Nghiên cứu bù công suất phản kháng nâng cao chất lượng điện trong mạng phân phối

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp I ------------o0o------------ ññ®oµn v¨n ®IÖn nghiªn cøu bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng n©ng cao chÊt l−îng ®IÖn trong m¹ng ph©n phèi LuËn V¨n th¹c sÜ kü thuËt Chuyªn nghµnh: ®IÖn khÝ ho¸ n«ng nghiÖp vµ s¶n xuÊt n«ng th«n M5 sè: 60.52.54 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc:TS. TrÇn Quang kh¸nh Hµ Néi - 2007 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 1 LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả ðoàn Văn ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 2 LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian thực hiện, ñến nay ñề tài: "Nghiên cứu bù công suất phản kháng nâng cao chất lượng ñiện trong mạng phân phối" ñã ñược hoàn thành. Trong thời gian thực hiện, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ quý báu của các cá nhân, tập thể trong và ngoài trường. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ts. Trần Quang Khánh về sự quan tâm, giúp ñỡ tôi rất tận tình trong phương pháp và các nội dung nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong bộ môn Cung cấp và Sử dụng ñiện Khoa Cơ ðiện - Trường ðại học Nông nghiệp I - Hà Nội, tập thể cán bộ Khoa ðiện-ðiện tử, Trường ðại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, công tác, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Cuối cùng tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn ñến gia ñình, ñã ñộng viên và giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành nội dung luận văn. Tác giả Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 3 MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ix MỞ ðẦU 1 Chương 1 VAI TRÒ, ðẶC ðIỂM CHUNG CỦA LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI VÀ SỰ TIÊU THỤ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 4 1.1 Vai trò, ñặc ñiểm chung của lưới phân phối 4 1.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng 6 1.3 Các nguồn phát công suất phản kháng 9 1.4 Phối hợp công suất phản kháng 10 Kết luận 11 Chương 2 MỤC TIÊU VÀ LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO PHỤ TẢI - MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 12 2.1 Mục tiêu bù phụ tải và bù tự nhiên 12 2.2 Lý thuyết cơ bản về bù công suất phản kháng cho phụ tải 13 2.3 Một số phương pháp tính toán bù hiện có 14 Kết luận 20 Chương 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG QUA LẠI GIỮA THIẾT BỊ BÙ VÀ CHẾ ðỘ LÀM VIỆC CỦA CÁC PHẦN TỬ MẠNG ðIỆN 21 3.1 Tác ñộng quá ñộ trong quá trình ñóng cắt tụ 21 3.2 Ảnh hưởng của sóng hài lên các thiết bị ñiện 26 3.3 Ảnh hưởng của quá ñộ ñiện áp 35 3.4 Các giải pháp khắc phục 36 3.5 Thiết kế bộ lọc sóng hài 42 Kết luận 45 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 4 Chương 4 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ FACTS TỰ ðỘNG ðIỀU CHỈNH DUNG LƯỢNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 47 4.1 Khái quát công nghệ FACTS 47 4.2 Thiết bị bù ngang SVC 48 4.3 Các ñặc tính của SVC 59 4.4 Thiết bị bù dọc có ñiều khiển TCSC 61 4.5 Bù công suất phản kháng theo thời gian thực 65 4.6 Bù ứng ñộng công suất phản kháng cân bằng tải 71 Kết luận 71 Chương 5 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG MÁY TÍNH 73 5.1 Giải tích lưới phân phối 73 5.2 Xây dựng mô hình toán học bài toán bù công suất phản kháng 79 5.3 Chương trình tính toán 84 5.4 Áp dụng tính toán cho một mạng ñiện thực 86 5.5 Hiệu quả sau khi bù 88 Chương 6 ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT 90 6.1 Phân tích kinh tế tài chính và ñánh giá hiệu quả kinh tế bù CSPK 90 6.2 Phân tích hiệu quả bù công suất phản kháng 93 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC 99 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng số Tên bảng Trang Bảng 1.1 Quan hệ giữa HSCS và công suất toàn phần. 8 Bảng 3.1 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng khi ñóng dãy tụ mắc nối tiếp. 22 Bảng 3.2 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng. 23 Bảng 3.3 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng. 24 Bảng 3.4 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng. 25 Bảng 3.5 Dạng dòng ñiện của một số tải phi tuyến và hệ số méo của chúng. 27 Bảng 3.6 Chọn phương án lắp tụ. 38 Bảng 3.7 Lĩnh vực áp dụng của các bộ lọc. 41 Bảng 4.1 Giá trị I3 tương ứng với góc mở α của Thyristor. 58 Bảng 4.2 ðặc ñiểm ñiều chỉnh vùng làm việc của TCSC. 65 Bảng 5.1 Các chỉ tiêu chính trước và sau bù. 88 Bảng 6.1 Kết quả phân tích kinh tế tài chính bù CSPK lộ 471-Văn Lâm Hưng Yên. 93 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 6 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình số Tên hình Trang Hình 1.1 Cấu trúc lưới phân phối 4 Hình 1.2a Sơ ñồ mạch ñiện ñơn giản 6 Hình 1.2b Quan hệ giữa P và Q 7 Hình 1.3 Quan hệ giữa hệ số công suất và công suất toàn phần 8 Hình 2.1 Nguyên lý bù công suất phản kháng 14 Hình 2.2 Nguyên lý bù công suất QC 14 Hình 2.3 Bù ñóng cắt theo thời gian 15 Hình 2.4 Bù phân bố tại ñiểm tải 19 Hình 3.1a Sơ ñồ mô phỏng ñóng ñiện vào dãy tụ mắc nối tiếp 22 Hình 3.1b Dạng sóng ñiện áp trên tụ 22 Hình 3.1c Dạng sóng dòng ñiện trên tụ 22 Hình 3.2a Sơ ñồ mô phỏng ñóng ñiện vào dãy tụ mắc song song 23 Hình 3.2b Dạng sóng ñiện áp trên tụ 23 Hình 3.2c Dạng sóng dòng ñiện trên tụ 23 Hình 3.3a Sơ ñồ mô phỏng quá ñộ với hiện tượng phóng ñiện trước 24 Hình 3.3b Dạng sóng ñiện áp 24 Hình 3.3c Dạng sóng dòng ñiện 24 Hình 3.4a Sơ ñồ mô phỏng quá ñộ với hiện tượng phóng ñiện trở lại 25 Hình 3.4b Dạng sóng ñiện áp 25 Hình 3.4c Dạng sóng dòng ñiện 25 Hình 3.5 Quá ñộ trên lưới phân phối khi ñóng tụ bù 25 Hình 3.6a Sóng hài bậc cao của bộ ñiều chỉnh 1 chiều với tải công suất lớn 26 Hình 3.6b Sóng hài bậc cao của bộ ñiều chỉnh 1 chiều với tải công suất nhỏ 26 Hình 3.7a Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba ñồng pha 27 Hình 3.7b Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba lệch pha 28 Hình 3.8a Hệ thống thực mô phỏng cộng hưởng song song 30 Hình 3.8b Sơ ñồ tương ñương 31 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 7 Hình 3.8c ðáp ứng tần số 31 Hình 3.9a Hệ thống thực mô phỏng cộng hưởng nối tiếp 31 Hình 3.9b Sơ ñồ tương ñương 31 Hình 3.9c ðáp ứng tần số 31 Hình 3.10 Hạn chế sóng hài bằng phương pháp lọc 36 Hình 3.11a,b Các phương pháp lọc tích cực 39 Hình 3.11c Bộ lọc kết hợp 40 Hình 3.12 Sơ ñồ nguyên lý máy cắt có bộ phận ñiện trở cài trước 41 Hình 3.13 Sơ ñồ nguyên lý bộ lọc sóng hài 45 Hình 4.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt ñộng của SVC 49 Hình 4.2 Nguyên lý cấu tạo của Thyristor 50 Hình 4.3 Sóng ñiện áp ñầu ra của Thyristor ở mạch thuần trở 51 Hình 4.4 Nguyên lý cấu tạo và hoạt ñộng của TCR 52 Hình 4.5 ðặc tính ñiều chỉnh liên tục của TCR 52 Hình 4.6 Ảnh hưởng của góc α ñến dòng ñiện 53 Hình 4.7 Sóng tín hiệu dòng ñiện của TCR 53 Hình 4.8a ðặc tính ñiều chỉnh dòng ñiện TCR theo góc ñiều khiển 57 Hình 4.8b Các sóng hài bậc cao trong phần tử TCR 57 Hình 4.9 Nguyên lý cấu tạo và hoạt ñộng của tụ ñóng mở bằng Thyristor 59 Hình 4.10 ðặc tính hoạt ñộng của SVC 59 Hình 4.11 ðặc tính U-I của SVC 60 Hình 4.12 ðặc tính trở kháng của SVC 60 Hình 4.13 ðặc tính ñiều chỉnh ñiện áp của SVC 61 Hình 4.14 Sơ ñồ nguyên lý của TCSC 62 Hình 4.15 Sơ ñồ nguyên lý hệ thống ñiều khiển cho TCSC 62 Hình 4.16 ðặc tính thay ñổi của XðT và giá trị XTCR 63 Hình 4.17 Sơ ñồ khối và ñặc tính VA của STATCOM 66 Hình 4.18a Bộ phục hồi ñiện áp ñộng 67 Hình 4.18b Sơ ñồ khối hệ thống bù ứng ñộng bằng SIPCON 67 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 8 Hình 4.19a Sơ ñồ mạng ñiện mô phỏng 68 Hình 4.19b Mô hình bằng Simulink 68 Hình 4.20a ðiện áp trên tải khi không có DVR 68 Hình 4.20b ðiện áp trên tải khi có DVR 68 Hình 4.21a ðiện áp trên tải khi không có DVR 69 Hình 4.21b ðiện áp trên tải khi có DVR 69 Hình 4.22a ðiện áp trên tải khi không có DVR 69 Hình 4.22b ðiện áp trên tải khi có DVR 69 Hình 4.23 Sơ ñồ bù ứng ñộng 70 Hình 4.24 Tác dụng của bù ứng ñộng theo thời gian thực 70 Hình 4.25 Hệ thống lọc sóng hài và cản dịu dao ñộng công suất 71 Hình 4.26 Hệ thống ñiều khiển cân bằng tải 71 Hình 5.1 Sơ ñồ lưới phân phối ñơn giản 73 Hình 5.2 Sơ ñồ khối thuật toán tính chế ñộ xác lập lưới phân phối 78 Hình 5.3 Sơ ñồ khối thuật toán thành lập ma trận A 79 Hình 5.4 Sơ ñồ khối thuật toán thành lập ma trận Z 79 Hình 5.5 Tính toán bù công suất phản kháng 85 Hình 5.6 Lưới ñiện 471 Văn Lâm Hưng Yên 87 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 9 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CSTD Công suất tác dụng CSPK Công suất phản kháng DVR Bộ phục hồi ñiện áp ñộng - Dynamic Voltage Regulator KðB Không ñồng bộ HSCS Hệ số công suất FACTS Hệ thống truyền tải ñiện xoay chiều linh hoạt - Flexible AC Transmission Systems GTO Thyristor ñiều khiển tắt bằng cực cổng - Gate Turn Off IGBT Transistor trường cực cổng cách ly - Insulated Gate Bipolar Transitor MBA Máy biến áp PWM ðiều chế ñộ rộng xung – Pulse Width Modulation STATCOM Thiết bị bù ngang ñiều khiển bằng Thyristor - Static Synchronous Compensator SVC Thiết bị bù ngang ñiều khiển bằng Thyristor - Static VAR Compensator TCR Kháng ñiện ñiều khiển bằng Thyristor – Thyristor Controlled Reactor TSR Kháng ñiện ñóng cắt bằng Thyristor - Thyristor Switched Reactor TSC Tụ ñiện ñóng mở bằng Thyristor - Thyristor Switched Capactor TCSC Thiết bị bù dọc ñiều khiển bằng Thyristor - Thyristor Controlled Series Compensator Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 10 MỞ ðẦU ðặc ñiểm của ñiện năng là các ñặc tính của nó phụ thuộc ñồng thời vào việc sản xuất, truyền tải, phân phối, các nhà chế tạo thiết bị và người vận hành sử dụng. Chất lượng ñiện là một chủ ñề có ý nghĩa chiến lược ñối với toàn ngành ñiện, từ các nhân viên kỹ thuật vận hành, khai thác bảo dưỡng, quản lý tới các nhà sản xuất và chế tạo thiết bị… Do tính chất cạnh tranh của nền kinh tế ñòi hỏi chất lượng ñiện phải ñược thường xuyên ñảm bảo tốt. Hơn nữa việc sử dụng ngày càng rộng rãi các phụ tải nhạy cảm với chất lượng ñiện như máy tính, thiết bị ño lường ñiều khiển, hệ thống thông tin liên lạc ñòi hỏi phải ñược cung cấp ñiện với chất lượng cao. Việc suy giảm chất lượng ñiện làm cho thiết bị vận hành với hiệu suất thấp, tuổi thọ bị giảm ảnh hưởng trực tiếp ñến kinh tế, tài chính không những của những hộ dùng ñiện mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới các Công ty sản xuất, quản lý và truyền tải ñiện năng. Phụ tải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, … của lưới phân phối thường có hệ số công suất thấp. Vì vậy, ngoài công suất tác dụng lưới ñiện còn phải truyền tải một lượng khá lớn công suất phản kháng. Việc truyền tải này làm tăng tổn thất ñiện năng trên các phần tử của chúng như máy biến áp, ñộng cơ không ñồng bộ, ñường dây, … ðiều ñó làm xấu các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật vận hành lưới ñiện và làm xấu chất lượng ñiện áp ở các hộ tiêu thụ ñiện. Vì thế bài toán giảm lượng công suất phản kháng truyền tải trong lưới ñiện nói chung và lưới ñiện các Công ty, Xí nghiệp nói riêng luôn luôn ñược quan tâm khi thiết kế và vận hành. Một trong những biện pháp giảm công suất phản kháng truyền tải trên lưới ñiện nâng cao chất lượng ñiện năng là bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, việc tính toán dung lượng bù, vị trí lắp ñặt, phương pháp ñiều khiển dung lượng bù như thế nào ñể cân bằng tải, cản dịu dao ñộng công suất, duy trì ñiện áp ñịnh mức và ñem lại hiệu quả kinh tế cao nhất là những bài toán chưa có lời giải chính xác. Trong khi ñó vấn ñề bù công suất phản kháng trong mạng ñiện phân phối ở các ñịa phương trong cả nước hiện nay chưa ñược quan tâm một cách ñúng mức.Việc lắp ñặt thiết bị bù thường chỉ là giải pháp tình thế, không có sự tính toán Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 11 hợp lý. Trạng thái làm việc trong quá trình ñóng cắt – quá trình thường dẫn tới phá hỏng tụ do các xung quá ñiện áp và dòng ñiện. ðặc biệt hầu hết các thiết bị bù không có cơ cấu tự ñộng ñiều chỉnh nên làm giảm hiệu quả bù, thậm chí có thể gây thiệt hại do quá bù. Mục ñích nghiên cứu của luận văn: Trong phạm vi của luận văn này tác giả trình bày nghiên cứu tương tác của thiết bị bù ñối với các phần tử trong mạng ñiện, mô phỏng các quá trình quá ñộ khi ñóng cắt tụ bù, nghiên cứu vấn ñề bù công suất phản kháng nâng cao chất lượng ñiện bằng phương pháp bù ứng ñộng, các phương pháp tính toán bù công suất phản kháng, thuật toán và chương trình giải bài toán bù công suất phản kháng bằng máy tính ñiện tử áp dụng cho lưới phân phối nói chung. ðối tượng phạm vi nghiên cứu: ðối tượng nghiên cứu chung của ñề tài là các lưới ñiện phân phối thuộc phạm vi xây dựng, quản lý của các ñịa phương, có phương thức quản lý, vận hành ñộc lập. Trong ñiều kiện thời gian hạn hẹp, chúng tôi tập trung nghiên cứu với lưới ñiện phân phối ở khu vực miền Bắc, ñó là các lưới trung áp trên không cấp ñiện cho các phụ tải thuộc khu vực công, nông nghiệp, có sơ ñồ mạng hở hoặc mạng kín vận hành hở. Ý nghĩa thực tiễn của luận văn: Vấn ñề chất lượng ñiện trong lưới phân phối ñang là mối quan tâm của không chỉ ngành ñiện mà còn của các hộ phụ tải yêu cầu chất lượng ñiện cao, hàm lượng sóng hài ít, ñộ dao ñộng ñiện áp thấp. Việc áp dụng công nghệ bù ứng ñộng vào lưới phân phối ñược triển khai ở nhiều nước trên thế giới ñã và ñang ñược sử dụng rất hiệu quả. ðối với Việt Nam hầu như mới chỉ áp dụng trên lưới truyền tải, trong khi ñó với sự xuất hiện của các phụ tải yêu cầu chất lượng ñiện áp cao ngày càng nhiều, nhất là trong thời buổi thị trường ñiện cạnh tranh. Cùng với việc trong tương lai xuất hiện thêm các phụ tải ñặc biệt như tàu ñiện ngầm nhà máy sản xuất thiết bị ñiện tử, bán dẫn... Thì việc sử dụng công nghệ bù ứng ñộng cho lưới phân Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 12 phối là tất yếu. Kết quả nghiên cứu trong luận văn cũng góp phần hỗ trợ trong tính toán dung lượng bù công suất phản kháng tối ưu trong mạng ñiện. Nội dung luận văn: Với mục tiêu nêu trên, luận văn ñược trình bày trong 6 chương: Chương 1 Vai trò, ñặc ñiểm chung của lưới ñiện phân phối và sự tiêu thụ công suất phản kháng. Chương 2 Mục tiêu và lý thuyết cơ bản về bù công suất phản kháng cho phụ tải – một số phương pháp tính toán. Chương 3 Nghiên cứu ảnh hưởng qua lại giữa thiết bị bù và chế ñộ làm việc của các phần tử mạng ñiện. Chương 4 Ứng dụng công nghệ FACTS tự ñộng ñiều chỉnh dung lượng công suất phản kháng. Chương 5 Tính toán bù công suất phản kháng bằng máy tính ñiện tử. Chương 6 ðánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 13 Chương 1 VAI TRÒ, ðẶC ðIỂM CHUNG CỦA LƯỚI ðIỆN PHÂN PHỐI VÀ SỰ TIÊU THỤ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 1.1. Vai trò, ñặc ñiểm chung của lưới phân phối Ở Việt Nam, do lịch sử phát triển, lưới ñiện của các miền khác nhau và lưới ñiện phân phối tồn tại ở nhiều cấp ñiện áp khác nhau như 6, 10, 15, 22 và 35 kV. Trong ñó lưới 22 kV chiếm tỷ lệ lớn nhất 31,9%, tiếp ñến lưới 35 kV: 28,1%; lưới 15 kV: 20,2%; lưới 10 kV: 16% và lưới 6 kV chiếm 3,9%. Lưới 22 kV mới ñược cải tạo lại hoặc xây dựng mới từ năm 1994 (theo quyết ñịnh số: 149 NL/KHKT ngày 24/03/1993 của Bộ Năng lượng) nên vận hành tương ñối ổn ñịnh xác suất sự cố xảy ra ít so với các cấp ñiện áp khác. Các ñường dây còn lại ña số ñược xây dựng từ rất lâu, tiết diện dây dẫn nhỏ bán kính cung cấp lớn ñiển hình là các lưới 6 kV, 10 kV... không còn phù hợp với ñặc ñiểm và tình hình phụ tải hiện nay, chất lượng ñiện áp cung cấp thấp sự cố thường xuyên xảy ra. Hiện nay các Công ty ðiện lực trên toàn quốc ñang thực hiện các dự án nâng cấp cải tạo quy chuẩn về lưới 22 kV và ñây sẽ là cấp ñiện áp phân phối chính. [13] 110 kV, 220 kV 35 kV 6-22 kV 0,4 kV …... Hình 1.1 Cấu trúc lưới phân phối. Nói chung lưới phân phối hiện nay của nước ta còn rất nhiều phức tạp, phương thức cấp ñiện hỗn hợp cả hai mô hình một cấp ñiện áp phân phối, và hai cấp ñiện áp phân phối. Việc phát triển lưới ñiện có tính chắp vá do khó khăn về tiền Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 14 vốn, phụ tải phát triển nhanh ña dạng và chưa có quy hoạch tổng thể. Tương tác giữa phụ tải và hệ thống cung cấp chưa ñược quan tâm ñúng mức. Ví dụ các khu công nghiệp ñóng tàu, luyện thép, các tòa nhà thương mại có sử dụng số lượng lớn máy tính, ñiều hòa, máy photocopy, các làng nghề, ñầm nuôi tôm, và trong tương lai là hệ thống các tàu ñiện ngầm… là những nơi có phụ tải làm ảnh hưởng trực tiếp và suy giảm chất lượng cung cấp ñiện của hệ thống, các ñường dây cung cấp quá dài, mang tải lớn vượt khả năng cung cấp của cấp ñiện áp ñang sử dụng. Ngoài ra các thiết bị vận hành trên lưới phân phối cũng như phụ tải chưa có quy ñịnh về các chỉ tiêu kỹ thuật ñể nâng cấp chất lượng lưới như: Các thông số kỹ thuật, hiệu suất thiết bị, phụ tải ñiện chưa có quy ñịnh về hệ số công suất, chế ñộ làm việc, hàm lượng sóng hài cũng như chưa có chương trình quản lý phụ tải ñưa ñến việc chất lượng cung cấp kém. Do vậy việc nghiên cứu tổng thể về lưới phân phối hiện nay là rất cần thiết trong ñó việc nghiên cứu bù CSPK ñể giảm tổn thất công suất, giảm tổn thất ñiện năng, cải thiện ñiện áp, hệ số công suất, cân bằng tải, hạn chế tối ña các dao ñộng ñiện áp lớn do các phụ tải tiêu thụ CSPK thay ñổi nhiều và các nhiễu loạn trên lưới do ảnh hưởng của sóng hài bậc cao nhằm cải thiện chất lượng cung cấp và tăng hiệu quả kinh tế là một vấn ñề thời sự ñang ñược ngành ñiện quan tâm. ðặc ñiểm chung của lưới phân phối: 1. Chế ñộ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá. ðể tăng cường ñộ tin cậy cung cấp ñiện một số khu vực cũng có cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành hở. 2. Trong mạch vòng các xuất tuyến ñược liên kết với nhau bằng dao cách ly hoặc thiết bị nối mạch vòng các thiết bị này vận hành ở vị trí mở trong trường hợp cần sửa chữa hoặc sự cố ñường dây thì việc cung cấp ñiện không bị gián ñoạn lâu dài nhờ việc chuyển ñổi nguồn cung cấp bằng thao tác ñóng dao cách ly phân ñoạn hoặc tự ñộng chuyển ñổi nhờ các thiết bị nối mạch vòng. 3. Phụ tải lưới phân phối ña dạng và phức tạp, các phụ tải sinh hoạt, dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp hầu hết cùng trong một hộ phụ tải. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 15 So với mạng hình tia, mạch vòng có chất lượng ñiện tốt hơn, ñó chính là lý do tồn tại mạch vòng, song lại gây phức tạp về vấn ñề bảo vệ Rơle. Cấu trúc mạch vòng chỉ thích hợp cho những máy biến áp có công suất lớn và có số lượng trạm trên mạch vòng ít. Mặt khác cùng với một giá trị ñầu tư thì hiệu quả khai thác mạch vòng kín so với mạch hình tia là thấp hơn. Ngoài ra chất lượng phục vụ của mạng hình tia ñã liên tục ñược cải thiện ñặc biệt là những thập niên gần ñây với sự xuất hiện của các thiết bị có công nghệ mới và các thiết bị tự ñộng, việc giảm bán kính cung cấp ñiện, tăng tiết diện dây dẫn và bù công suất phản kháng cho nên chất lượng ñiện mạng hình tia ñã ñược cải thiện lên rất nhiều. Kết quả của các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành ñã ñưa ñến kết luận nên vận hành lưới phân phối theo dạng hình tia bởi các lý do: - Vận hành ñơn giản; - Trình tự phục hồi lại lưới sau sự cố dễ dàng hơn; - Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt ñiện cục bộ. Với các lý do trên nên trong phần tiếp theo của nội dung luận văn chúng tôi chỉ tập trung ñi sâu tìm hiểu việc bù công suất phản kháng trên lưới phân phối hở và các lợi ích của việc bù công suất phản kháng. 1.2. Sự tiêu thụ công suất phản kháng Xét sự tiêu thụ năng lượng trong một mạch có ñiện trở và ñiện kháng: Mạch ñược cung cấp bởi ñiện áp : u = Umsinωt; (1.1) Dòng ñiện i lệch pha với u một góc ϕ: i = Imsin(ωt - ϕ); hay i = Im(sinωt.cosϕ - sinϕ.cosωt); (1.2) i = i1 + i2; với: i1 = Imsinωt.cosϕ; i2 = Imsinϕ.cosωt = Imsinϕ.sin(ωt-pi/2). Như vậy dòng ñiện i là tổng của 2 dòng ñiện thành phần: i1: có biên ñộ Imcosϕ cùng pha với ñiện áp; R X P+jQ U p+jq Hình 1.2a Sơ ñồ cung cấp ñơn giản. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 16 ñiện áp; i2: có biên ñộ Imsinϕ chậm pha so với ñiện áp một góc pi/2. Công suất tương ứng với hai thành phần i1 và i2 là: P = U.I.cosϕ: gọi là công suất tác dụng; 0 P S UIcosϕ UIsinϕ UI Hình 1.2b Quan hệ giữa P và Q. Q = U.I.sinϕ: gọi là công suất phản kháng. Ta cũng có thể viết: P = U.I.cosϕ = Z.I.(Icosϕ) = ZI2.R/Z = R.I2; (1.3) Q = U.I.sinϕ = Z.I.