Nghiên cứu bù hệ số công suất để nâng cao chất lượng điện năng cho thành phố Lạng Sơn

• Tác giả: Lê Trần Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Xuân Minh
• Trường học: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên cứu bù hệ số công suất để cải thiện chất lượng điện năng cấp cho thành phố Lạng Sơn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH TIÊU THỤ ĐIỆN THÀNH PHỐ LẠNG SƠN
• 1.1. Giới thiệu chung về lưới điện Thành phố Lạng Sơn
• 1.2. Đặc điểm tự nhiên
• 1.3. Đặc điểm kinh tế xã hội
• 1.4. Đặc điểm lưới điện
• 1.5. Các lộ đường dây trung thế cấp điện và đồ thị phụ tải điển hình
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CỦA MẠNG ĐIỆN
• 2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp
• 2.2. Độ dao động điện áp
• 2.3. Độ không sin của điện áp
• 2.4. Độ đối xứng của điện áp
• 2.5. Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp
• 2.6. Đánh giá chất lượng điện áp theo theo độ lệch điện áp
• 2.7. Đánh giá độ đối xứng của điện áp
• 2.8. Đánh giá mức độ hình sin
• 2.9. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp
• 2.10. Các biện pháp chung
• 2.11. Nâng cao chất lượng điện áp bằng điều chỉnh điện áp
• 2.12. Các biện pháp nâng cao chất lượng điện áp
• 2.13. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG MẠNG ĐIỆN CẤP CHO THÀNH PHỐ LẠNG SƠN
• 3.1. Các phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất truyền thống
• 3.2. Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên
• 3.3. Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo
• 3.4. Phương pháp sử dụng các thiết bị bù trong FACTS
• 3.5. Nhóm mắc nối tiếp
• 3.6. Nhóm mắc song song
• 3.7. Vị trí đặt thiết bị bù
• 3.8. Xác định dung lượng bù
• 3.9. Đề xuất phương pháp bù CSPK cải thiện chất lượng điện năng
• 3.10. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG DSVC
• 4.1. Bù công suất phản kháng sử dụng cấu trúc FC-TCR
• 4.2. Bù công suất phản kháng sử dụng cấu trúc đề xuất DSVC
• 4.3. Phương pháp bù CSPK sử dụng các chuyển mạch cơ khí (DVC)
• 4.4. Phương pháp bù CSPK sử dụng thyristor (SVC)
• 4.5. Phương pháp bù lai DSVC
• 4.6. Thiết kế điều khiển hệ thống bù công suất phản kháng DSVC
• 4.7. Mô hình hóa hệ thống bù công suất phản kháng FC-TCR
• 4.8. Tính toán giá trị tụ bù cố định FC
• 4.9. Tính toán giá trị điện cảm (L) tại nhánh TCR
• 4.10. Mối liên hệ giữa điện cảm ở nhánh TCR, góc điều khiển BBĐ, và việc bù CSPK
• 4.11. Thiết kế bộ điều khiển PID theo phương pháp Ziegler-Nichols
• 4.12. Mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab/Simulink
• 4.13. Kết quả mô phỏng
• 4.14. Kết luận chương 4
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu cải thiện chất lượng điện năng tại Lạng Sơn

Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện chất lượng điện năng tại thành phố Lạng Sơn thông qua việc bù hệ số công suất. Chất lượng điện năng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của các thiết bị điện. Việc nâng cao chất lượng điện năng không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn đảm bảo sự ổn định trong cung cấp điện cho các phụ tải. Đặc biệt, trong bối cảnh phát triển kinh tế nhanh chóng, nhu cầu về điện năng ngày càng tăng cao, việc cải thiện chất lượng điện năng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

1.1. Tình hình tiêu thụ điện năng tại Lạng Sơn

Thành phố Lạng Sơn hiện đang đối mặt với tình trạng tiêu thụ điện năng gia tăng nhanh chóng. Nhu cầu điện năng cho sản xuất và sinh hoạt ngày càng cao, đặc biệt là trong các khu công nghiệp và dịch vụ. Việc này đặt ra thách thức lớn cho hệ thống điện, yêu cầu phải có các giải pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng điện năng.

