Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 1 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 1](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-1_VFTO721Eb2.jpg)
Trang 1
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 2 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 2](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-2_3xj0PUsGJm.jpg)
Trang 2
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 3 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 3](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-3_EJBqOo64YS.jpg)
Trang 3
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 4 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 4](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-4_QAz0tVqCp3.jpg)
Trang 4
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 5 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 5](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-5_c2V2BqtwG0.jpg)
Trang 5
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 6 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 6](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-6_ybcys1wGAq.jpg)
Trang 6
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 7 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 7](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-7_qhv4g5FJsE.jpg)
Trang 7
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 8 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 8](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-8_c92a9xKOwy.jpg)
Trang 8
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 9 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 9](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-9_8ukj2hnc7a.jpg)
Trang 9
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 10 Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh trang 10](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/320/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo-trang-10_XHT9AuXxQD.jpg)
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh
![Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng mạng 6KV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/thumb/2024/03/02/luan-an-nghien-cuu-nang-cao-chat-luong-dien-nang-mang-6kv-mo_JClJNgFb5l.jpg)
ụ tính toán độ lệch điện áp và đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng điện áp ở chế độ tĩnh. Chương 4: Nghiên cứu đề xuất giải pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng của sóng hài. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1 Khái quát chung về chất lượng điện năng 1.1.1Những tiêu chuẩn và yêu cầu về chất lượng điện năng • Những chỉ tiêu chất lượng điện năng được phân thành hai nhóm chính: Những chỉ tiêu thuộc về tần số và những chỉ tiêu thuộc về điện áp. Với lưới trung áp của Việt Nam, Điều 15 Nghị định 137/2013/NĐ-CP [16] của Chính phủ quy định Trong điều kiện bình thường, độ lệch điện áp cho phép trong khoảng ± 5% so với điện áp danh định của lưới điện và được xác định tại vị trí đặt thiết bị đo đếm điện hoặc tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận. Đối với lưới điện chưa ổn định sau sự cố, độ lệch điện áp cho phép từ +5% đến -10%;”. Về sóng hài Theo IEC 61000 [72], với lưới trung áp biến dạng riêng rẽ của từng thành phần hài không được vượt quá 3% và tổng méo sóng hài không được vượt quá 5%. 