(Isinϕ) = ZI2.X/Z = X.I2; (1.4) Như vậy: CSTD là công suất có hiệu lực biến năng lượng ñiện thành các dạng năng lượng khác và sinh ra công. CSPK của một nhánh nói lên cường ñộ của quá trình dao ñộng năng lượng. CSPK ñược tiêu thụ ở ñộng cơ KðB, MBA, ñường dây tải ñiện và mọi nơi có từ trường. Yêu cầu CSPK chỉ có thể giảm ñến tối thiểu chứ không thể triệt tiêu ñược vì nó cần thiết ñể tạo ra từ trường, yếu tố cần thiết trong quá trình chuyển hoá ñiện năng. Sự tiêu thụ CSPK trên lưới ñiện có thể ñược phân chia một cách gần ñúng như sau: - ðộng cơ không ñồng bộ tiêu thụ khoảng 60-65%; - Máy biến áp tiêu thụ 22-25%; - ðường dây tải ñiện và các phụ tải khác 10%. Như vậy ñộng cơ không ñồng bộ và máy biến áp là hai loại máy ñiện tiêu thụ nhiều CSPK nhất. Công suất tác dụng P là công suất ñược biến thành công như cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng ñiện, còn CSPK Q là công suất từ hoá trong máy ñiện xoay chiều, nó không sinh ra công. Quá trình trao ñổi CSPK giữa máy phát ñiện và phụ tải là quá trình dao ñộng. Việc tạo ra CSPK cung cấp cho các Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 17 phụ tải không nhất thiết phải lấy từ nguồn mà có thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải từ tụ ñiện hay máy bù ñồng bộ… Nhu cầu công suất phản kháng chủ yếu là ở các Công ty, Xí nghiệp công nghiệp, cosϕ của chúng dao ñộng từ 0,5 ñến 0,8 nghĩa là cứ 1 kW công suất tác dụng thì chúng yêu cầu từ 0,75 ñến 1,7 kVAr công suất phản kháng. Bởi vì, trong xí nghiệp công nghiệp phụ tải chủ yếu là các ñộng cơ KðB và MBA... do vậy muốn giảm công suất phản kháng phải chú ý ñến các phụ tải này. Nhu cầu công suất phản kháng ở các hộ phụ tải sinh hoạt, dân dụng không nhiều vì cosϕ của chúng thường lớn hơn 0,9. Nhu cầu công suất phản kháng ở các MBA công suất nhỏ là 10% công suất ñịnh mức của chúng, ở MBA lớn là 3%, còn các MBA siêu cao áp có thể là từ 8- 10% ñể hạn chế dòng ngắn mạch. Ví dụ sau ñây minh họa ảnh hưởng của hệ số công suất ñến công suất toàn phần: 100 kW 75 kW 75 kW a, b, c, 100 kW100 kW Hình 1.3 Quan hệ giữa hệ số công suất và công suất toàn phần. Bảng 1.1 Quan hệ giữa hệ số công suất và công suất toàn phần. cosϕ = 1,0 cosϕ = 0,8 cosϕ = 0,7 P = 100 kW P = 100 kW P = 100 kW Q = 0 Q = 75 kVAr Q=100kVAr S = 100 kVA S = 125 kVA S = 141 kVA 1.3. Các nguồn phát công suất phản kháng Khả năng phát công suất phản kháng của các nhà máy ñiện là rất hạn chế do cosϕ của các máy phát từ 0,8-0,85 và cao hơn nữa. Vì lý do kinh tế người ta không chế tạo các máy phát có khả năng phát nhiều CSPK cho phụ tải. Các máy phát chỉ ñảm ñương một phần nhu cầu công suất phản kháng của phụ tải, phần còn lại do các thiết bị bù ñảm nhiệm (máy bù ñồng bộ, tụ ñiện,…) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 18 Trong hệ thống phải tính ñến một nguồn công suất phản kháng nữa, ñó là các ñường dây, ñặc biệt là các ñường dây siêu cao áp. Các ưu nhược ñiểm của các nguồn công suất phản kháng: a) Ưu ñiểm của tụ ñiện: - Chi phí tính theo 1VAr của tụ ñiện rẻ hơn máy bù ñồng bộ, ưu ñiểm này càng nổi bật khi dung lượng càng tăng. - Tổn thất công suất tác dụng trong tụ ñiện rất nhỏ, khoảng 0,05-0,1 W/kVAr; trong khi ñó máy bù ñồng bộ tương ñối lớn, khoảng 3-15 W/kVAr tuỳ theo công suất ñịnh mức của máy. - Tụ ñiện vận hành ñơn giản, ñộ tin cậy cao hơn máy bù ñồng bộ. - Tụ ñiện lắp ñặt ñơn giản, có thể phân ra nhiều cụm ñể lắp rải trên lưới phân phối, hiệu quả là cải thiện tốt hơn ñường cong phân bố ñiện áp. Không cần người trông nom vận hành. Việc bảo dưỡng, sửa chữa ñơn giản. b) Nhược ñiểm của tụ ñiện so với máy bù ñồng bộ: - Máy bù ñồng bộ có thể ñiều chỉnh trơn còn tụ ñiện ñiều chỉnh từng cấp. - Máy bù có thể phát ra hay tiêu thụ CSPK, tụ ñiện chỉ phát ra CSPK. - Công suất phản kháng do tụ ñiện phát ra phụ thuộc vào ñiện áp vận hành, thời gian vận hành, tuổi thọ ngắn, dễ hư hỏng (khi bị ngắn mạch, quá áp). c) Các nhược ñiểm của tụ ñiện ngày nay ñã ñược khắc phục: - ðể ñiều chỉnh trơn dung lượng công suất phản kháng người ta sử dụng thiết bị bù tĩnh SVC (Static VAr Compensator). - ðể có thể phát hay tiêu thụ công suất phản kháng người ta dùng SVC, tổ hợp TSC và TCR (Thyristor Controlled Reactor). - ðể bảo vệ quá áp và kết hợp ñiều chỉnh tụ bù theo ñiện áp người ta ñặt các bộ ñiều khiển ñóng cắt tụ theo ñiện áp. Với các ưu ñiểm vượt trội so với máy bù ñồng bộ, ngày nay người ta thường dùng các bộ SVC ñể bù công suất phản kháng. Vấn ñề này xin ñược trình bày chi tiết ở phần sau của nội dung ñề tài. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 19 1.4 . Phối hợp công suất phản kháng Trong hệ thống ñiện, bù công suất phản kháng phân ra làm hai loại: Bù cưỡng bức hay bù kỹ thuật: là bù một lượng công suất phản kháng nhất ñịnh ñể ñảm bảo cân bằng CSPK trong hệ thống ñiện. Công suất này có thể ñiều chỉnh ñể thích ứng với các chế ñộ vận hành khác nhau của hệ thống ñiện. CSPK của các nhà máy ñiện và các thiết bị bù (máy bù ñồng bộ, tụ ñiện) phải dư thừa so với yêu cầu của phụ tải ở chế ñộ max ñể dự phòng cho sự cố. Một phần công suất bù, thường là phần cố ñịnh có thể ñược phân tán xuống lưới truyền tải ñể giảm tổn thất trong lưới. Tuy nhiên cần phải cân nhắc vì như vậy ñộ tin cậy của công suất bù này sẽ bị giảm và ñể an toàn trong hệ thống ñiện phải tăng dự trữ công suất phản kháng lên. Ngoài ra công suất phản kháng còn có thể thiếu cục bộ. Do vậy cần phải bù trực tiếp và hơn nữa khi bù cưỡng bức, một lượng công suất phản kháng ñáng kể vẫn phải lưu thông trong lưới phân phối, gây ra tổn thất công suất và tổn thất ñiện năng khá lớn. ðể khắc phục các vấn ñề này người ta thực hiện bù kinh tế. Trong những năm gần ñây, người ta lại càng quan tâm ñến việc tăng cường sự hoạt ñộng của hệ thống ñiện như giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tìm cách sử dụng tốt hơn các thiết bị sẵn có trên lưới ñể hạn chế mua thiết bị mới. Khi thực hiện bù kinh tế người ta tính toán ñể ñạt ñược các lợi ích, nếu lợi ích thu ñược cho việc lắp ñặt thiết bị bù lớn hơn chi phí lắp ñặt thì việc bù kinh tế sẽ ñược thực hiện. Các lợi ích khi lắp ñặt bù: - Giảm ñược công suất tác dụng yêu cầu ở chế ñộ max của hệ thống ñiện do ñó giảm ñược dự trữ công suất tác dụng (hoặc tăng ñược ñộ tin cậy) của hệ thống ñiện. - Giảm nhẹ tải cho các máy biến áp trung gian và các ñường trục trung áp do giảm chuyển tải công suất phản kháng và hiệu quả là thời gian cải tạo nâng dung lượng, tăng tiết diện dây dẫn ñược kéo dài hơn. - Giảm ñược tổn thất ñiện năng. - Cải thiện ñược chất lượng ñiện áp cung cấp cho các phụ tải. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 20 - Cải thiện hệ số công suất. - Cân bằng tải. Các yếu tố có liên quan là sự lạm phát, thiếu nhiên liệu và trượt giá, lãi suất của vốn vay ñể ñầu tư nâng cấp lưới ñiện… ðể giải quyết vấn ñề này cần phải làm tốt công tác quản lý công suất phản kháng. Quản lý công suất phản kháng có thể ñược xác ñịnh như sau: ðiều khiển ñiện áp máy phát, ñiều chỉnh nấc phân áp của các máy biến áp có ñiều áp dưới tải, chọn nấc phân áp cho các biến áp phụ tải, bù công suất phản kháng và ñóng ngắt các cuộn kháng, tụ ñiện bù ngang cũng như lắp ñặt thêm các cuộn kháng hay thay ñổi công nghệ ñiều khiển bù sao cho giảm ñược tổn thất công suất và tổn thất ñiện năng trên hệ thống hoặc ñiều khiển ñiện áp một cách tốt nhất. Kết luận Lưới phân phối hiện nay của nước ta còn tồn tại rất nhiều cấp ñiện áp, lưới ñiện phát triển mang tính chắp vá, ñường dây dài mang tải lớn dẫn ñến tổn thất cao và sự cố nhiều. Các Công ty ñiện lực ñang từng bước cải tạo ñưa ñiện áp lưới phân phối về cấp ñiện áp chuẩn 22 kV. Chế ñộ vận hành của lưới phân phối là vận hành hở, cùng 1 chi phí ñầu tư thì hiệu quả khai thác lưới phân phối hở cao hơn mạng vòng kín; do lưới phân phối hở vận hành ñơn giản, trình tự phục hồi lại kết cấu sau sự cố dễ dàng hơn. Phần lớn các thiết bị ñiện trong quá trình làm việc ñều tiêu thụ một lượng công suất phản kháng. Giá trị công suất phản kháng tiêu thụ bởi các thiết bị ñiện phụ thuộc vào hệ số mang tải của chúng. Vì vậy ñể giảm ñến mức tối thiểu sự tiêu thụ CSPK của thiết bị cần phải thiết lập quy trình vận hành hợp lý, chọn công suất phù hợp làm tốt ñiều này sẽ mang lại những lợi ích kinh tế. ðặt thiết bị bù CSPK là một trong những giải pháp quan trọng ñể nâng cao chất lượng ñiện. Trong số các nguồn CSPK thì tụ ñiện tĩnh tỏ ra chiếm ưu thế về kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên tụ bù rất nhạy cảm ñối với sự thay ñổi của các tham số chế ñộ cũng như tham số hệ thống. Vì vậy cần có sự nghiên cứu tính toán áp dụng ñể nâng cao tính kinh tế kỹ thuật và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 21 Chư._.ơng 2 MỤC TIÊU VÀ LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ BÙ CSPK CHO PHỤ TẢI - MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 2.1. Mục tiêu bù phụ tải và bù tự nhiên 2.1.1. Các mục tiêu trong việc bù phụ tải Bù phụ tải là giảm CSPK chuyển tải trên xuất tuyến và ñể củng cố chất lượng nguồn ñiện trong các hệ thống ñiện xoay chiều. Thuật ngữ “bù phụ tải” ñược sử dụng khi việc quản lý CSPK cho một tải duy nhất hay một nhóm các phụ tải. Trong bù phụ tải có 3 mục tiêu chính: 1. ðiều chỉnh hệ số công suất; 2. Củng cố việc ñiều áp; 3. Cân bằng phụ tải. Việc ñiều chỉnh hệ số công suất thường là thực hiện việc cấp CSPK càng gần tải càng tốt. Hầu hết các phụ tải công nghiệp và nông nghiệp có hệ số công suất trễ tức là chúng tiêu thụ CSPK. Vì thế dòng tải có khuynh hướng lớn hơn dòng ñiện cần thiết ñể cung cấp riêng cho công suất sinh công. ðiều này lãng phí do phải tăng tiết diện dây dẫn, gây tổn thất ñiện áp. ðiều áp là một vấn ñề quan trọng và ñặc biệt trong các lưới ñiện có các phụ tải có nhu cầu CSPK luôn thay ñổi. Sự biến thiên về nhu cầu CSPK sẽ gây ra sự biến thiên ñiện áp tại ñiểm cung cấp làm ảnh hưởng ñến hoạt ñộng của các phụ tải ñấu nối vào ñiểm ñó và làm tăng nhiễu loạn của các phụ tải lân cận. Ở một số nước người ta quy ñịnh ñộ thay ñổi ñiện áp trong khoảng ±5% trong thời gian vài phút hoặc vài giờ. Nó ñặc biệt ảnh hưởng ñến các tải lớn biến thiên nhanh gây ra ñộ dốc ñiện áp lớn. Có hại cho việc vận hành các thiết bị bảo vệ và hiện tượng chớp nháy gây khó chịu mắt người. Trong trường hợp này thiết bị bù ñóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ñiện áp trong khoảng quy ñịnh. ða số các hệ thống ñiện xoay chiều là 3 pha và ñược thiết kế vận hành ở chế ñộ cân bằng. Hoạt ñộng không cân bằng làm tăng các thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không của dòng ñiện. Các thành phần này làm tăng các loại tổn thất trong Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 22 ñộng cơ và trong máy phát, gia tăng ñộ gợn sóng trong các bộ chỉnh lưu. Một số thiết bị làm việc phụ thuộc vào việc vận hành cân bằng ñể hạn chế sóng hài. Số lượng sóng hài trong sóng ñiện áp là thông số quan trọng của chất lượng nguồn ñiện ñược ñặc trưng bởi phổ của các dao ñộng hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản. 2.1.2. Bù tự nhiên cho phụ tải Như ñã nêu trên, mục tiêu của việc bù CSPK là ñể ñiều chỉnh hệ số công suất, cải thiện ñiện áp và cân bằng