1.2. Vai trò của hệ số công suất trong chất lượng điện năng

Hệ số công suất (cosφ) là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Hệ số này phản ánh mối quan hệ giữa công suất tác dụng và công suất toàn phần. Khi cosφ thấp, tổn thất điện năng sẽ tăng cao, ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điện. Do đó, việc bù hệ số công suất là cần thiết để nâng cao chất lượng điện năng.

II. Vấn đề và thách thức trong cải thiện chất lượng điện năng

Mặc dù có nhiều nỗ lực trong việc cải thiện chất lượng điện năng, nhưng vẫn tồn tại nhiều vấn đề và thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự gia tăng công suất phản kháng trong hệ thống điện. Công suất phản kháng không chỉ làm tăng tổn thất điện năng mà còn gây ra hiện tượng sụt áp, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng cung cấp cho người tiêu dùng.

2.1. Tác động của công suất phản kháng đến hệ thống điện

Công suất phản kháng có thể gây ra tổn thất điện năng lớn trong quá trình truyền tải. Khi công suất phản kháng tăng, dòng điện trên đường dây cũng tăng theo, dẫn đến tổn thất điện năng cao hơn. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống mà còn làm giảm chất lượng điện năng cung cấp.

2.2. Thách thức trong việc bù công suất phản kháng

Việc bù công suất phản kháng đòi hỏi phải có các thiết bị và công nghệ phù hợp. Tuy nhiên, không phải tất cả các trạm biến áp đều có khả năng lắp đặt thiết bị bù công suất. Điều này tạo ra thách thức lớn trong việc cải thiện chất lượng điện năng tại Lạng Sơn.

III. Phương pháp bù hệ số công suất hiệu quả

Để cải thiện chất lượng điện năng, việc bù hệ số công suất là một trong những giải pháp hiệu quả nhất. Có nhiều phương pháp bù công suất phản kháng khác nhau, mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng điện năng.

3.1. Phương pháp bù công suất phản kháng tự nhiên

Phương pháp này sử dụng các tụ điện để bù công suất phản kháng. Tụ điện được lắp đặt gần các phụ tải lớn, giúp giảm thiểu công suất phản kháng và nâng cao hệ số công suất. Đây là phương pháp đơn giản và hiệu quả, nhưng cần phải được thiết kế cẩn thận để tránh hiện tượng quá tải.

3.2. Phương pháp bù công suất phản kháng nhân tạo

Phương pháp này sử dụng các thiết bị điện tử để điều chỉnh công suất phản kháng. Các thiết bị như STATCOM và SVC có thể được sử dụng để bù công suất phản kháng một cách linh hoạt và hiệu quả. Phương pháp này giúp cải thiện chất lượng điện năng một cách nhanh chóng và hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bù hệ số công suất có thể cải thiện đáng kể chất lượng điện năng tại Lạng Sơn. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp bù công suất phản kháng đã giúp giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu suất của hệ thống điện.

4.1. Kết quả mô phỏng hệ thống bù công suất

Các mô phỏng cho thấy rằng việc bù công suất phản kháng đã giúp giảm tổn thất điện năng từ 15% xuống còn 5%. Điều này cho thấy hiệu quả rõ rệt của việc bù công suất trong việc cải thiện chất lượng điện năng.

4.2. Ứng dụng thực tiễn tại các trạm biến áp

Việc áp dụng các phương pháp bù công suất tại các trạm biến áp đã giúp nâng cao hệ số công suất từ 0.85 lên 0.95. Điều này không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn đảm bảo cung cấp điện ổn định cho người tiêu dùng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bù hệ số công suất là một giải pháp hiệu quả để cải thiện chất lượng điện năng tại Lạng Sơn. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ bù công suất mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về điện năng.

5.1. Tương lai của công nghệ bù công suất

Công nghệ bù công suất đang phát triển nhanh chóng với nhiều giải pháp mới. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến sẽ giúp nâng cao hiệu quả bù công suất và cải thiện chất lượng điện năng.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của công suất phản kháng đến chất lượng điện năng. Đồng thời, nghiên cứu các giải pháp bù công suất mới để đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững của hệ thống điện.