45 7 1.1.2. Những giải pháp cơ bản để đánh giá và cải thiện chất lượng điện năng 1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới về chất lượng điện năng. 1.2.1 Những nghiên cứu về độ lệch điện áp và độ dao động điện áp. Độ lệch điện áp, độ dao động điện áp là những tham số phụ thuộc cơ bản vào: cấu trúc lưới, thông số các phần tử chính trong khâu truyền tải (đường dây, máy biến áp), phụ thuộc điện áp nguồn, đặc điểm của phụ tải [63], [105], [115]. Những thiết bị được xem là quan trọng và cần ổn định điện áp đầu vào, có điện áp được cải thiện bằng cách bù song song hoặc nối tiếp. 1.2.2 Những nghiên cứu về sóng hài Những nghiên cứu về sóng hài dòng điện tập trung chủ yếu ở cấp điện áp trung và hạ áp và tập trung vào: + Nguồn phát sinh sóng hài trên lưới điện; + Ảnh hưởng của sóng hài tới sự vận hành bình thường của lưới điện cũng như các phần tử trên lưới; + Biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của sóng hài tới hệ thống điện. Những tác động tới hệ thống bảo vệ rơle Đối với hệ thống rơle kỹ thuật số, những tổng hợp của nhóm chuyên gia Steven A.Kunsman [47] đã chỉ ra rằng: Sự biến dạng của dạng sóng điện áp và dòng điện trên lưới điện trung áp sẽ có ảnh hưởng khác nhau tới hệ thống bảo vệ rơle. Với các rơle kỹ thuật số áp dụng các giải pháp kỹ thuật trong lọc sóng hài, chúng có thể làm việc tin cậy ngay cả khi trong lưới điện có sóng hài. Các rơle kỹ thuật số sử dụng phương pháp lọc số sẽ miễn nhiễm với các thành phần sóng hài bậc cao. Những ảnh hưởng tới máy biến áp Tác động chủ yếu của các sóng hài bậc cao tới các máy biến áp là hiệu ứng phát nóng phụ trên cách điện và trong lõi thép của máy biến áp và sinh ra nhiệt lượng làm giảm tuổi thọ của máy biến áp. 6 8 Hình 1.20: Hệ số suy giảm tương ứng với độ méo của sóng hài [56] a) Theo O.E. Gouda [64] b) Theo Mohammad Yazdani-Asrami [94] Hình 1.18: Sơ đồ mô phỏng tính toán độ tăng nhiệt độ của lớp dầu trên bề mặt máy biến áp khi mang tải là không sin Những ảnh hưởng của sóng hài tới các bộ tụ bù tĩnh IEEE standard 18-1992 [71] đã quy định nghiêm ngặt khi vận hành các tụ bù tĩnh trên các trạm biến áp trung gian, cụ thể: - Đối với các đại lượng định mức của các bộ tụ bù: + Chỉ cho phép vận hành với điện áp cực đại 1,1Uđm; + Chỉ cho phép vận hành với điện áp cực đại 1,2 U đỉnh + Chỉ cho phép vận hành với dòng điện cực đại 180% Iđm; + Công suất phản kháng tối đa được phát là 135% Qđm; - Đối với các giới hạn thời gian: + Điện áp cực đại chịu được 2,2 lần Uđm trong 0,1s; + Điện áp cực đại chịu được 2,0 lần Uđm trong 0,25s; + Điện áp cực đại chịu được 1,7 lần Uđm trong 1s; 79 + Điện áp cực đại chịu được 1,4 lần Uđm trong 15s; + Điện áp cực đại chịu được 1,3 lần Uđm trong 1 phút; + Điện áp cực đại chịu được 1,25 lần Uđm trong 30 phút; 1.3 Tình nghiên cứu trong nước về chất lượng điện năng 1.4 Tổng kết