Chương 1. Nghiên cứu tổng quan về chất lượng điện năng, biến thiên điện áp ngắn hạn. Trình bày về biến thiên điện áp ngắn hạn và các chỉ tiêu đánh giá: Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các chỉ tiêu đánh giá hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối, một số đường cong chịu đựng của thiết bị. Xây dựng bài toán đánh giá sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối có xét đến thời gian tác động của các thiết bị bảo vệ.
Mô phỏng sự cố dẫn đến sụt giảm điện áp, mô phỏng lưới điện trong phần mềm PSS/Adept cho tính toán ngắn mạch, xây dựng thuật toán để tính. Áp dụng phương pháp dự báo ngẫu nhiên đánh giá sụt giảm điện áp cho lưới điện phân phối 22 kV tại 1 trạm 110 kV. Đánh giá theo hai chỉ số SARFI x và SARFI x-curve, có xét đến các yếu tố ảnh hưởng: - Ảnh hưởng của nối đất trung tính lưới điện. - Ảnh hưởng của việc thay đổi các tham số trong trường hợp phân bố sự cố là phân bố chuẩn nhị biến.
Đưa ra các kết luận và đề xuất cho hướng nghiên cứu tiếp theo. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Luận văn đã trình bày một phương pháp đánh giá hiện tượng voltage sag lưới điện phân phối có xét đến thời gian tác động của các bảo vệ, ảnh hưởng của nối đất 9 LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá HV: Đỗ Ngọc Quảng hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối trung tính, ảnh hưởng của phân bố sự cố dựa trên chỉ tiêu SARFIx và phát triển chỉ tiêu này thành SARFIx-curve. Căn cứ vào SARFIx-curve sẽ cho một cái nhìn xác thực hơn về tác động của hiện tượng voltage sag đến sự làm việc của các phụ tải. Đây là một đề tài mới, dựa vào việc mô phỏng để đánh giá chất lượng điện năng mà không thể thực hiện được bằng các phương pháp đo lường.
Các số liệu đầu vào phục vụ việc tính toán trong luận văn là các số liệu thực tế trên lưới phân phối 22 kV TP Nam Định. Ngoài ra, để phục vụ cho việc tính toán điện áp sụt giảm cũng như tần suất sụt giảm điện áp tại các nút trên lưới phân phối để từ đó tính ra các chỉ tiêu SARFI x và SARFI x-curve. Khối lượng tính toán của đề tài là khá lớn (sử lý 3.168 file Excel đầu vào từ việc tính ngắn mạch bằng phần mềm Pss/Adept) do đó tác giả đã xây dựng một chương trình tính toán, sử lý số liệu bằng ngôn ngữ lập trình Java, dữ liệu đầu vào là thông số ngắn mạch tính bằng PSS/Adept và thông số suất sự cố. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Các chỉ tiêu SARFIx và SARFIx-curve được trình bày trong luận văn sẽ là một trong các cơ sở được bình xét trong quá trình lập hợp đồng mua bán điện giữa Công ty điện lực và các khách hàng sử dụng điện.
Các khách hàng sử dụng điện có thể căn cứ vào kết quả đánh giá hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối theo chỉ tiêu SARFIx, SARFIx-curve và kết hợp với đặc điểm điện áp làm việc của từng loại phụ tải điện để có thể xác định được tần suất sụt giảm điện áp làm cho phụ tải ngừng hoạt động cũng như là tần suất sụt giảm điện áp không làm ảnh hưởng đến hoạt động của phụ tải. Luận văn đã đánh giá được chất lượng điện năng dựa trên các số liệu thực của lưới điện phân phối 1 trạm 110 kV khu vực thành phố Nam Định. Luận văn đã xét ảnh hưởng của phân bố sự cố (phân bố đều, phân bố ngẫu nhiên nhị biến) đến việc đánh giá biến thiên điện áp trong lưới phân phối. Ngoài ra trong luận văn đã giả thiết về trường hợp lưới trung tính là cách điện để nghiên cứu về ảnh hưởng của nối đất trung tính đến việc đánh giá biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân 10 LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá HV: Đỗ Ngọc Quảng hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối phối.
Đề tài có thể là tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng điện năng. Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Bạch Quốc Khánh cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện – Khoa Điện – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và có những đóng góp quý báu cho bản luận văn.
Để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn và hướng nghiên cứu trong bản luận văn được phát triển tiếp, tác giả mong nhận thêm được sự góp ý của các thầy cô giáo, bạn bè và các bạn đọc. Xin trân trọng cảm! 11 LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá HV: Đỗ Ngọc Quảng hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG – BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN (VOLTAGE SAG) 1. Sự cần thiết của việc nghiên cứu về chất lƣợng điện năng Các công ty Điện lực và các khách hàng sử dụng điện ngày càng quan tâm đến chất lượng của hệ thống điện mà họ sử dụng. Từ thập kỷ 80 trở lại đây, thuật ngữ “chất lượng điện năng” đã trở thành một trong những từ xuất hiện nhiều nhất trong ngành công nghiệp năng lượng điện.
