới điện. Phương thức điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối. Điều chỉnh điện áp dưới tải trong MBA TG. Đặt đầu phân áp cố định ở MBA pp. Tính toán điều chỉnh điện áp. Điều chỉnh điện áp bằng bù ngang và bù dọc. Các biện pháp giảm dao động điện áp, không đối xứng và không sin.
• 1.8. Vấn đề bù CSPK trong HTĐ. Bù công suất phản kháng trên lưới hệ thống. Bù kinh tế công suất phản kháng. Tổn thất công suất và tổn thất điện năng. Phương thức bù kinh tế công suất phản kháng trong LPP và bài toán bù kinh tế. Phân tích ảnh hưởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trong LPP. Lưới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính. Mô hình tổng quát bài toán bù. Hàm mục tiêu. Một số bài toán bù đơn giản. Bù cố định trên LPP có một phụ tải. Bù trên trục chính. Bù trong lưới điện xí nghiệp. Một số sơ đồ thiết bị bù.
• 1.9. Độ tin cậy của lưới điện. Khái niệm chung. Nguyên nhân gây ra mất điện và thiệt hại do mất điện. Ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc của lưới điện và HTĐ. Độ tin cậy của các phần tử của lưới điện. Các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện. Độ tin cậy của lưới truyền tải. Độ tin cậy của đường dây đơn. Độ tin cậy của đường dây kép. Độ tin cậy của LPP. Độ tin cậy của LPP hình tia. Độ tin cậy của LPP kín vận hành hở.
• 1.10. Tính toán kinh tế lưới điện. So sánh kinh tế các phương án phát triển lưới điện. Khái niệm về quy hoạch lưới điện. So sánh kinh tế các phương án phát triển lưới điện. Xác định thời điểm đưa công trình điện vào vận hành.
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về lưới điện và hệ thống điện Khái niệm cơ bản

Lưới điện và hệ thống điện là hai khái niệm quan trọng trong ngành điện. Lưới điện bao gồm các đường dây tải điện và trạm biến áp, tạo thành một hệ thống phức tạp nhằm sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Hệ thống điện không chỉ bao gồm lưới điện mà còn có các thiết bị như máy phát điện, trạm biến áp và các thiết bị điều khiển. Việc hiểu rõ về hệ thống điện giúp các kỹ sư và sinh viên ngành điện có cái nhìn tổng quát về cách thức hoạt động và quản lý hệ thống này.

1.1. Khái niệm về hệ thống điện và lưới điện

Hệ thống điện bao gồm các máy phát điện, trạm biến áp và lưới điện. Lưới điện được chia thành lưới truyền tải và lưới phân phối, mỗi loại có chức năng và đặc điểm riêng. Việc phân loại này giúp dễ dàng quản lý và vận hành hệ thống điện.

1.2. Các thành phần chính của hệ thống điện

Hệ thống điện bao gồm nhiều thành phần như máy phát điện, trạm biến áp, lưới truyền tải và lưới phân phối. Mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện năng ổn định và an toàn cho người tiêu dùng.

II. Những thách thức trong quản lý lưới điện hiện nay

Quản lý lưới điện đối mặt với nhiều thách thức như tăng trưởng nhu cầu điện năng, sự cố mất điện và yêu cầu về chất lượng điện năng. Các vấn đề này đòi hỏi các giải pháp hiệu quả để đảm bảo lưới điện hoạt động ổn định. Việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình quản lý là cần thiết để giải quyết những thách thức này.

2.1. Tăng trưởng nhu cầu điện năng

Nhu cầu điện năng ngày càng tăng, đặc biệt ở các khu vực đô thị. Điều này đặt ra áp lực lớn lên lưới điện, yêu cầu phải nâng cấp và mở rộng hệ thống để đáp ứng nhu cầu.

2.2. Sự cố và mất điện

Sự cố mất điện có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân như thiên tai, hỏng hóc thiết bị hoặc quá tải. Việc quản lý và khắc phục sự cố kịp thời là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của lưới điện.

III. Phương pháp tối ưu hóa lưới điện và hệ thống điện

Để tối ưu hóa lưới điện, cần áp dụng các phương pháp như điều chỉnh điện áp, bù công suất phản kháng và sử dụng công nghệ thông tin trong quản lý. Những phương pháp này giúp cải thiện hiệu suất và giảm tổn thất điện năng trong hệ thống.

3.1. Điều chỉnh điện áp trong lưới điện

Điều chỉnh điện áp là một trong những phương pháp quan trọng để duy trì chất lượng điện năng. Việc điều chỉnh này giúp giảm thiểu tổn thất điện năng và đảm bảo cung cấp điện ổn định cho phụ tải.

3.2. Bù công suất phản kháng

Bù công suất phản kháng giúp cải thiện hệ số công suất của lưới điện, từ đó giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

IV. Ứng dụng thực tiễn của lưới điện trong đời sống

Lưới điện không chỉ phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt mà còn đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Việc áp dụng công nghệ mới trong lưới điện giúp nâng cao hiệu quả sử dụng điện và giảm thiểu tác động đến môi trường.

4.1. Lưới điện trong sản xuất công nghiệp

Lưới điện cung cấp năng lượng cho các nhà máy, xí nghiệp, giúp duy trì hoạt động sản xuất. Việc tối ưu hóa lưới điện trong công nghiệp giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất.

4.2. Lưới điện và đời sống hàng ngày

Lưới điện cung cấp điện năng cho các thiết bị sinh hoạt hàng ngày như đèn, tủ lạnh, máy giặt. Việc đảm bảo chất lượng điện năng là rất quan trọng để bảo vệ thiết bị và nâng cao chất lượng cuộc sống.

V. Kết luận và tương lai của lưới điện

Tương lai của lưới điện sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình quản lý. Các giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường sẽ là xu hướng chính trong phát triển lưới điện. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống điện.

5.1. Xu hướng phát triển lưới điện

Xu hướng phát triển lưới điện hiện nay là hướng tới việc sử dụng năng lượng tái tạo và công nghệ thông minh. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu tác động đến môi trường mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng điện.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực lưới điện là rất cần thiết để tìm ra các giải pháp mới, cải tiến công nghệ và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.