phụ tải. Tiêu thụ CSPK không hợp lý làm cho hệ số công suất giảm thấp, cấu trúc lưới và phương thức vận hành hệ thống không hợp lý cũng làm cho ñiện áp xấu ñi và phụ tải các pha không ñối xứng cũng làm tăng tổn thất và tiêu thụ CSPK lớn hơn so với yêu cầu thực tế, chính vì thế trước khi nghiên cứu bù nhân tạo (sử dụng các thiết bị bù) chúng ta cần phải nghiên cứu bù tự nhiên trước ñể khắc phục các thiếu sót trong quản lý, vận hành, phân phối, trong tiêu thụ ñiện ñưa tới việc tiêu thụ CSPK quá mức sau ñó mới nghiên cứu bù nhân tạo. Bù tự nhiên trong hệ thống ñiện bao gồm những vấn ñề sau: - Nghiên cứu và thực hiện các biện pháp ñiều hòa phụ tải, nâng cao hệ số cao thấp ñiểm và hệ số ñiền kín của phụ tải ñảm bảo cho các ñường dây và trạm biến áp, không bị non tải, không tải hay quá tải. - Nghiên cứu các phương thức vận hành tối ưu. Bù tự nhiên trong các xí nghiệp tiêu thụ ñiện: Bù tự nhiên trong các xí nghiệp tiêu thụ ñiện là nghiên cứu sắp xếp ñiều chỉnh việc sản xuất trong xí nghiệp ñể ñảm bảo cho các thiết bị tiêu thụ ñiện (ñộng cơ, máy biến áp, máy hàn…) không thường xuyên không tải hoặc non tải. 2.2. Lý thuyết cơ bản về bù công suất phản kháng cho phụ tải Như ta ñã biết, ñể cải thiện hệ số công suất hay các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác của mạng ñiện, cần một bộ tụ ñiện hay máy bù ñồng bộ làm nguồn phát công suất phản kháng. Cách giải quyết này ñược gọi là bù công suất phản kháng. Tải mang tính cảm có hệ số công suất thấp sẽ nhận thành phần dòng ñiện phản kháng (chậm pha so với ñiện áp 1 góc 90o) từ máy phát ñưa ñến qua hệ thống Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 23 truyền tải/phân phối. Do ñó kéo theo tổn thất công suất và gây nên hiện tượng sụt áp. Mặt khác dòng ñiện qua tụ nhanh pha hơn ñiện áp nguồn 1 góc 90o ngược pha với thành phần phản kháng của dòng tải IL. Nếu thành phần dòng ñiện này triệt tiêu lẫn nhau IC = IL thì không còn tồn tại dòng phản kháng ñi qua phần lưới phía trước vị trí ñặt tụ. C L R IL-IC ILIC IL C L R IL-IC = 0 IC ILIL=IC C L R IR IC ILIL+IR a, Thµnh phÇn dßng ph¶n kh¸ng b, Khi IL=IC toµn bé CSPK ®uîc cung cÊp tõ bé tô c,Truêng hîp b cã thªm dßng t¶i Hình 2.1 Nguyên lý bù công suất phản kháng. trong ñó: R – phần tử tiêu thụ công suất tác dụng của tải; L – phần tử tiêu thụ công suất phản kháng của tải; C – phần tử có tính dung của thiết bị ñiều chỉnh hệ số công suất. Từ giản ñồ hình 2.1b tụ C rõ ràng ñã cung cấp toàn bộ dòng ñiện phản kháng cho tải. Vì lý do ñó ñôi khi ta gọi tụ C là máy phát CSPK. Ở hình 2.1c có trình bày thêm thành phần dòng ñiện tác dụng và ñối với hệ thống, tải dường như có hệ số công suất bằng 1. Nói chung việc bù hoàn toàn CSPK trong lưới ñiện là không mang lại hiệu quả kinh tế. Q’ QC S S’ P Q ϕ ϕ’ Hình 2.2 Nguyên lý bù công suất QC. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 24 Hình 2.2 minh họa nguyên lý bù bằng cách giảm CSPK Q ñến giá trị nhỏ hơn Q’ bằng các bộ tụ có CSPK QC. Hệ quả là công suất biểu kiến S ñược giảm xuống còn S’. ðiều này có nghĩa là hệ số công suất của lưới cũng tăng lên. 2.3. Một số phương pháp tính toán bù hiện có ðể giải bài toán bù công suất phản kháng trong lưới ñiện hiện nay ñã có hàng loạt phương pháp ñược soạn thảo. Tuy nhiên do cách ñặt vấn ñề. Mục tiêu ñặt ra và các quan ñiểm khác nhau về các yếu tố ảnh hưởng ñến lời giải bài toán như sự biến thiên theo thời gian của phụ tải, về kết cấu hình dáng lưới ñiện, về ñiện áp lưới ñiện, về tính chất của các loại thiết bị bù… nên các phương pháp và thuật toán giải bài toán bù công suất phản kháng trong lưới ñiện ñều có dạng và hiệu quả khác nhau. Nội dung chủ yếu theo một số hướng cụ thể như sau: 2.3.1. Phương pháp xác ñịnh dung lượng bù theo biểu ñồ CSPK của phụ tải Dung lượng tụ bù nền: Qbnền= Qmin. Dung lượng tụ ñiều khiển ñược xác ñịnh: 7,0 Q QQ max dkbnÒn ≥ + ; (2.1) 2.3.2. Bù CSPK nâng cao hệ số cosϕ Bằng cách ñặt các thiết bị bù tại các hộ tiêu dùng ñiện ñể cung cấp CSPK cho chúng, ta giảm ñược lượng CSPK phải truyền tải trên ñường dây do ñó nâng cao ñược hệ số cosϕ của mạng. 4 8 12 16 20 24 t(h) Q(kVAr) Qmax Tô ®ãng c¾t Qmin 0 Tô bï nÒn Hình 2.3 Bù ñóng cắt theo thời gian. Dung lượng cần bù xác ñịnh theo công thức: Qb= P(tgϕ1-tgϕ2).α, [kVAr]; (2.2) α = 0,9 ÷1 – là hệ số xét ñến khả năng nâng cao cosϕ bằng những phương pháp không ñòi hỏi ñặt thiết bị bù. 2.3.3. Mô hình tính bù CSPK theo ñiều kiện cực tiểu tổn thất công suất Bằng việc giải tích mạng ñiện, tính toán phân bố công suất ứng với mỗi chế ñộ xác lập, ta tính ñược ñiện áp tại các nút và tổn thất ∆P, ∆Q của lưới ñiện. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 25 Khi ñặt một giá trị Qbi nào ñó vào nút i thì khi ñó hao tổn là: 10R U )QQ( 3 i2 i bii 22 i i − ⋅⋅ −+ = Ρ ∆Ρ , [kW]; (2.3) 10X U )QQ( Q 3i2 i bii 22 i i − ⋅⋅ −+ = Ρ ∆ , [kW]; (2.4) Bài toán bù tối ưu CSPK theo ñiều kiện cực tiểu tổn thất công suất tác dụng ñược phát biểu như sau: Cần xác ñịnh các giá trị Qb1, Qb2,…, Qbn sao cho: F(Qb1, Qb2,…, Qbn) = ∆P(Qb1, Qb2,…, Qbn)→ min; (2.5) với các ñiều kiện biên: Qmin.bi≤ Qbi≤ Qmax.bi ; (2.6) gj(Qb1, Qb2,…, Qbn) = ∑ = m 1j jI = 0; (2.7) Từ biểu thức, thành lập hàm Lagrange: L(Qb1, Qb2,…, Qbn; λ1, λ2,…, λn) = F(Qb1, Qb2,…, Qbn) + + ∑ = λ m 1j bn2b1bjj )Q,...,Q,Q(g ; (2.8) 2.3.4. Bài toán bù theo ñiều kiện ñiều chỉnh ñiện áp Trước khi bù thì tổn thất ñiện áp trong mạng là: ( )∑ +=∆ n 1 iiii2 n XQRP U10 1 U ; (2.9) Khi ñặt bù thì tổn thất ñiện áp giảm ñi một lượng là: ( )∑=∆ n 1 ibi2 n b XQ U10 1 U , [%]; (2.10) Như vậy sau khi ñặt bù thì tổn thất trên ñường dây còn lại là: ∆U* =∆U - ∆Ub , [%]; (2.11) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 26 Ta nhận thấy, ñể ñiện áp ở những ñiểm gần cuối của mạng ñạt yêu cầu thì ở ñầu nguồn phải gia tăng thêm một lượng ñiện áp ∆E tương ñương với ∆Ub. ∑== ib2 n b XQ U10 1 U E ∆∆ ; (2.12) Nếu biết ∆E ta tính ñược Qb, với ñường dây cùng tiết diện: Χ ∆Ε⋅ = U10 Q 2 n b , [kVAr]; (2.13) Với: X là ñiện kháng của ñường dây tính ñến ñiểm ñặt bù, Ω. Nếu công suất cần bù quá lớn thì có thể chia ra làm nhiều ñiểm ñặt bù. Ta có phương trình: Qb1.X1 + Qb2. X2 +… = 10Un2. ∆E ; (2.14) 2.3.5. Phương pháp bù theo ñiều kiện cực tiểu các chi phí Xét mạng ñiện gồm n nút (không kể nút nguồn cung cấp), ñối với mỗi nút i, ký hiệu công suất cực ñại của phụ tải Sti = Pti + jQti, công suất bù Qbi, ñối với mỗi nhánh i tổng trở nhánh Zi = Ri + jXi, công suất truyền tải ñến cuối ñường dây: Si = Pi+ jQi (Vì mạng có sơ ñồ hở nên luôn có thể ký hiệu thứ tự nhánh theo số hiệu nút cuối của nó). Tổn thất công suất tác dụng trên nhánh thứ i xác ñịnh theo công thức: ∆Pi = 3Ii2Ri.10-3 = 3i2 i 2 i 2 i .10R U QP − + = Ai + BiQi2, [kW]; (2.15) với Pi, Qi, Ui ñều ñược tính ở cuối nhánh; Khi tính gần ñúng có thể lấy Ui ≈ Un (ñiện áp ñịnh mức tại nút i). Tổn thất tổng trong toàn mạng sẽ là: ∆P = )QB(A n 1i 2 iii∑ = + , [kW]; (2.16) trong ñó: Ai, Bi là những hằng số. Gọi τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, C∆ là giá thành tổn thất ∆A, lấy bằng giá bán ñiện trung bình, ta tính ñược chi phí tổn thất tổng hàng năm: C = ∆P.τ.C∆, [ñồng/năm]; (2.17) Vốn ñầu tư cho thiết bị bù ñặt tại nút i: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 27 Vi = k0i + kiQbi, [ñồng]; (2.18) trong ñó: ki là suất vốn ñầu tư tính cho một ñơn vị công suất bù, ñ/kVAr; k0i là phần vốn không phụ thuộc vào dung lượng bù, ñồng/trạm. Vốn ñầu tư tổng cho thiết bị bù: V = )Qk(kV bii n 1i i0 n 1i i +=∑∑ == , [ñồng]; (2.19) Dùng hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí tính toán, ta có: Z = atc.V + C = )]QB(A.C)Qky.(k[a 2iii n 1i ∆biii0tc +τ++∑ = → min; (2.20) Cần chú ý k0i ≠ 0 chỉ khi Qbi ≠ 0, ngược lại k0i = 0. ðể thể hiện ñiều này, trong hàm mục tiêu có sử dụng các biến nguyên yi với: yi =    ≠ = 0Qkhi1 0Qkhi0 bi bi ; (2.21) atc - hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn ñầu tư ban ñầu. ðây là trường hợp riêng của hàm phi tuyến, có chứa các ñiểm rời rạc tại gốc toạ ñộ. Hệ ràng buộc cần thiết lập bao gồm: - Mỗi nút có phương trình cân bằng CSPK dạng: Qi + Qbi - Qti - )]Q.D(C[Q 2kkk k k ++∑ = 0; (2.22) Với i = 1, 2, ..., n; Tổng k lấy ứng với các nhánh nối với nút i có hướng công suất ñi ra khỏi nút. Các hệ số trong biểu thức xác ñịnh theo thông số nhánh: Ck = kXU P 2 n 2 k ; Dk = 2 n k U X ; (2.23) - Giới hạn dung lượng bù tại các nút có thể viết dưới dạng: Qbi.min ≤ Qbi ≤ Qbi.max ; i = 1, 2, 3, ..., n; (2.24) - Giới hạn về tổng vốn ñầu tư cho thiết bị bù: ∑ = <+ n 1i Σbiii0 V)Q.k(k ; (2.25) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 28 - Giới hạn về thời gian thu hồi vốn: V - (C - C0).Tth < 0 . (2.26) trong ñó: C0 - chi phí tổn thất hàng năm khi chưa tính bù. Bài toán ñược giải theo phương pháp quy hoạch phi tuyến xấp xỉ hoặc phương pháp tuyến tính hoá, sai số của phép xấp xỉ có thể khống chế ñược theo yêu cầu. Xét hàm chi phí tổng khi ñặt bù: Z= Z1+ Z2+ Z3→ min; (2.27) Tuy nhiên, với Qbi tìm ñược cần phải kiểm tra với các ñiều kiện ràng buộc sau: ∑Qbi =Qb∑; (2.28) 0 ≤ Qbi ≤ Qbimax; (2.29) I < Imax. (2.30) 2.3.6. Bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu tối ña hoá các tiết kiệm ðiều yêu cầu là tối ưu dung lượng và vị trí lắp ñặt của n tụ bù trên một xuất tuyến phân phối ba pha hình tia nhằm tối thiểu hoá tổn thất công suất và tổn thất ñiện năng. Cụ thể hơn là chúng ta tìm các vị trí i (i = 1, 2, ..., n) và các kích cỡ Qbi (i = 1, 2, ..., n) của các tụ bù ngang theo hình 2.4 ñể cực ñại hoá các tiết kiệm ròng bằng tiền ñạt ñược cho chương trình lắp ñặt tụ. P1+jQ1 Qb1 ……… Pi+jQi Qbi Hình 2.4 Bù phân bố tại các ñiểm tải. Các tiết kiệm ròng ñạt ñược từ việc giảm tổn thất công suất và tổn thất ñiện năng: S = C0.DP + C∆.DA - KcΣQbi ⇒ max; (2.31) Với Cp, C∆, Kc là các hệ số kinh tế, giá của mỗi ñơn vị tổn thất công suất, tổn thất ñiện năng và dung lượng tụ bù. DP, DA - ðộ giảm công suất ñỉnh, ñộ giảm tổn thất ñiện năng do tác dụng của n tụ bù ngang. Mô hình này có thể giải bằng phương pháp lặp cho từng bài toán nhỏ, tìm biến tối ưu cục bộ (vị trí, kích cỡ, thời gian ñóng cắt tối ưu) từ ñó xác ñịnh lời giải tối ưu toàn cục. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 29 Kết luận Bù phụ tải là giảm công suất phản kháng chuyển tải trên xuất tuyến ñiều này dẫn ñến giảm tổn thất trên ñường dây, có 3 mục tiêu chính: - ðiều chỉnh hệ số công suất; - Củng cố việc ñiều áp; - Cân bằng phụ tải. Có rất nhiều phương pháp tính toán bù công suất phản kháng ñược soạn thảo. Mỗi phương pháp có ưu, nhược ñiểm riêng và thích hợp trong những trường hợp tính toán nhất ñịnh, nhưng nhìn chung các mô hình ñều có hàm mục tiêu là chi phí cho bù nhỏ nhất trên cơ sở ñảm bảo các ñiều kiện kỹ thuật của lưới ñiện, ñiện áp của nút nằm trong giới hạn cho phép, giảm tổn thất ñiện năng. Các phương pháp chủ yếu áp dụng ñối với mạng hình tia ñơn giản hoặc các mạng có phụ tải nối trực tiếp trên ñường dây. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chỉ ñược xét ñến một cách ñộc lập ở từng phương pháp. Chính vì vậy, việc phân tích ñể ñi ñến lựa chọn một phương pháp tính toán phù hợp với ñối tượng cụ thể là hết sức quan trọng và có ý nghĩa. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 30 Chương 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG QUA LẠI GIỮA THIẾT BỊ BÙ VÀ CHẾ ðỘ LÀM VIỆC CỦA CÁC PHẦN TỬ MẠNG ðIỆN Các hệ thống tụ bù thường có dung lượng từ 20-50MVAR khi ñược mắc vào lưới truyền tải và từ 50-1000kVAr khi mắc vào lưới phân phối. Tuy rằng các hiện tượng quá ñộ trong quá trình ñiều khiển ñóng cắt tụ ñược mô tả bằng các phương trình vi phân nhưng trong thực tế ñể xác ñịnh các thông số quá ñộ xung áp, xung dòng ở các thời ñiểm khác nhau trong quá trình ñóng cắt là rất khó khăn. Hiện nay có rất nhiều các phương pháp xác ñịnh các thông số tính toán của tác ñộng khi ñóng cắt tụ. Trong khuôn khổ của nội dung luận văn tác giả chủ yếu sử dụng công cụ Matlab & Simulink ñể mô phỏng và tính toán. 3.1. Tác ñộng quá ñộ trong quá trình ñóng cắt tụ 3.1.1. Quá ñộ khi ñóng ñiện vào trạm tụ làm việc ñộc lập Khi ñóng ñiện vào trạm tụ bù chênh lệch giữa ñiện áp tức thời của lưới và của tụ sẽ xuất hiện một xung dòng và xung ñiện áp có biên ñộ có thể rất lớn, phụ thuộc vào thời ñiểm ñóng ñiện. Giá trị của xung dòng và tần số dao ñộng ñược tính theo biểu thức: L C UUI CSpk −= ; LCπ2 1f = ; (3.1) trong ñó: US: ñiện áp (pha) tức thời của hệ thống, kV; UC: ñiện áp (pha) tức thời trên dàn tụ, kV; C: ñiện dung trạm tụ, F; L: ñiện cảm nguồn, H. Kết quả thể hiện mô phỏng các quá trình quá ñộ cho trường hợp ñiện áp lưới 22 kV, tổng trở hệ thống 5 Ω, trạm tụ 500 kVAr với ñiều kiện ban ñầu UC(0) = 0 ñược ñóng vào các thời ñiểm khác nhau. Hình 3.1b và 3.1c cho thấy dạng sóng của xung ñiện áp và xung dòng qua tụ trong trường hợp nguy hiểm nhất. Bảng 3.1 cho thấy biên ñộ xung ñiện áp và xung dòng tính theo ñơn vị tương ñối (p.u) ứng với các thời ñiểm ñóng ñiện khác nhau. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 31 Hình 3.1a Sơ ñồ mô phỏng ñóng ñiện vào dãy tụ làm việc ñộc lập. Bảng 3.1 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng. t, ms UC(0) 0 5 10 15 0 1,1/1,8 1,8/8,0 1,1/1,8 1,9/7,9 0,5pu 1,4/4,5 1,4/4,4 1,4/4,8 2,3/11,6 -0,5pu 1,4/4,8 2,3/11,6 1,4/4,5 1,4/4,4 1pu 1,8/8,2 1,0/1,0 1,7/8,5 2,8/15,3 -1pu 1,7/8,6 2,7/15,1 1,8/8,2 1,0/1,1 Hình 3.1b Dạng sóng ñiện áp trên tụ. Hình 3.1c Dạng sóng dòng ñiện trên tụ. Qua các số liệu có thể thấy, ứng với trường hợp UC(0) = 0 - trường hợp ñóng ñiện thực tế, khi toàn bộ ñiện áp trên tụ trước khi ñóng ñiện ñã ñược xả qua các ñiện trở phóng ñiện bên trong các ñơn vị tụ thì quá ñiện áp có thể lên tới 1,8-1,9 pu trong khi xung dòng ñiện có thể lên tới 8,0 pu, khi ñóng ñiện ở thời ñiểm ñiện áp lưới và ñiện áp trên tụ chênh lệch nhiều nhất (t = 5ms) 3.1.2. Quá ñộ khi ñóng ñiện vào trạm tụ song song Khi ñóng một trạm tụ vào lưới ñang có những trạm tụ khác ñang làm việc. Kết quả mô phỏng các quá trình quá ñộ cho trường hợp ñiện áp lưới là 22 kV, tổng trở hệ thống 5 Ω, trạm tụ 500 kVAr ñược ñóng song song với trạm tụ khác 500 kVAr ñang làm việc trên lưới, với ñiều kiện ban ñầu UC2(0) = 0, ñược ñóng vào các thời ñiểm khác nhau. Hình 3.2b và hình 3.2c cho thấy dạng sóng của xung ñiện áp và xung dòng qua tụ trong trường hợp nguy hiểm nhất. Bảng 3.2 cho thấy biên ñộ xung ñiện áp UC1 tính theo ñơn vị tương ñối (pu), ứng với các thời ñiểm ñóng ñiện khác nhau. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 32 Hình 3.2a Sơ ñồ mô phỏng ñóng ñiện vào dãy tụ mắc song song. Bảng 3.2 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng. t, ms UC(0) 0 5 10 15 0 1,1/1,79 1,5/4,3 1,1/1,9 1,3/43 0,5pu 1,2/5,27 1,3/2,7 1,2/3,1 1,6/6,6 -0,5pu 1,2/5,71 1,7/6,7 1,3/2,6 1,2/2,4 1pu 1,4/11,1 1,1/1,8 1,4/5,3 1,8/8,7 -1pu 1,4/11,3 1,9/8,9 1,4/4,3 1,1/1,9 Hình 3.2b Dạng sóng ñiện áp trên tụ. Hình 3.2c Dạng sóng dòng ñiện trên tụ. Quá ñiện áp có thể lên tới 1,48 pu, trong khi xung dòng ñiện lên ñến 4,33 pu, khi ñóng ñiện ở thời ñiểm ñiện áp lưới và ñiện áp trên tụ chênh lệch nhiều nhất (t = 5ms) 3.1.3. Quá ñộ với hiện tượng phóng ñiện trước Khi máy cắt ñóng ñiện trạm tụ, hiện tượng phóng ñiện trước có thể xuất hiện trong buồng cắt, hồ quang phát sinh ngay trong cả trước khi hai tiếp ñiểm tiếp xúc với nhau. Dòng ñiện hồ quang có tần số rất cao nên khi ñi qua giá trị 0 thì nó sẽ bị tắt và ñiện áp trên tụ vẫn giữ nguyên giá trị mà nó nhận ñược ở lần phóng ñiện ñầu tiên. ðến khi tiếp ñiểm ñóng lại hoàn toàn, ñiện áp trên tụ mới bắt ñầu dao ñộng. ðể mô phỏng các quá trình xảy ra của hiện tượng phóng ñiện trước, dùng ba tiếp ñiểm thể hiện ba giai ñoạn của hiện tượng xảy ra: t1: thời ñiểm ñóng máy cắt; t2: thời ñiểm xảy ra phóng ñiện; t3: thời ñiểm hai tiếp ñiểm tiếp xúc nhau. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 33 Hình 3.3a Sơ ñồ mô phỏng quá ñộ với hiện tượng phóng ñiện trước. Bảng 3.3 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng. t, ms UC(0) t1=5, t2=6, t3=15 0 3,372/20,7 0,5pu 3,6/22,73 -0,5pu 2,99/17,53 -1pu 3,92/25,54 1pu 1,02/1,03 Hình 3.3b Dạng sóng ñiện áp. Hình 3.3c Dạng sóng dòng ñiện. Hình 3.3a mô phỏng hiện tượng trên với các số liệu của trạm tụ trong trường hợp 1 cho thấy dạng sóng của xung ñiện áp và xung dòng qua tụ, với UC(0) = 0. Quá ñiện áp có thể lên tới 3,37 pu, trong khi xung dòng lên tới 20,7 pu, khi ñóng ñiện ở thời ñiểm ñiện áp lưới và ñiện áp trên tụ chênh lệch nhiều nhất (t1 = 5ms). Bảng 3.3 cho thấy biên ñộ xung ñiện áp UC và xung dòng IC tính theo ñơn vị tương ñối ứng với các thời ñiểm ñóng ñiện khác nhau. 3.1.4. Quá ñộ với hiện tượng phóng ñiện trở lại Hiện tượng phóng ñiện trở lại xảy ra khi ñộ bền ñiện môi trong buồng cắt của máy cắt thấp hơn so với tốc ñộ tăng của ñiện áp phục hồi giữa hai tiếp ñiểm trong quá trình cắt trạm tụ bù ra khỏi lưới. Hình 3.4a của mô phỏng cho thấy giữa hai nửa chu kỳ sau khi máy cắt cắt ra, ñiện áp phục hồi trên hai tiếp ñiểm lên ñến hai lần ñiện áp (pha) của lưới, và nếu ñến 2,67 pu, và dòng xung có giá trị 14,93 pu (Bảng 3.4). ðể mô tả quá trình xảy ra của hiện tượng phóng ñiện trở lại sử dụng 3 tiếp ñiểm cho 3 giai ñoạn: t1: thời ñiểm ngắt máy cắt; t2: thời ñiểm phóng ñiện trở lại; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 34 t3: thời ñiểm kết thúc quá trình phóng ñiện. Hình 3.4a Sơ ñồ mô phỏng quá ñộ với hiện tượng phóng ñiện trở lại. Bảng 3.4 Giá trị biên ñộ xung áp và xung dòng. t, ms UC(0) t1=45, t2=55, t3=56 0 2,67/14,93 0,5pu 2,7/15,13 -0,5pu 2,66/14,77 -1pu 2,7/15,31 1pu 2,66/14,93 Hình 3.4b Dạng sóng ñiện áp. Hình 3.4c Dạng sóng dòng ñiện. 3.1.5. Quá ñộ trên lưới phân phối khi ñóng trạm tụ bù Các kết quả trên là cơ sở ñể tiến hành ñánh giá tác ñộng của việc ñóng trạm tụ bù trên lưới phân phối ñến các phụ tải công nghiệp. Tr¹m TG Tr¹m tô 3MVAR XuÊt tuyÕn 5MVAR Thanh c¸I 10kV MBA 1500kVA Zn = 6% Thanh c¸I 400V MBA 1500kVA Zn = 6% Cuén kh¸ng 3% 26HP 100HP Tr¹m tô 200kVAR XuÊt tuyÕn cÊp ®iÖn cho nhµ m¸y Hình 3.5 Quá ñộ trên lưới phân phối khi ñóng tụ bù. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 35 Mô phỏng ñược thực hiện với lưới phân phối có các thông số như trên hình 3.5, các kết quả trên hình thể hiện dạng sóng quá ñộ ñiện áp tại trạm tụ bù phía thanh cái 10 kV, ñiểm nối chung PCC (point of common coupling), thanh cái hạ áp cấp ñiện cho các phụ tải công nghiệp là các bộ biến tần thay ñổi tốc ñộ ñộng cơ theo kỹ thuật ñiều chế ñộ rộng xung PWM ASD 100 HP có cuộn kháng 3% và không có cuộn kháng cho trường hợp PWM ASD 25 HP. Các xung quá ñiện áp này rõ ràng sẽ có các ảnh hưởng tiêu cực ñến chế ñộ làm việc của các bộ PWM ASD, thậm chí có thể làm các thiết bị này dừng làm việc. 3.2. Ảnh hưởng của sóng hài lên các thiết bị ñiện Sóng hài ñược ñặc trưng của dao ñộng hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC ñược ñịnh nghĩa là thành phần sin của một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống. fh = h × fb (3.2) trong ñó: h là số nguyên dương. 10kV 50Hz 400V 2.5MVA 5.4% DC-Driver P=710kW Q=1525kVAr S1= 1682kVA cosϕ = 0.407 Stæng = 1744kVA BËc sãng hµi Dßng cung cÊp A % 1 5 7 11 13 2261 632 78 147 41 100 28 4 7 2 Hình 3.6a Sóng hài bậc cao của bộ ñiều chỉnh một chiều tải công suất lớn. 10kV 50Hz 400V 2.5MVA 5.4% DC-Driver P=450kW Q=845kVAr S1= 957kVA cosϕ = 0.426 Stæng = 1056kVA BËc sãng hµi Dßng cung cÊp A % 1 5 7 11 13 1225 515 122 108 28 100 41 10 9 2 Hình 3.6b Sóng hài bậc cao của bộ ñiều chỉnh một chiều tải công suất thấp. Sóng hài làm méo dạng ñiện áp lưới có thể do các nguyên nhân sau: - Các tải công nghiệp: các thiết bị ñiện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, bộ khởi ñộng ñiện tử, ñóng mạch máy biến áp công suất lớn… - Các tải dân dụng: ñèn phóng ñiện chất khí, tivi, máy photocopy, máy tính, lò vi sóng… Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 36 Bảng 3.5 trình bày dạng sóng của một số tải phi tuyến và hệ số méo của chúng. ðộ méo ñiều hòa phụ thuộc chế ñộ vận hành của thiết bị do sự ñối xứng của dạng sóng dòng ñiện, phân tích phổ của chúng chỉ chứa các ñiều hòa bậc lẻ. Phổ có thể gián ñoạn hoặc liên tục, có tính ngẫu nhiên hoặc lặp lại. Với nhiều biện pháp khác nhau, người ta có thể giảm một số sóng hài ñến một giá trị nhỏ không ñáng kể - việc khử bỏ hoàn toàn chúng tất nhiên không thể hoàn toàn thực hiện ñược. Bảng 3.5 Dạng sóng dòng ñiện của một số tải phi tuyến và hệ số méo của chúng. Tải phi tuyến Dạng sóng dòng ñiện Phân tích phổ Hệ số méo Bộ biến ñổi tốc ñộ t(s) A t(s) 100% 50% 1 5 7 9 11 15 19 21 44% Bộ chỉnh lưu t(s) A t(s) 100% 50% 1 5 7 9 11 15 19 21 28% Tải tin học t(s) A t(s) 100% 50% 1 5 7 9 11 15 19 21 115% ðèn huỳnh quang t(s) A t(s) 100% 50% 1 5 7 9 11 15 19 21 53% Sóng hài gây nên sự gia tăng nhiệt ñộ trong thiết bị và ảnh hưởng ñến cách ñiện. Trong các trường hợp khắc nghiệt có thể làm hư hỏng thiết bị hay giảm tuổi thọ. Các hình 3.7a và hình 3.7b miêu tả một số trường hợp ñặc biệt của sóng hài. 0 u t(s) 0,1 0,2 0,3 0,4 Sãng c¬ b¶n Hµi bËc 3 Sãng tæng Hình 3.7a Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba ñồng pha. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 37 0 u t(s) 0,1 0,2 0,3 0,4 Sãng c¬ b¶n Hµi bËc 3 Sãng tæng Hình 3.7b Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba lệch pha. Những loại sóng này có thể ñược biểu diễn như sau: i1 = Im1.sinωt; i3 = Im3.sin(3ωt - δ3); i5 = Im5.sin(5ωt - δ5); i7 = Im7.sin(7ωt - δ7) ih = Imh.sin(hωt - δh); (3.3) trong ñó: Imh là biên ñộ của sóng hài bậc h. Kết quả là: Itổng = Im1.sinωt + Im3.sin(3ωt - δ3) + Im5.sin(5ωt - δ5) + ... + Imh.sin(hωt - δh); (3.4) ðiều này chứng tỏ tổng của các sóng hình sin này tạo ra một sóng méo. Hay có thể coi sóng méo này là sự xếp chồng của thành phần sóng cơ bản với các sóng ở tần số và biên ñộ khác. a. Ảnh hưởng của sóng hài lên máy biến áp Ảnh hưởng của các sóng hài trên các máy biến áp là các dòng ñiều hoà gây nên sự gia tăng tổn thất ñồng và tổn thất từ thông tản, các ñiều hoà gây nên sự gia tăng tổn thất sắt. Ảnh hưởng toàn bộ là sự gia tăng nhiệt ñộ máy biến áp. Tiêu chuẩn IEEE C57.12.00-1980 ñề nghị một giới hạn ñối với sóng hài dòng ñiện trong máy biến áp. Giới hạn ñược cho là 0.5pu ñối với hệ số ñiều hoà dòng ñiện. Tiêu chuẩn cũng ñề nghị trị số quá ñiện áp hiệu dụng cực ñại mà máy biến áp có thể chịu ñựng ở trạng thái xác lập 5% ở tải ñịnh mức và 10% ở không tải. ðiều cần lưu ý là các tổn thất máy biến áp bị gây nên bởi cả các ñiện áp ñiều hoà và các dòng ñiện ñiều hoà là phụ thuộc vào tần số. Các tổn thất gia tăng cùng với sự gia tăng tần số do vậy các thành phần ñiều hoà tần số cao hơn là quan trọng hơn các thành phần tần số thấp hơn trong việc gây nên sự nóng trong các máy biến áp. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 38 b. Các máy ñiện quay Cũng như các thiết bị khác vấn ñề quan tâm trước tiên về các dòng ñiện và ñiện áp ñiều hoà trong máy ñiện quay là sự tăng nhiệt ñộ do các tổn thất sắt và tổn thất ñồng tại các tần số ñiều hoà. Các thành phần ñiều hoà cũng có thể ảnh hưởng ñến hiệu suất máy và mômen. Sự tác ñộng khác nhau giữa các sóng và mật ñộ từ thông ñược phát ra bởi các dòng ñiện ñiều hoà trong một ñộng cơ cảm ứng 3 pha trên một ñiện áp cung cấp không sin có thể làm phát sinh tiếng ồn. Các sóng hài cũng sinh ra sự phân bố từ thông tổng hợp trong khe hở không khí mà trong các ñiều kiện cụ thể có thể ñưa tới hiện tượng ñược gọi là Cogging (từ chối khởi ñộng) hay Crauling (tốc ñộ dưới ñồng bộ) trong các môtơ cảm ứng. Các cặp sóng hài chẳng hạn các sóng hài bậc 5 và bậc 7 có thể tạo ra các dao ñộng cơ khí gia tăng trong một tổ hợp máy phát – turbin. Các dao ñộng cơ khí xảy ra khi các mômen xoắn dao ñộng gây ra bởi sự tác ñộng lẫn nhau giữa các dòng ñiện ñiều hòa và từ trường tần số cơ bản kích thích 1 tần số cộng hưởng cơ khí. Chẳng hạn một cặp ñiều hòa bậc 5 và bậc 7 ñưa ñến kết quả 1 sự kích thích có tính xoắn trên roto máy phát tại ñiều hòa bậc 6 là 300Hz. Nếu cặp tần số dao ñộng cơ khí tồn tại gần với tần số kích thích ñiện thì các ñáp ứng cơ khí cộng hưởng cao có thể bị phát triển. Mặc dầu không có các tiêu chuẩn về các giới hạn dòng ñiện hay ñiện áp ñiều hòa cho các ñộng cơ, một số nhà thiết kế ñề xuất 1 giới hạn là 5% cho các ñiện áp ñiều hòa ñể dùng cho các ñộng cơ cảm ứng trong việc xem xét sự gia nhiệt trong máy ñiện. c. Các thiết bị ñóng ngắt Cũng như hầu hết các thiết bị khác, các dòng ñiện ñiều hòa có thể làm gia tăng nhiệt và các tổn thất trong các thiết bị ñóng ngắt. Ngoài các ảnh hưởng của việc tăng nhiệt, các thành phần ñiều hòa trong sóng dòng có thể ảnh hưởng ñến khả năng cắt dòng của các thiết bị ñóng ngắt. Vấn ñề là các thành phần ñiều hòa có thể ñưa ñến việc biên ñộ của di/dt cao tại các ñiểm không dòng ñiện có thể làm cho việc cắt trở nên khó khăn hơn. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 39 Các máy cắt không cắt ñược các dòng ñiện do việc các cuộn cắt không có khả năng vận hành thích hợp trong các ñiều kiện hiện diện các sóng hài khắc nghiệt. Khi cuộn cắt hỗ trợ trong việc chuyển ñộng của hồ quang ñiện ñến ñiểm dốc xuống của hồ quang nơi việc cắt thực hiện, việc vận hành không hiệu quả làm kéo dài hồ quang và hậu quả cuối cùng là hỏng máy cắt. Các vấn ñề tương tự có thể hiện hữu trong các thiết bị ñóng cắt dòng ñiện khác. Không có tiêu chuẩn xác ñịnh ñược công bố trong công nghiệp về mức của các dòng ñiện mà các thiết bị ñóng cắt dòng ñiện yêu cầu ñể cắt. Tất cả các thí nghiệm về sự cắt ñược thực hiện tại tần số ñịnh mức của nguồn cung cấp. d. Các bộ tụ ñiện Các tụ ñiện thường rất nhạy cảm với các sóng hài của nguồn cung cấp do dung kháng của tụ giảm dần khi tần số tăng lên. Trong thực tế, ñiều này có nghĩa là chỉ một giá trị nhỏ của sóng hài ñiện áp có thể tạo nên giá trị dòng ñiện lớn ñi qua mạch chứa tụ. Sự hiện diện các thành phần sóng hài làm méo dạng ñiện áp hoặc dòng ñiện khác với dạng cơ bản của nó (thường là dạng sin); hàm lượng sóng hài càng nhiều, mức ñộ méo dạng càng lớn. Nếu tần số dao ñộng riêng của hệ thống tụ bù-cảm kháng mạng ñiện ñạt giá trị gần bằng với một sóng hài._.ng lãi suất bù ñắp ñược chi phí của dự án. NPV = ∑ = −+− T 0t t tt i))(1C(B = 0 ; (6.12) Phương trình như trên có thể giải gần ñúng. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 102 T = tn+ 21 1 NPVNPV NPV +− − ; (6.13) trong ñó: tn - số năm tròn ngay trước khi ñạt ñược giá trị NPV=0; NPV1, NPV2 - các giá trị ứng với thời gian tn và năm sau ñó, tức là năm tn+1. Kết quả tính toán phân tích kinh tế – tài chính bù CSPK ñối với lộ 471 Văn Lâm - Hưng Yên thực hiện bằng phần mềm Excel và ñược thể hiện trong bảng 6.1. Các chỉ tiêu hiệu quả bù công suất phản kháng ñó là: NPV=2,634.487 triệu VNð; IRR=19,060%; T = 4,627 năm; B/C=2,112. Bảng 6.1 Kết quả phân tích kinh tế-tài chính bù CSPK mạng ñiện 471 Văn Lâm Hưng Yên t β K, Cvh BDA Bclñ B C*β B*β L*β NPV 0 1,000 2258 12.04 342.947 0.99 343.93 2,270.04 343.938 -1,926.100 -1544.080 1 0,909 13.05 432.202 1.08 433.27 11.864 393.888 382.024 -1099.810 2 0,826 14.59 550.945 1.21 552.15 12.056 456.324 444.268 -670.284 3 0,751 15.64 586.055 1.28 587.33 11.749 441.272 429.523 -168.613 4 0,683 15.83 749.043 1.28 750.32 10.809 512.479 501.671 283.396 5 0,621 16.65 743.254 1.36 744.61 10.338 462.348 452.009 742.494 6 0,564 17.14 829.061 1.4 830.45 9.674 468.772 459.098 1215.348 7 0,513 18.04 937.812 1.68 939.49 9.256 482.11 472.854 1688.328 8 0,467 18.38 1,030.74 1.51 1,032.25 8.572 481.552 472.980 2159.127 9 0,424 18.75 1,127.34 1.53 1,128.87 7.952 478.751 470.800 2634.487 10 0,386 19.54 1,250.91 1.59 1,252.50 7.533 482.892 475.359 2,369.84 5,004.33 2,634.49 i = 10% IRR T B/C 0.1906 4.62697 2.111673 6.2. Phân tích hiệu quả bù công suất phản kháng Thành phần hao tổn công suất tác dụng do dòng ñiện phản kháng gây ra: Trước khi bù: ∆P1 = R)U Q ( 2 ; (6.14) Sau khi bù: ∆P2 = R) U QQ ( 2b − ; (6.15) Lượng công suất tiết kiệm ñược do bù là: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 103 δP = ∆P1 - ∆P2 = ) Q Q (2 U RQQ b 2 b − ; (6.16) Giá trị công suất tiết kiệm ñược trên một ñơn vị công suất bù: kñl = bQ Pδ = ) Q Q (2 U QR b 2 − , kW/kVAr; (6.17) do 1 Q Qb ≤ nên ta có thể viết: kñl ≈ 2U QR2)(1÷ ; (6.18) Từ biểu thức trên ta nhận thấy là hiệu quả bù sẽ cao khi: - Phụ tải phản kháng trong mạng ñiện lớn, (Q lớn); - Vị trí của cơ cấu bù cách xa nguồn, (R lớn); - ðiện áp của mạng ñiện thấp. Những nhận xét trên cho phép ta lựa chọn vị trí ñặt bù hợp lý và hiệu quả nhất. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 104 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 1 - Kết luận Bù công suất phản kháng là một trong các giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lượng ñiện năng cung cấp và cho phép giảm tổn thất. ðiều ñó không những tiết kiệm ñiện năng (giảm công suất phát ñầu nguồn) mà còn làm giảm vốn ñầu tư xây dựng mạng ñiện, giảm tải trên ñường dây và máy biến áp, làm cho tuổi thọ của chúng dài hơn. Chất lượng ñiện tăng sẽ làm tăng năng suất của các thiết bị mang lại hiệu quả kinh tế lớn. Trong số các nguồn công suất phản kháng thì tụ ñiện tĩnh tỏ ra có ưu thế về kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên việc ñóng cắt tụ thường xảy ra quá ñộ áp và quá ñộ dòng rất lớn phụ thuộc vào thời ñiểm ñóng cắt ñiều này làm ảnh hưởng không chỉ cho bản thân tụ mà còn ảnh hưởng tới các phần tử khác hoạt ñộng trong hệ thống. Nội dung chương 3 của luận văn ñã trình bày mức ñộ nguy hiểm và các khả năng ảnh hưởng tới các phần tử mạng ñiện. Vì vậy cần phải có sự nghiên cứu, tính toán áp dụng các thiết bị hợp lý ñể nâng cao hiệu quả kinh tế và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Trong thực tế vận hành ñồ thị phụ tải thay ñổi không bằng phẳng do vậy cần phải ñặt vấn ñề giảm bớt lượng công suất phản kháng khi nhu cầu công suất giảm ñể tránh hiện tượng quá bù trong giờ thấp ñiểm. Việc ứng dụng công nghệ FACTS và bù ứng ñộng theo thời gian thực là giải pháp hiệu quả ñể tránh hiện tượng quá bù, ñặc biệt là ổn ñịnh ñiện áp ñối với các phụ tải có công suất phản kháng thay ñổi nhanh, lọc sóng hài bậc cao, ñiều chỉnh hệ số công suất và cân bằng tải trong hệ thống. Khối lượng tính toán bù cho lưới phân phối rất lớn, nên các tính toán giải tích lưới, chọn dung lượng và ñịa ñiểm ñặt bù v.v… cần phải ñược chương trình hoá bằng máy tính. Có thể dùng chương trình tính toán bù tối ưu công suất phản kháng bằng phương pháp cực tiểu hóa các chi phí mà trong phần lý thuyết ñã trình bày và chương trình tính toán ở phần phụ lục ñể xác ñịnh vị trí và dung lượng bù. Chương trình ñược thiết lập với sự trợ giúp của ngôn ngữ lập trình Matlab. Chương trình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 105 ngắn gọn dễ hiểu thuận tiện cho người sử dụng, có thể thực hiện với lưới phức tạp, có nhiều nút, nhánh và làm việc ñộc lập không cần sự hỗ trợ của File nguồn, vì vậy có thể áp dụng trong tính toán giải tích chế ñộ xác lập cũng như tính toán bù công suất trong mạng ñiện thực tế ở nước ta một cách rất thuận tiện và nhanh chóng và hiệu quả. Với các ñường dây dài, cosϕ thấp, công suất tiêu thụ tại các nút lớn thì hiệu quả bù công suất phản kháng sẽ gia tăng ñáng kể. 2 – Kiến nghị Vốn ñầu tư và tuổi thọ của thiết bị bù là những cản trở lớn ñối với việc áp dụng thiết bị bù trong mạng ñiện thực tế, vì vậy cần tiến hành nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị bù phù hợp với ñiều kiện cụ thể ở mạng ñiện phân phối của nước ta. Tất cả các ích lợi do bù công suất pảhn kháng mang lại cần tuyên truyền, quán triệt với người sử dụng ñiện vì lợi ích chung của toàn quốc gia, chứ không phải chỉ bù công suất phản kháng ñể tránh bị phạt khi cosϕ thấp so với quy ñịnh như hiện nay. Cần nghiên cứu hoàn thiện ñể có thể áp dụng tính toán và ñiều khiển bù ứng ñộng ổn ñịnh ñiện áp, nâng cao chất lượng ñiện năng cho tải không cân bằng như hệ thống tàu ñiện ngầm, hệ thống máy phát, ñặc biệt là hệ thống máy phát ñiện bằng sức gió - vấn ñề mà nước ta ñang bắt ñầu triển khai xây dựng nhằm ña dạng các loại nguồn phát và ñảm bảo phát triển kinh tế bền vững tại một số ñịa phương có tiềm năng về phong ñiện. ðó cũng chính là những nội dung mà luận văn chưa ñề cập ñến và là một hướng tiếp tục nghiên cứu phát triển của ñề tài mà tác giả mong muốn sẽ có cơ hội ñược thực hiện trong tương lai. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Văn Ái (1990), “Chọn dung lượng bù CSPK tối ưu khi bù theo ñiều kiện ñiều chỉnh ñiện áp”, Tạp chí Năng lượng, 7, tr. 10-11. 2. ðặng Ngọc Dinh, Ngô Hồng Quang, Trần Bách, Trịnh Hùng Thám (1981), Hệ thống ñiện, 2, NXB ðại học và THCN, Hà Nội. 3. Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh (2005), ðiện tử công suất, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. 4. Nguyễn Văn ðạm (1999), Mạng lưới ñiện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. 5. ðỗ Quang ðạt (1997), “Tính toán tụ bù cosϕ ”, Tạp chí ðiện lực, 5, tr. 16-18. 6. Trần Quang Khánh (2000), Quy hoạch ñiện nông thôn, Giáo trình ðại học Nông nghiệp I, Hà Nội. 7. Trần Quang Khánh (2000), “Bù vô công trong mạng ñiện nông thôn”, Tạp chí ðiện lực, 1, tr. 27-28. 8. Phan ðăng Khải, Huỳnh Bá Minh (2001), Bù công suất phản kháng lưới cung cấp và phân phối ñiện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. 9. Lưu Hữu Vinh Quang (1993), “Tính phân bố tối ưu công suất phản kháng trong hệ thống ñiện phức tạp bằng phương pháp Lagrange”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 4, tr. 43-47. 10. Lã Văn Út, Tăng Thiên Tư, Trần Vinh Tịnh (1999), “ðánh giá hiệu quả lắp ñặt thiết bị bù trong mạng cung cấp ñiện”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các trường ðại học, 22. 11. Lã Văn Út, Trần Vinh Tịnh, Ngô Duy Hưng (1999), “Xác ñịnh vị trí và dung lượng bù tối ưu công suất phản kháng trong mạng ñiện phân phối”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các trường ðại học, 22. 12. Siemens (2001), Tài liệu kỹ thuật về bộ bù tĩnh có ñiều khiển. 13. Schneider Electric S. A. (2005), Hướng dẫn thiết kế lắp ñặt ñiện (Phan Thị Thanh Bình dịch), NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. 14. Tập ñoàn ðiện lực Việt Nam (2005), Tổng sơ ñồ 6 EVN. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 107 15. Viện Năng lượng (2004), Quy hoạch phát triển ñiện lực Hưng Yên giai ñoạn 2006-2010 có xét ñến 2015. Tiếng Anh 16. Arthur R. Bergen and Vijay Vittal (2000), Power System Analysis, 2nd Ed., Prentice Hall. 17. M. M. Adibi (2000), “Reactive Power Consideration,” Electric Power Research Institute. 18. J. C. Carlisle, A. A. El-Keib, D. Boyd, K. Nolan (1994), “Reactive power compensation on distribution feeders”, IEEE Trans. Power Systems, pg. 366- 371. 19. Roger C.Dugan, Mark F. McGranaghan, Surya Santoso, H. Wayne Beaty (2002), Electrical Power Systems Quality, 2nd Ed., McGraw-Hill, New York. 20. Power System Capacity – Ebook. 21. Marbury, R. E. (1949). Power Capacitors, McGraw-Hill, New York. Internet 22. Tập ñoàn ñiện lực Việt Nam (2007) - Biểu giá ñiện. 01.2856713166/T7/mlnews.2007-07-23.2549685860. 23. ABB Power Technologies AB, FACTS, 24. Brunello, G., Kasztenny, B., Wester, C. (2003). Shunt Capacitor bank fundamentals and protection, Proceedings of the 2003 Conference for Protective Relay Engineers, Texas A&M University, College Station, April 8–10, 17 pages. 25. Juan Dixion, Luis Morán, José Rodríguez, Ricardo Domke, Reactive Power Compensation Technologies, State- of-the-Art Review, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 108 PHỤ LỤC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH: MATLAB VER 7.04 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- KET QUA TINH TOAN BU CONG SUAT PHAN KHANG Thông số nhánh --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Un Sonut Sonhanh Qbutong So nut bu 22 51 51 2280 8 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Nut Pnut Qnut Cosphi Maday Chieudai Rnhanh --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 555.51 455.43 0.82 AC_95 1.80 0.59 2 0 0 0 AC_95 0.60 0.79 3 255.02 204.76 0.83 AC_95 0.30 0.89 4 220.38 191.75 0.80 AC_95 0.50 1.06 5 153.95 132.09 0.80 AC_95 0.40 1.19 6 183.51 132.19 0.86 AC_95 0.30 0.89 7 43.95 32.84 0.85 AC_95 0.30 0.99 8 159 127.92 0.82 AC_95 0.90 1.29 9 143.43 119.63 0.81 AC_95 0.60 1.48 10 408.00 355.00 0.80 AC_95 0.40 1.62 11 82.14 61.57 0.85 AC_95 0.30 1.72 12 204.74 178.75 0.80 AC_95 0.30 1.81 13 354.55 317.50 0.82 AC_95 0.20 1.68 14 0 0 0 AC_95 0.20 1.75 15 0 0 0 AC_95 0.20 1.82 16 24.85 21.90 0.80 AC_70 0.10 1.88 17 1614.75 1400.00 0.80 AC_70 0.40 2.14 18 1555.45 1563.56 0.75 AC_70 0.30 2.34 19 458.06 402.72 0.80 AC_70 0.20 2.46 20 458.06 402.72 0.80 AC_70 0.20 2.59 21 267.97 221.56 0.82 AC_70 0.30 2.79 22 147.68 126.90 0.80 AC_70 0.30 2.98 23 0 0 0 AC_70 0.20 1.88 24 44.75 32.84 0.85 AC_70 0.20 2.01 25 41.97 36.50 0.80 AC_70 0.20 2.14 26 0 0 0 AC_70 0.20 2.01 27 82.25 72.30 0.80 AC_95 0.20 2.07 28 169.14 135.64 0.82 AC_95 0.20 2.14 29 0 0 0 AC_50 0.20 2.10 30 0 0 0 AC_50 0.30 2.24 31 16.43 12.41 0.85 AC_50 0.10 2.28 32 0 0 0 AC_50 0.10 2.33 33 1856.85 1527.97 0.82 AC_50 0.10 2.38 34 102.05 93.13 0.80 AC_50 0.20 2.47 35 204.63 178.75 0.80 AC_50 0.20 2.56 36 219.63 156.32 0.86 AC_50 0.10 2.38 37 204.74 178.75 0.80 AC_50 0.20 2.47 38 83.05 72.30 0.80 AC_50 0.20 2.33 39 79.62 69.73 0.80 AC_50 0.20 2.42 40 88.31 76.60 0.80 AC_50 0.20 2.52 41 142.85 111.78 0.84 AC_50 0.20 2.61 42 0 0 0 AC_70 0.40 2.36 43 204.74 178.75 0.80 AC_70 0.10 2.43 44 261.49 230.40 0.80 AC_70 0.20 2.56 45 146.35 132.50 0.79 AC_70 0.20 2.69 46 151.28 125.17 0.82 AC_70 0.40 2.95 47 151.39 125.17 0.82 AC_70 0.20 2.49 48 221.92 151.51 0.87 AC_70 0.10 2.56 49 456.03 284.69 0.89 AC_70 0.10 2.62 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 109 50 275.58 234.41 0.81 AC_70 0.10 2.69 51 143.36 119.08 0.82 AC_95 0.90 2.40 Co = 860; Ucpd = 21; Ucpt = 23; To = 2000; Vcd = 3000000; Kc = 200000; kvh = 0.1; kkh = 0.05; anphatc = 0.125; beta = 750; deltaPo = 0.0023 Thông số nút --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Nut Pnhanh Qnhanh Unut dUtruoc dUsau Qbu --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 12639.42 10785.48 21.65 -1.75 -1.57 0 2 12083.92 10330.04 21.54 -2.31 -2.07 0 3 629.34 528.60 21.54 -2.33 -2.09 0 4 374.33 323.84 21.54 -2.34 -2.10 0 5 153.95 132.09 21.54 -2.35 -2.10 0 6 11454.58 9801.44 21.49 -2.58 -2.31 0 7 11271.06 9669.25 21.44 -2.84 -2.54 0 8 11227.11 9636.41 21.29 -3.62 -3.23 0 9 11068.11 9508.49 21.19 -4.14 -3.68 0 10 10924.67 9388.86 21.13 -4.47 -3.97 0 11 286.88 240.32 21.12 -4.48 -3.98 0 12 204.74 178.75 21.12 -4.48 -3.99 0 13 10229.80 8793.55 21.10 -4.63 -4.11 0 14 9875.25 8476.05 21.07 -4.78 -4.24 0 15 4526.83 4139.34 21.05 -4.86 -4.30 0 16 4526.83 4139.34 21.04 -4.91 -4.35 0 17 4501.98 4117.44 21.00 -5.13 -4.54 0 18 2887.23 2717.44 20.98 -5.23 -4.62 440 19 1331.78 1153.89 20.98 -5.26 -4.64 400 20 873.71 751.17 20.98 -5.29 -4.65 400 21 415.65 348.46 20.97 -5.30 -4.66 220 22 147.68 126.90 20.97 -5.30 -4.67 120 23 5348.42 4336.70 21.04 -4.91 -4.36 0 24 86.72 69.34 21.04 -4.91 -4.36 0 25 41.97 36.50 21.04 -4.91 -4.36 0 26 5261.70 4267.36 21.02 -5.03 -4.48 0 27 251.39 207.94 21.01 -5.03 -4.48 0 28 169.14 135.64 21.01 -5.04 -4.48 0 29 5010.31 4059.42 21.00 -5.12 -4.56 0 30 2998.17 2477.75 20.98 -5.20 -4.64 0 31 2604.34 2147.34 20.98 -5.23 -4.66 0 32 2587.90 2134.93 20.97 -5.25 -4.68 0 33 2163.53 1799.85 20.97 -5.27 -4.69 440 34 306.68 271.88 20.97 -5.28 -4.70 90 35 204.63 178.75 20.97 -5.28 -4.70 170 36 424.37 335.07 20.97 -5.26 -4.68 0 37 204.74 178.75 20.97 -5.26 -4.69 0 38 393.83 330.41 20.98 -5.21 -4.64 0 39 310.78 258.11 20.98 -5.22 -4.65 0 40 231.16 188.38 20.98 -5.22 -4.65 0 41 142.85 111.78 20.98 -5.22 -4.66 0 42 1868.78 1462.59 20.98 -5.21 -4.65 0 43 763.86 666.81 20.98 -5.22 -4.66 0 44 559.12 488.06 20.97 -5.23 -4.67 0 45 297.63 257.66 20.97 -5.24 -4.68 0 46 151.28 125.17 20.97 -5.24 -4.68 0 47 1104.92 795.77 20.97 -5.23 -4.67 0 48 953.53 670.61 20.97 -5.24 -4.68 0 49 731.61 519.09 20.97 -5.25 -4.69 0 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 110 50 275.58 234.41 20.97 -5.25 -4.69 0 51 143.36 119.08 20.99 -5.13 -4.57 0 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- TONG CONG SUAT BU: 2280 kVAr Luong giam ton that dien nang: 345195.91 kWh Hieu qua kinh te: 164.87 trieu dong Von dau tu: 480.00 trieu dong Nut co dien ap thap nhat truoc bu la: 20.83 kV , nut so 22 Nut co dien ap thap nhat sau bu la: 20.97 kV , nut so 35 CHƯƠNG TRÌNH NGUỒN clear all; close all; disp(' TRUONG DAI HOC NONG NGHIEP I HA NOI' ); disp('LUAN VAN TOT NGHIEP THAC SI KHOA HOC KY THUAT'); disp('Thuc hien: Doan Van Dien - Cao hoc Dien NN 14'); disp('Nguoi huong dan Khoa hoc: TS. Tran Quang Khanh'); disp('Noi dung de tai:'); disp('Bu CSPK nang cao chat luong dien ap luoi phan phoi ho'); fprintf('Nhan ENTER de doc so lieu tu File\n'); disp(datestr(now)); pause; thuvienmaday; vanlam2; fprintf('Nhan ENTER de tiep tuc...