Các lý do chính để lý giải cho sự quan tâm của các Công ty điện lực cũng như các khách hàng đến chất lượng của hệ thống điện đó là: a. Ngày càng có nhiều thiết bị điện nhạy cảm với sự thay đổi của chất lượng điện năng hơn so với các thiết bị điện trong quá khứ. Rất nhiều thiết bị điện mới có sử dụng bộ vi xử lý, vi điều khiển, thiết bị điện tử công suất đã được sử dụng. Trong quá trình hoạt động, các thiết bị này rất nhạy cảm với các loại nhiễu loạn trong hệ thống điện, hay nói cách khác chúng là các thiết bị rất nhạy cảm với các vấn đề liên quan đến chất lượng điện năng như là độ lệch về điện áp, dòng điện cũng như là tần số.
Do yêu cầu ngày càng cao của hệ thống điện cũng như là các máy móc, thiết bị, dây chuyền sản xuất,. về hiệu quả hoạt động dẫn tới đòi hỏi chúng ta phải tiến hành áp dụng các thiết bị có hiệu suất cao, sử dụng các phương pháp sản xuất tiên tiến hơn. Đối với các dây chuyền sản xuất, để tăng hiệu suất sử dụng năng lượng người ta đã sử dụng các động cơ có điều chỉnh tốc độ thông qua các thiết bị điều khiển điện tử công suất (chỉnh lưu, nghịch lưu), các thiết bị này rất nhạy cảm so với độ lệch của điện áp cung cấp. Đối với hệ thống phân phối điện, người ta đã sử dụng các thiết bị bù nhằm làm giảm tổn thất và tăng hệ số công suất.
Việc áp dụng các thiết bị mới này sẽ gây ra các sóng hài trong hệ thống điện và có rất nhiều người quan tâm đến các tác động của chúng trong tương lai đối với khả năng hoạt động của hệ thống. 12 LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá HV: Đỗ Ngọc Quảng hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối c. Khách hàng sử dụng điện ngày càng nhận thức được về những vấn đề về chất lượng điện năng. Họ ngày càng hiểu biết nhiều hơn về những hiện tượng như là mất điện, sụt giảm điện áp, các dao động do việc đóng cắt điện.
Và điều đó đã kích thích các Công ty điện lực cải thiện chất lượng của việc phân phối điện. Có rất nhiều yếu tố liên hệ với nhau trong một hệ thống, quá trình tích hợp đó có nghĩa rằng bất cứ một sự cố xảy ra ở một phần tử nào trong hệ thống cũng đều gây ra hậu quả lớn đối với hệ thống. Sự thúc đẩy chính của sự cần thiết phải quan tâm đến chất lượng điện năng sau những lý do trên là sự gia tăng khả năng sản xuất cho khách hàng sử dụng điện. Các ngành công nghiệp sản xuất theo dây chuyền muốn tốc độ sản xuất nhanh hơn, sản xuất ra nhiều sản phẩm hơn, hiệu suất sử dụng của các máy móc cao hơn, tuổi thọ thiết bị sản xuất kéo dài ra hơn.
Các Công ty Điện lực cũng đang khuyến khích những mong muốn đó bởi nó giúp cho khách hàng tiêu thụ điện trở nên có nhiều lợi nhuận hơn đồng thời giúp cho ngành điện trì hoãn được lượng vốn đầu tư rất lớn đối với trạm biến áp, các nhà máy điện bằng cách sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao. Vấn đề đáng quan tâm là các thiết bị được sử dụng để tăng khả năng sản xuất thường phải chịu phần lớn những hư hại và đôi khi chúng là nguyên nhân gây ra những vấn đề về chất lượng điện năng. Các hiện tượng, biểu hiện liên quan đến chất lượng điện năng Chất lượng điện năng sẽ được biểu thị bằng các hiện tượng khác nhau. Sau đây là các biểu hiện chính: i) Sóng hài; ii) Mất điện thời gian ngắn (<1 phút); iii) Mất điện thời gian dài (>1 phút); iv) Sóng sụt điện áp và sóng tăng điện áp; v) Quá độ điện áp, quá áp (đóng cắt, sét); 13 LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá HV: Đỗ Ngọc Quảng hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối vi) Chập chờn; vii) Mất cân bằng điện áp; viii) Giá trị/biên độ điện áp (thấp áp và tăng áp lâu dài)); ix) Nối đất và tương thích điện từ.
Trong phần nghiên cứu này sẽ tập trung vào hai biểu hiện chính quan trọng nhất của chất lượng điện năng là biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện. Các vấn đề, ảnh hưởng của chất lượng điện năng Khi chất lượng điện năng không được đảm bảo thì sẽ gây ra các mức độ ảnh hưởng khác nhau đối với các khách hàng sử dụng điện.