chương 1 Từ chương 1 có một số nhận xét sau: - Các công trình nghiên cứu về chất lượng điện năng chủ yếu tập trung nghiên cứu các chỉ tiêu thuộc độ lệch điện áp, độ dao động điện áp và dạng không sin của đường cong điện áp. - Một số công trình đã nghiên cứu và thành lập các hệ số tải để đưa vào các tính toán độ lệch điện áp. - Những ảnh hưởng của sóng hài tới hệ thống điện được nghiên cứu khá đầy đủ và phong phú. Sóng hài dòng điện sẽ gây phát nóng và giảm tuổi thọ vận hành của các máy biến áp. Những ảnh hưởng này mang tính dài hạn Thứ ba, hiện tượng cộng hưởng khi có mặt các bộ tụ bù công suất phản kháng trên lưới có thể phá hủy tức khắc các thiết bị này trong thời gian rất ngắn. Do vậy cần có giải pháp để hạn chế và triệt tiêu những ảnh hưởng này. Chương 2 KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI 6KV CÁC MỎ LỘ THIÊN QUẢNG NINH 2.1 Tổng quan về lưới điện 6kV các mỏ lộ thiên Quảng Ninh - Điện năng tiêu thụ ở các mỏ lộ thiên chiếm tỷ trọng ở mức cao. - Suất tiêu hao điện năng ở các mỏ trong những năm gần đây có sự thay đổi không lớn, một phần do sản lượng của các mỏ khá ổn định. - Phụ tải tiêu thụ đáng kể điện năng ở các mỏ là hệ thống bơm thoát nước, các máy xúc điện, máy khoan. - Ở các mỏ sử dụng phổ biến các thiết bị biến đổi điện tử công suất làm ảnh hưởng tới chất lượng điện năng trong toàn bộ lưới điện. 8 10 2.2 Mô hình hóa các phần tử của lưới để phục vụ công tác khảo sát đánh giá chất lượng điện năng 2.2.1 Mô hình hóa đường dây truyền tải điện năng Qua so sánh đáp ứng điện áp bằng sơ đồ mô phỏng trên hình 2.5 và kết quả thu được trên hình 2.6, 2.7 lựa chọn sơ đồ thay thế hình π do có đáp ứng tổng trở ổn định nhanh hơn. a) Khi không tải b) Khi có tải Hình 2.6: Đáp ứng điện áp pha của hai loại sơ đồ thay thế ĐDK 2.2.2 Các máy biến áp ba pha 2.2.3 Mô hình hóa các động cơ không đồng bộ 6kV 2.2.4 Mô hình hóa động cơ đồng bộ 6kV: Sơ đồ mô phỏng động cơ cho ở hình 2.18 và 2.20 Hình 2.18: Sơ đồ mô phỏng khối rotor và stator trong hệ trục dq0 2.2.5 Mô phỏng biến tần và khởi động mềm 2.2.5.1 Mô phỏng biến tần 9 11 a) Dòng điện stator b) Từ thông tổng c)Điện áp Hình 2.20: Các kết quả mô phỏng Hình 2.23: Các trạng thái đầu ra Qi Hình 2.24: Sơ đồ mô phỏng hệ của bộ phát PWM dùng cho biến tần biến tần-động cơ 2.2.5.2 Mô phỏng các bộ khởi động mềm Trong quá trình khởi động, dòng điện ba pha phía stator của động cơ được đưa vào mạch phản hồi dòng điện, dòng điện10 này sẽ được sử dụng để điều khiển góc mở của bộ SCR [104], [115], [135]. Nguyên lý này giúp làm giảm ảnh hưởng của dòng điện khởi động tới động cơ. Hình 2.25: Mô phỏng khởi động mềm 10 12 2.3.1 Khảo sát độ lệch điện áp Qua các kết quả tính toán nhận thấy rằng: - Ở một số khởi hành có chiều dài lớn, phụ tải phân nhánh độ lệch điện áp vượt quá giới hạn 5% cho phép. - Giờ trung điểm và thấp điểm, về cơ bản chất lượng điện áp của lưới 6kV là đảm bảo. 2.3.2 Khảo sát sóng hài trên lưới 6kV các mỏ lộ thiên Một số kết quả đo thực nghiệm về dạng sóng hài dòng điện do biến tần trực tiếp và gián tiếp trên lưới 6kV được cho ở hình 2.36 a)Điện áp ba pha b) Dạng sóng