\n'); %----------------TINH TOAN GIAI TICH THONG SO LUOI------------------------ [Ptt,Qtt,Stt,Jtt]=MBA(Un,n,P,cos,k,Sn,Po,Pk,Io,Uk); [U,I,dUt,Z,C,Unh,Unut]=Tinhchedoxaclap(MD,L,nd,nc,m,n,Uo,Jtt,Un); [Umint,ndUmint] = dienapthapnhat(n,U) [R,X,Rnh,Xnh,Qnh,Pnh]=thongsocoban(Z,C,Ptt,Qtt) [dAt,dPtot,dQtot]=tonthattruocbu(C,To,m,U,Z,Ptt,Qtt); [V,Nbu,T,dCnut]=TNB(Kc,n,C,Qtt,U,Co,To,R); Qbu=hamBU1(V,m,n,To,C,Ptt,Qtt,U,I,Z,Un,Jtt,MD,L,nd,nc,Uo,Co,Kc,Ucpd,Ucpt,Vcd,Nbu,R,Pnh,Qn h,Icp); Qbu=full(Qbu); for i =1:n if Qbu(i) > Qtt(i) Qbu(i) = Qtt(i) end end for i =1:n if Qbu(i)~=0 Qbu(i) = floor(Qbu(i)/10); Qbu(i)=Qbu(i)*10; end end %------------------------------------------------------------------------- Jtt=Jtt+j*Qbu/(sqrt(3)*Un); [U,Isb,dUs,Z,C,Unh,Unut]=Tinhchedoxaclap(MD,L,nd,nc,m,n,Uo,Jtt,Un); [Umins,ndUmins] = dienapthapnhat(n,U) [dPtongs,dQtongs]=tonthattruocbu2(m,Z,Isb); Qtong =sum(Qbu); %------------------------------------------------------------------------- Ptct=Pnh(1); Qtct=Qnh(1); Ptcs=sum(P); Qtcs=Qtct-Qtong; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 111 cost=Ptct/sqrt(Ptct^2+Qtct^2); coss=Ptcs/sqrt(Ptcs^2+Qtcs^2); %--------------------------TON THAT--------------------------------------- [dAs,dPtos,dQtos]=tonthattruocbu(C,To,m,U,Z,Ptt,Qtt); dA=tonthatsaubu(Qbu,m,To,C,Ptt,Qtt,U,Z); %dA do giam ton that sau bu dP00=dAt/To; dP11=dAs/To; dA_giam = dAt-dA; dApt=10^2*dAt/(Ptct*To); dAps=10^2*dA/(Ptct*To); S = hamHQ(Co,dA,Qtong,Kc,Vcd,Nbu); S1=(Nbu*Vcd+Kc*Qtong)/10^6; %------------------------------------------------------------------------- kq1=[Un,n,m,Qtong,Uo,Nbu] i=1:n kq2=[i' Ptt' Qtt' cos' MD' L' Rnh Icp']; kq3=[i' Pnh Qnh T' dUt dUs Qbu' Isb]; %-------------------------HIEN THI KET QUA-------------------------------- format bank; fprintf('\n\n'); clc; disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); fprintf(' KET QUA TINH TOAN BU CONG SUAT PHAN KHANG \n'); disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); fprintf(' Un Sonut Sonhanh Qbutong Uo So nut bu \n'); disp(kq1); disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); fprintf(' Nut Pnut Qnut Cosphi Maday Chieudai Rnhanh \n'); disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); disp(kq2); disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); fprintf(' Nut Pnhanh Qnhanh Unut dUtruoc dUsau Qbu \n'); disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); disp(kq3); fprintf('\n'); disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); disp(' KET QUA TINH TOAN KHI CHUA BU'); fprintf('CSTD tai thanh cai: %10.2f kW\n',Ptct); fprintf('CSPK tai thanh cai: %10.2f kVAr\n',Qtct); fprintf('Cosphi tai thanh cai: %8.2f\n',cost); fprintf('dA truoc bu: %10.2f kWh\n',dAt); fprintf('dA phan tram: %10.2f ptram\n',dApt); fprintf('\n\n'); disp('---------------------------------------------------------------------------------------------------------'); disp(' KET QUA TINH TOAN KHI CO BU'); fprintf('CSTD tai thanh cai: %10.2f kW\n',Ptcs); fprintf('CSPK tai thanh cai: %10.2f kVAr\n',Qtcs); fprintf('Cosphi tai thanh cai: %8.2f\n',coss); fprintf('dA sau bu: %10.2f kWh\n',dAs) fprintf('dA phan tram: %10.2f ptram\n',dApt-dAps); fprintf('\n\n') disp('--------------------------------------------------------------------------------------------------------'); fprintf('TONG CONG SUAT BU: %10.2f kVAr \n',Qtong); fprintf('\n') fprintf('Luong giam ton that dien nang: %10.2f kWh\n',dA); fprintf('Hieu qua kinh te: %10.2f trieu dong\n',S); Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 112 fprintf('Von dau tu: %10.2f trieu dong\n',S1); fprintf('Hao ton cong suat truoc bu: %5.2f+j%5.2f kVA\n',dPtot,dQtot); fprintf('Hao ton cong suat sau bu: %5.2f+j%5.2f kVA\n',dPtos,dQtos); fprintf('Nut co dien ap thap nhat truoc bu la: %5.2f kV , nut so %5.2f \n',Umint,ndUmint); fprintf('Nut co dien ap thap nhat sau bu la: %5.2f kV , nut so %5.2f \n',Umins,ndUmins); ............................................................................................................................................................ function [U,I,dU,Z,C,Unh,Unut]=Tinhchedoxaclap(MD,L,nd,nc,m,n,Uo,Jtt,Un); M=ones(m,n); Z=MD.*L; for i=1:n for j=1:m if i==nc(j) M(i,j)=-1; elseif i~=nd(j) M(i,j)=0; end end end C=inv(M); for i=1:m for j=1:n if C(i,j)==-1 C(i,j)=1; end end end C=sparse(C); Z1=diag(Z); Z1=inv(Z1); Mt=M'; Y=M*Z1*Mt; Y=inv(Y); Jtt=conj(Jtt'); Jtt=(-1)*Jtt; Unut=Y*Jtt*10^(-3) Unh=Mt*Unut; U=Uo + Unut; U=abs(U); dU = (U-Un)/Un*100; I=Z1*Unh*10^3; I=abs(I); Z = Z'; Z = conj(Z); deltaP = real(Z).*I.^2*10^(-3); ............................................................................................................................................................ function Qbu = hamBU(V,m,n,To,C,Ptt,Qtt,U,I,Z,Un,Jtt,... MD,L,nd,nc,Uo,Co,Kc,Ucpd,Ucpt,Vcd,Nbu,R,Pnh,Qnh,Icp,hs); Qbu(1:n)=0; Qbu(V)=10; dA=dogiamtonthat(Qbu,m,To,C,Ptt,Qtt,U,Z) Qtong=sum(Qbu); dem=1; Jtt=Jtt+j*Qbu/(sqrt(3)*Un); %[U,I,dUs,Z,C]=Tinhchedoxaclap(MD,L,nd,nc,m,n,Uo,Jtt,Un); S(dem)=hamHQ(dA,Co,Qtong,Kc,Vcd,Nbu,hs); S(1)=S(dem); dQbu=5; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 113 Qbu(V)=Qbu(V)+dQbu dA=dogiamtonthat(Qbu,m,To,C,Ptt,Qtt,U,Z) Qbut = sum(Qbu); dem=dem+1; Jtt=Jtt+j*Qbu/(sqrt(3)*Un); [U,I,dUs,Z,C]=Tinhchedoxaclap(MD,L,nd,nc,m,n,Uo,Jtt,Un); S(dem) = hamHQ(dA,Co,Qtong,Kc,Vcd,Nbu,hs); Jtt=Jtt+j*Qbu/(sqrt(3)*Un); [U,I,dUs,Z,C]=Tinhchedoxaclap(MD,L,nd,nc,m,n,Uo,Jtt,Un); buoc = 300; for i=1:buoc; if (S(i+1)>S(i))%& (Ucpd<=U(V)<=Ucpt) Qbu(V)=Qbu(V)+dQbu; dA=dogiamtonthat(Qbu,m,To,C,Ptt,Qtt,U,Z) Qbut=sum(Qbu); dem=dem+1; Jtt=Jtt+j*Qbu/(sqrt(3)*Un); [U,I,dUs,Z,C]=Tinhchedoxaclap(MD,L,nd,nc,m,n,Uo,Jtt,Un); S(dem)=hamHQ(dA,Co,Qtong,Kc,Vcd,Nbu,hs); elseif S(i+1) Icp(V)) return else break end end ............................................................................................................................................................ function [V,Nbu,T,dCnut] = TNB(Kc,n,C,Qtt,U,Co,To,R) Qnh = C*Qtt'; dP1 = (Qnh.*R)*10^(-3)./U.^2; dC = (2*Co*To)*dP1; for j=1:n dCnut(j) = dC'*C(:,j); T(j)=Kc/dCnut(j); end demnut = 0 for j=1:n if T(j)< 1.348 demnut=demnut+1 V(demnut)=j end end Nbu = demnut ............................................................................................................................................................ function [Ptt,Qtt,Stt,Jtt]=MBA(Un,n,P,cos,k,Sn,Po,Pk,Io,Uk) for i=1:n if cos(i)~=0 tan(i) = sqrt(1-cos(i).^2)./cos(i); Q(i) = P(i)*tan(i); else Q(i)= 0; end if k(i) ~= 0 Pba(i) = k(i)*Po(i) + 1/k(i)*Pk(i)*((P(i)/cos(i))/Sn(i))^2; Qba(i) = k(i)*Io(i)*Sn(i)/100 + 1/k(i)*Uk(i)*(P(i)/cos(i))^2/(100*Sn(i)); else Pba(i)=0; Qba(i)=0; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 114 end end Ptt = P + Pba; Qtt = Q + Qba; Stt = Ptt + j*Qtt; Jtt = conj(Stt)/(sqrt(3)*Un); ............................................................................................................................................................ function [Umin,ndUmin] = dienapthapnhat(n,U) Umin = U(1); for i =2:n if U(i) < Umin Umin=U(i) ndUmin = i end end ........................................................................................................................................................... function dA=dogiamtonthat(Qbu,m,To,C,Ptt,Qtt,U,Z); R=real(Z); for i=1:m Qnh(i)=C(i,:)*Qtt'; Qnbu(i)=C(i,:)*(Qtt-Qbu)'; dP(i)=((Qnh(i))^2-(Qnbu(i))^2)*R(i)*10^(-3)/(U(i))^2; end dPt=sum(dP) dA=dPt*To ............................................................................................................................................................ function [dPtong,dQtong]=tonthattruocbu2(m,Z,I); R=real(Z); X=imag(Z); R=R';X=X' for i=1:m dP_truoc(i) = 3*(I(i)^2)*R(i)*10^(-3) dQ_truoc(i) = 3*(I(i)^2)*X(i)*10^(-3) end dPtong=sum(dP_truoc); dQtong=sum(dQ_truoc); ............................................................................................................................................................ function [V,Nbu,T,dCnut] = TNB(Kc,n,C,Qtt,U,Co,To,R) Qnh = C*Qtt'; dP1 = (Qnh.*R)*10^(-3)./U.^2; dC = (2*Co*To)*dP1; for j=1:n dCnut(j) = dC'*C(:,j); T(j)=Kc/dCnut(j); end demnut = 0 for j=1:n if T(j)<1.5 demnut=demnut+1 V(demnut)=j end end Nbu = demnut ............................................................................................................................................................ function [R,X,Rnh,Xnh,Qnh,Pnh]=thongsocoban(Z,C,Ptt,Qtt) R=real(Z); X=imag(Z); Rnh = C'*R; Xnh = C'*X; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 115 Qnh=C*Qtt' Pnh=C*Ptt' ............................................................................................................................................................ function S = hamHQ(Co,dA,Qtong,Kc,Vcd,Nbu,hs) S=(Co*dA-hs*(Nbu*Vcd+Kc*Qtong))/10^6; %B = Co*dA :loi ich do giam ton that dien nang so voi truoc khi dat bu %Co :gia 1kW ton that dien nang lay bang gia ban dien trung binh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 116 S¬ n T ruê ng 32 0 Lin h C h© u 18 010 §×n h D ï 5 180 XN G ièn g 10 0 11 12 TB .G TV T 63 0+ 10 0 L¹ c H ån g 1 32 0 L¹ c H ån g 3 25 0 L¹ c H ån g 5 18 0 L¹c Hå ng 2 25 0 VC L¹ c H ån g 2 50 Th Þ T run g 18 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 CP .TB In 25 0 Hµ Hu ng 2x 25 0 NV H V n¨ L ©m 50 B§ Nh u Q uún h 50 §×n h D ï 2 18 0 §×n h D ï 1 32 0 SP L¹ nh 560 Cty XN K 56 0 Nh Ët Lin h 2 2x1 00 0 Nh Ët Lin h 1 2x 10 00 CS QL 5 30 Tµ u Q uè c 18 0 ¤n g § ua 10 0 ¤n g Q uÊ t 10 0 Bµ Tr uê ng 10 0 CS QL 5 30 Nh u Q uú nh 5 25 0 Ng äc Qu ún h 25 0 Nh u Q uú nh 1 18 0 B. Nh u Q uú nh 18 00 +5 0+ 56 0 Nh u Q uún h 2 25 0 ¤n g T ha nh 18 0 T© n Q ua ng 4 18 0 Ng äc §µ 18 0 CN ca o S µi Gß n 32 0 Trµ M y 25 0 T© n Q ua ng 1 18 0 Min h H iÕu 25 0 Tru ng Th u 56 0 T© n Q ua ng 2 32 0 13 14 23 15 16 17 18 19 20 21 22 26 24 25 27 28 42 43 44 45 46 47 48 49 50 29 51 32 36 37 33 34 35 31 30 38 39 40 41 0.1 0.1 0.1 0. 1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.40.2 AC 50 AC 50 AC 95 0.9 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.6 0.9 0.3 0.6 0.3 0.30 .4 0.5 AC 95 0.1 0.4 0.3 0.2 0.3 0.3 0.2 AC 50 47 1 0.5 47 3 Vị trÝ 1 Qb ï = 44 0 k VA R Vị trÝ 2 Qb ï = 40 0 k VA R Vị trÝ 3 Qb ï = 40 0 k VA R Vị trÝ 4 Qb ï = 22 0 k VA R Vị trÝ 5 Qb ï = 12 0 k VA R Vị trÝ 6 Qb ï = 44 0 k VA R Vị trÝ 7 Qb ï = 90 kV AR Vị trÝ 8 Qb ï = 17 0 k VA R SƠ ð Ồ C ÁC V Ị TR Í ð Ặ T BÙ LỘ 47 1 V Ă N L M – H Ư N G Y ÊN Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật ------------------------------ 117 Voltage and kVAR Ratings of the Capacitor Units Terminal-to- Terminal Voltage No. of BIL, kV 216 240 480 600 2,400 2,770 4,160 4,800 6,640 7,200 7,620 7,960 8,320 9,540 9,960 11,400 12,470 13,280 13,800 14,400 15,125 19,920 20,800 21,600 22,800 23,800 4,160 GrdY/2400 4,800 GrdY/2770 7,200 GrdY/4160 8,320 GrdY/4800 12,470 GrdY/7200 13,200 GrdY/7620 13,800 GrdY/7960 5, 7.5, 13.3, 20, and 25 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25, and 50 5, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 60, and 100 5, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 60, and 100 50, 100, 150, and 200 50, 100, 150, and 200 50, 100, 150, and 200 50, 100, 150, and 200 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 50, 100, 150, 200, 300, and 400 100, 150, 200, 300, and 400 100, 150, 200, 300, and 400 100, 150, 200, 300, and 400 100, 150, 200, 300, and 400 100, 150, 200, 300, and 400 300 and 400 300 and 400 300 and 400 300 and 400 300 and 400 300 and 400 300 and 400 1 and 3 1 and 3 1 and 3 1 and 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 30 30 30 30 75 75 75 75 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 and 125 95 and 125 95 and 125 125 125 150 and 200 150 and 200 150 and 200 150 and 200 75 75 75 75 95 95 95 ._.