dòng điện Hình 2.36: Dạng sóng dòng áp ba pha đo sau biến tần hạ áp Cọc Sáu 2.4 Kết luận chương 2 * Về sử dụng mô hình mô phỏng trong khảo sát đánh giá chất lượng điện năng lưới 6kV - Việc tiến hành mô phỏng trên môi trường Matlab cho phép khảo sát, đánh giá được đầy đủ và toàn bộ các chỉ tiêu chất lượng điện áp của lưới 6kV. Những mô phỏng, đánh giá đã được so sánh với các kết quả đo thực nghiệm một lần nữa minh chứng tính đúng đắn của phương pháp lựa chọn trình bày trong chương này. * Về chất lượng điện áp ở chế độ tĩnh: Một số khởi hành trên lưới 6kV hiện đang có sự vi phạm về độ lệch điện áp cũng như tổn hao điện áp. * Về sóng hài dòng điện: - Hầu hết các kết quả mô phỏng đều cho thấy THD trên các điểm nút PCC của lưới đều vượt quá giới hạn tổng méo sóng hài cho phép 5%. 11 13 Các biến tần hạ áp, mặc dù đã được bố trí các bộ lọc và được lấy điện gián tiếp qua máy biến áp có cuộn hạ áp đấu tam giác nhưng vẫn sinh ra sóng hài có phổ hài bậc 5, 7, 9, 11 a) Phổ dòng điện hài b) Phổ điện áp hài Hình 2.39: Phổ sóng hài của máy biến áp biến tần hạ áp mỏ Cao Sơn -Các kết quả đo thực nghiệm trên các hình 2.36 tới 2.39 vào các thời điểm khác nhau trên lưới (từ 9h03 tới 9h35-hình 2.39) cho thấy có vi phạm về sóng hài, đòi hỏi cần đánh giá đầy đủ về nguy hại và ảnh hưởng của chúng đối với sự vận hành bình thường của các trang bị điện quan trọng Chương 3 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÔNG CỤ TÍNH TOÁN ĐỘ LỆCH ĐIỆN ÁP VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP Ở CHẾ ĐỘ TĨNH 3.1 Khái quát chung 3.2 Nghiên cứu xây dựng công cụ tính toán độ lệch điện áp 3.2.1 Ứng dụng ma trận Jacobian xây dựng công cụ tính toán độ lệch điện áp lưới trung áp 6kV các mỏ lộ thiên Phương trình dạng ma trận để tính điện áp tại một nút bất kỳ trong hệ thống điện 6kV gồm 4 nút như phương trình (3.12). Nghiệm của phương trình dạng ma trận (3.12) sẽ được giải nhờ quá trình lặp như vòng lặp trong lưu đồ thuật toán hình 3.4. Ở dạng tổng quát, công thức tổng quát ở bước thứ k+1 dùng tính biên độ điện áp và góc pha của một nút bất kỳ trong lưới 6kV là: 1214 (k + 1) (k ) (k ) δi = δi + Δ δ i (3.15) ⎛ Δ |V |()k ⎞ |VVVV |(k+ 1)= | | (k ) +Δ | |()()k = | |k ⎜ 1 + i ⎟ (3.16) i i i i ⎜ ()k ⎟ ⎝ |Vi | ⎠ (3.12) 3.2.2 Ứng dụng thuật toán biến đổi ma trận Jacobian để tính toán lựa chọn đầu phân áp trong các trạm biến áp chính 35/6kV của mỏ nhằm cải thiện độ lệch điện áp Sơ đồ tổng quát của lưới điện 6kV từ nguồn cho tới các phụ tải ở xa nhất được cho trên hình 3.3. Hình 3.3: Sơ đồ tổng quát tính toán lựa chọn đầu phân áp lưới 6kV Để đảm bảo chất lượng điện áp, độ lệch điện áp tại C và D (ΔVC và ΔVD) ở cả chế độ tải cực đại và chế độ tải cực tiểu phải thỏa mãn hệ bất phương trình (3.33): − + ⎪⎧δVVVstd ≤ ΔC ≤ δ std (3.33) ⎨ − + ⎩⎪δVVVstd ≤ ΔD ≤ δ std Thay ΔVC và ΔVD ở (3.33) bằng các giá trị ở (3.32) và thực hiện biến đổi toán học tương đương, điều kiện để lựa chọn đầu phân áp tại 13 15 các trạm biến áp 35/6kV của mỏ nhằm đáp ứng chất lượng điện áp ở cả hai chế độ cực đại, và cực tiểu là: − + δVVVVVVVVstd + Δ35kV + Δ6kV −δITT ≤ δMS. ≤ δ std + Δ35kV −δ ITT Kết hợp phương trình trên và các phương trình (3.23) đến (3.26) thu được lưu đồ thuật toán tính toán lựa chọn đầu phân áp tại các trạm biến áp 35/6kV như trên hình 3.4 Minh họa chi tiết thư viện công cụ, tính độ lệch điện áp, cũng như kết quả lựa chọn đầu phân áp được thể hiện trên các hình 3.6, 3.7. Hình 3.6: Thư viện đường Hình 3.7: Kết quả tính toán lựa chọn đầu dây, và kết quả tính toán phân áp dựa vào độ lệch điện áp đã tính tổn ΔU khởi hành 9 mỏ Cọc Sáu 3.3 Một số kết quả tính toán 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng một số phụ tải đặc thù tới độ lệch điện áp lưới 6kV Dưới đây sẽ tiến hành mô phỏng và so sánh kết quả mô phỏng với các kết quả đo thực nghiệm để có thể phản ánh ảnh hưởng của chế độ làm việc ở các máy xúc điện tới quá trình tính toán độ lệch điện áp trên các khởi hành 6kV. 3.4.1 Đặt vấn đề 3.4.2 Nghiên cứu xác định hệ số thực nghiệm phản ánh quan hệ phụ thuộc giữa số lượng máy xúc và độ lệch điện áp trên lưới 6kV 14 16 Gọi n là số máy xúc đấu vào khởi hành, thấy rằng hệ số suy giảm khi kể tới ảnh hưởng của các máy xúc có thể được tuyến tính hóa dưới dạng hàm theo phương pháp bình phương cực tiểu được cho như biểu thức 3.35. l xt = (0,0301× n + 0,033)± 0,00321 (3.35) Tính các giá trị: (k) (k) * Pi calcvà Qi calc theo (3.2) và (3.3) (k) (k) * Các hiệu chỉnh ∆Pi và ∆Qi theo các biểu thức (3.10), (3.11) và (3.4), (3.5) Giải các phương trình (3.13) và (3.14) để tính các hiệu (k) (k) (k) chỉnh ∆δi và ∆|Ui| /|Ui| (k + 1) (k ) ()k δi := δi + Δ δ i ⎛ ΔU ()k ⎞ |UU |(k + 1) := | |()k ⎜ 1 + i ⎟ i i ⎜ ()k ⎟ ⎝ |U i | ⎠ Tính δM.S = k×a% NM≤ 15 17 Hình 3.4: Lưu đồ thuật toán tính toán lựa chọn đầu phân áp tối ưu cho lưới điện 6kV các mỏ lộ thiên, nhằm cải thiện chất lượng điện áp Các đại lượng kiểm chứng tính phù hợp và chính xác toán học của phương trình 3.35 được cho ở phụ lục 12. Hệ số hiệu chỉnh được tính toán ở trên được đưa vào công cụ phần mềm đã xây dựng ở trên, kết quả chi tiết được thể hiện trên hình 3.17 và 3.18 Hình 3.18: Kết quả tính toán độ lệch điện áp khi chưa kể (a) và có kể tới hệ số lxt(b) Hình 3.10: Kết quả mô phỏng P Hình 3.11: Kết quả mô phỏng một pha máy xúc mỏ Cao Sơn P ba pha máy xúc mỏ Cọc Sáu Active power metter real-tiem measument of PCC nodes in Coc Sau 1.500.000,00 1.000.000,00 500.000,00 Pa Pb P(kW) 0,00 Pc Time -500.000,00 (s) -1.000.000,00 time(s) Hình 3.13: Kết quả đo công suất tác dụng ba pha mỏ Cọc Sáu 16 18 3.5 Kết luận chương 3 - Xây dựng hoàn chỉnh mô hình tổng dẫn Ybus có tính tới các đặc điểm của lưới điện 6kV các mỏ lộ thiên như: bỏ qua các dung dẫn ngang trục, trong mạng chỉ gồm các nút phụ tải, không có nút slack, các nút có các máy phát điện đồng bộ làm việc quá kích thích được coi là các nguồn cục bộ. Dựa trên mô hình tổng dẫn này có thể xác định được độ lệch điện áp và tổn hao điện áp thuận lợi. - Từ lưu đồ thuật toán trình bày trên hình 3.3 có thể xây dựng được công cụ tính toán tổn hao điện áp, độ lệch điện áp một cách nhanh chóng. Công cụ được xây dựng đảm bảo tính tổng quát, tính toán thuận tiện nhờ các thư viện máy biến áp và đường dây sẵn có. Khi cấu trúc lưới thay đổi có thể dễ dàng thành lập được sơ đồ tính toán của lưới, khắc phục được hạn chế phải khai báo quá nhiều tham số khi sử dụng Matlab-Simulink - Khắc phục vi phạm độ lệch điện áp và tổn hao điện áp ở chế độ tĩnh không cần can thiệp sâu vào cấu trúc lưới nhờ thuật toán lựa chọn đầu phân áp (hình 3.6) ở cả chế độ cực đại và chế độ cực tiểu của phụ tải, đưa độ lệch điện áp ở cuối các khởi hành trong giới hạn cho phép là ±5%. - Xác định được công thức thực nghiệm (công thức 3.35) thể hiện quan hệ phụ thuộc giữa hệ số suy giảm với số lượng máy xúc đấu vào khởi hành. Công thức thực nghiệm “nhúng” vào công cụ tính toán đã xây dựng, cho phép tính được chính xác giá trị tổn hao điện áp trong mạng khi có sự tham gia của những phụ tải đặc thù là các máy xúc EKG. Đây là điểm khác biệt của công cụ được xây dựng so với các công cụ tính toán độ thông số chế độ khác. 17 19 Chương 4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI 4.1 Đặt vấn đề 4.2 Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của sóng hài tới sự làm việc bình thường của các bộ tụ bù công suất phản kháng trong lưới 6kV 4.2.1 Xây dựng vùng vận hành an toàn của bộ tụ bù công suất phản kháng trên thanh cái 6kV trạm biến áp 35/6kV Giới hạn điện áp, dòng điện, dung lượng khả phát của các bộ tụ trung áp 6kV được cho bởi ∞ ∞ 2 2 ⎛ ⎞ VV+ ⎜ V 2 ⎟ V 1 ∑ h V ∑ h rms = h=2 = 1 1+ ⎜ h=2 ⎟ (4.6) V V V ⎜V 2 ⎟ rms rated rms rated rms rated ⎜ rms rated ⎟ ⎝ ⎠ 2 ∞ I rms f1 Vrms 2 ⎛ Vh ⎞ = . . 1+∑ (h − 1)⎜ ⎟ (4.7) I rms rated f rated Vrms rated h=2 ⎝Vrms ⎠ Q f V 2 ⎡ ∞ V 2 ⎤ 1 .rms 1 (h 1) h (4.8) = 2 ⎢ +∑ − 2 ⎥ Qrated f rated Vrms rated ⎣ h=2 Vrms ⎦ Sử dụng các phương trình toán học nói trên kết hợp với lập trình trên Matlab, thu được kết quả như hình 4.7. Giới hạn này được ứng dụng để đưa vào lập trình trong Matlab kết quả thu được họ đặc tính biểu diễn vùng vận hành an toàn của các bộ tụ bù công suất phản kháng như hình 4.8. Vùng vận hành an toàn này được xây dựng dựa trên nguyên lý đảm bảo khi có sóng hài, điện áp ngược đặt vào điện môi, cũng như nhiệt độ cực đại (thể hiện thông qua dung lượng khả phát của tụ) và dòng điện rò ngược không vượt quá các giới hạn chịu được của các bộ tụ. Trong trường hợp có sóng hài, tương ứng với bậc của sóng hài những đặc tính này sẽ giúp đảm bảo an toàn vận hành nhờ xác định điện áp, dòng điện, dung lượng khả phát so với các đại lượng định mức của tụ. 1618 20 Hình 4.7b: Các kết quả tính toán thời gian vận hành của tụ khi có các sóng hài trong lưới trung áp 6kV Hình 4.8: Vùng vận hành an toàn của tụ điện khi có sóng hài trong lưới trung áp 6kV các mỏ lộ thiên Việt Nam 4.2.2 Xây dựng đặc tính tránh cộng hưởng song song khi có các sóng hài trong lưới trung áp 6kV Khi xảy ra cộng hưởng song song [55] xL0 = xC, khi đó dung lượng của các bộ tụ được liên hệ với công suất cắt của máy cắt đầu nguồn Ssc theo biểu thức: 2 ⎛ f ⎞ ⎜ 1 ⎟ (4.21) Qcap = ⎜ ⎟ .1000 Ssc ⎝ f r ⎠ - Các đường đặc tính xây dựng trên các hình 4.15, 4.16, 4.17 căn cứ trên những đặc điểm đặc thù của phụ tải mỏ có xét tới tất cả các khả năng vận hành của trạm biến áp nguồn: đó là vận hành một máy biến áp, vận hành hai máy biến áp độc lập hay vận hành hai máy biến áp song song theo sơ đồ cầu trong kín. Công dụng của họ đường đặc tính được nghiệm lại nhờ mô phỏng lưới 6kV một mỏ điển hình (mỏ Đèo Nai), các kết quả được thể hiện trên hình 4.18 và 4.19 19 21 Hình 4. 12 Đặc tính tránh cộng hưởng song song của tụ bù công suất phản kháng tương ứng với các giá trị cắt ngắn mạch khác nhau của máy cắt đầu nguồn Hình 4.16c: Giới hạn dung lượng khả phát của tụ bù công suất phản kháng tương ứng với các chế độ vận hành của các máy biến áp mỏ Đèo Nai Hình 4.18: Sơ đồ mô phỏng lưới 6kV mỏ Đèo Nai khi có sóng hài a) 20 22 b) Hình 4.19: Điện áp cộng hưởng đặt vào bộ tụ khi đóng máy cắt (a), mở máy cắt phân đoạn (b) 4.3 Ứng dụng bộ lọc tích cực loại trừ sóng hài trong lưới 6kV Sơ đồ mô phỏng bộ lọc tích cực dựa trên nguyên lý lý thuyết công suất tức thời được cho trên hình 4.24. Các kết quả mô phỏng về dòng điện của bộ lọc, dạng sóng sau khi lọc được cho trên hình 4.29, 4.30, 4.31 Hình 4.24: Sơ đồ mô phỏng bộ lọc tích cực áp dụng điều khiển mờ Hình 4.29: Dòng bù mong muốn cần tạo ra để dòng điện tải là sin. 21 23 Hình 4.30: Dòng bù hài do bộ điều khiển fuzzy tạo ra (đường xanh) Hình 4.31: Dòng điện trước khi lọc (đường xanh) và sau khi lọc (đường đỏ) 4.4 Kết luận chương 4 Những kết quả chính đã thực hiện được trong chương gồm có: - Căn cứ vào những kết quả đo thực nghiệm và các thông số của các bộ tụ bù công suất phản kháng, đã tiến hành mô phỏng đánh giá ảnh hưởng của sóng hài tới các bộ tụ bù công suất phản kháng lắp đặt trên thanh cái 6kV của các trạm biến áp chính các mỏ. Họ đường cong thực nghiệm xây dựng từ mô phỏng trên hình 4.8 là vùng vận hành an toàn giúp xác định giới hạn cho phép của các tụ bù công suất phản kháng cả về dòng điện, điện áp và dung lượng khả phát. - Nghiên cứu và tính toán hậu quả của cộng hưởng song song khi có kể tới các máy biến áp 35/6kV của trạm biến áp chính. Những tính toán và mô phỏng đã xây dựng được các đường đặc tính xét tới tất cả các trạng thái vận hành của trạm cũng như trạng thái vận hành của các phần tử trong trạm. Các quan hệ Sđm BA = f(h) (hình 4.15a, 4.15b, 4.15c); Qcap = f(h) (hình 4.16a, 4.16b, 4.16c) và Qcap = f(Stt) được thành lập từ các dữ liệu thực tế về sóng hài và trạng thái vận hành của lưới điện 6kV, sẽ là 22 24 những căn cứ hữu ích giúp người vận hành có thể quyết định được trạng thái vận hành phù hợp nhất của các máy biến áp và của bộ tụ bù công suất phản kháng trong trạm, nhằm tránh được những phá hủy hay hư hại do hiện tưởng cộng hưởng song song gây ra. Một minh chứng cho công dụng của họ đường cong này được kiểm nghiệm qua mô phỏng bằng AMTP trên các hình 4.18 và 4.19. - Để giảm thiểu sự tồn tại của sóng hài, thuật toán điều khiển mờ đã được đề xuất có cấu trúc phù hợp với đặc điểm của lưới trung áp. Bộ điều khiển được thiết kế đã tạo ra dòng hài cần bù bám rất sát với dòng bù hài mong muốn. Từ đó đã đưa được dòng điện của tải từ rất không sin (THD vượ
File đính kèm:
luan_an_nghien_cuu_nang_cao_chat_luong_dien_nang_mang_6kv_mo.pdf