Nghiên cứu ánh hưởng của chất lượng điện áp tói các hộ dùng điện

Đồ
Đồ án:
án: Cung
Cung cấp
cấp điện
điện

Trường
Trường ĐHSPKT
ĐHSPKT Hưng
Hưng Yên
Yên
Khoa
Khoa Điện-Điện
Điện-Điện Tử
Tử

NỘI DUNG CHÍNH
ÁN MÔN
HỌClượng điện
ChươngĐÒ
I: Khái
niệm chất

1.1. Khái niệm chung

Nghiên cứu ánh hưởng của chất lượng điện áp tói các hộ dùng điện
1.2. Các chỉ tiêu đánh giá
LỜĨ NÓI ĐẦU
1.2.1. Chỉ tiêu điện áp

Điện lực giữ một vai trò then chốt trong sự ngjiệp công nghiệp hoá
1.2.1.1.
Độ đất
lệchnước.
điện áp
hiện
đại hoá
Từ khâu sản xuất, truyền tải đến phân phối

điện
năng
đến các
thụđiện
phảiáp
thực hiện đồng bộ, đúng quy hoạch theo
1.2.1.2.
Độhộ
daotiêu
động
chiến lược phát triến năng lượng của mỗi quốc gia.
1.2.1.3. Độ không hình sin của dạng đường cong điện áp

Nen kinh tế quốc dân ngày càng phát triển, do đó đòi hỏi ngày càng
nhiều năng lượng điện. Điều đó đặt ra cho hệ thống cung cấp điện một
1.2.1.4. Độ không đối xứng của điện áp
nhiệm vụ khó khăn là vừa phải thoả mãn lượng điện năng tiêu thụ, vừa
phải đảm bảo chất lượng của nó. Vì vậy chất lượng điện năng ảnh
1.2.2. Chỉ tiêu tần số

1.2.2.1. Độ lệch tần số

1.2.2.2. Độ dao động tần số

ChưonglV: Áp dụng

GVHD: Nguyễn
Nguyễn Thị
Thị Khảnh
Khánh
GVHD:

21

SVTH:
SVTH:Trần
TrầnThị
ThịẢnh
Ảnh
Nguyễn
Thị
Bình
Nguyễn Thị Bình


KK.S„

=

-Jp~-100%
trong đó Uy =

Đồ án: Cung cấp điện
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
ơ|
\ỵ=2
Chương I: KHÁI NIỆM CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
u, - Điện áp thành phần cơ bản
1.1 Khái niệm chung
Khi KKSÍn < 5% thì dạng của đường cong điện áp thường chỉ cần tính
Chất lượng điện năng có quan hệ tới nhiều yếu tổ. Vì thế đế giải quyết
đến
hợp lí vấn đề đảm bảo và nâng cao chất lương điện năng có lẽ là một trong
bậc 13 là đủ.
những vấn đề khó khăn nhất khi thiết kế cung cấp điện.
4. Độ không đối xứng của điện áp :

Chất lượng điện năng được đánh giá dựa trên hai chỉ tiêu là chất lượng
điện áp và chất lượng tần số. Chất lượng điện năng là mức độ trùng họp của
điện áp và tần số so với giá trị chuẩn đã quy định.

Chất lượng điện năng ảnh hưởng tới các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của các
hộ dùng điện. Các thiết bị dùng điện chỉ có thế làm việc với hiệu quả tốt
trong trường hợp điện năng có chất lượng cao.

* Với lưới điện ba pha xoay chiều người ta quy định chất lượng điện áp
theo 5 đại lượng sau đây:

1. Độ lệch điện áp( khi tốc độ biến đổi của điện áp nhỏ hơn 1% trong 1

giây) so với giá trị định mức :

qU = Ư ~ Uílm .100%
ưdm

2. Độ dao động điện áp ( khi tổc độ biến đối của điện áp không nhở hơn

1 % trong 1 giây)
GVHD: Nguyễn Thị Khảnh

3

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
^Ế±Ạioo%
Vỉu*.
^---------.100% =
Trong đó ơ2 - điện áp thứ tự nghịch a =

. a2=ey240

Neu điện áp có K2 < 1% thì có thể xem thực tế như là đối xứng.

Trong đó Uo- điện áp thứ tự’ không
* Chất lượng tần số được đánh giá theo 2 dại lượng sau đây :
f-L

q/= í
m
2. Độ dao động tần số ( khi tốc độ biến đối của tần số nhỏ hơn 0.2 HZ

/ max- / min
p ,= ------—
-----------.100%
J dm

Ngoài ra, chất lượng điện năng còn được đánh giá bằng chỉ tiêu là độ tin
cậy của hệ thống, tức là tính lien tục cung cấp điện. Giữ cho độ lệch và dao
động của tần sổ nằm trong phạm vi cho phép là nhiệm vụ của các nhà máy
phát điện, các hộ dùng điện ít ảnh hưởng tới tần số, vì vậy về sau này chúng
ta sẽ không đề cập đến các biện pháp đảm bảo chất lượng tần số.

Nâng cao chất lượng điện năng sẽ trực tiếp ảnh hưởng tới số lượng và
chất
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

4

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

đế đảm bảo cho hệ thống cung cấp điện đạt được những chỉ tiêu đã xác định
lúc thiết kế.
1.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lưọng điện

1.2.1. Chỉ tiêu điện áp

1.2.1.1 Độ lệch điện áp

Độ lệch điện áp tại một điếm trong hệ thống cung cấp điện là độ
chênh
lệch giữa điện áp thực tế u và điện áp định mức Uđm với điều kiện lá tốc
độ biến thiên của điện áp nhỏ hơn 1% Ưđm/giây.
Vậy AƯ = Ư-ƯJni(V)
qư= Aơ% = u ~ Udm . 100% (1)
udm

Độ lệch điện áp Aư có dấu âm khi điện áp thực tế nhỏ hơn điện áp định
mức và có dấu dương trong trường họp ngược lại. Thông thường có nhiều
nguyên nhân gây ra độ lệch điện áp. Vì vậy độ lệch điện áp tại một điếm
nào đó trong hệ thống cung cấp điện có thể được coi như là tổng đại số các
độ lệch điện áp thành phần :
A ư = ỵ AU ị (2)
M

Trong đó AUr độ lệch điện áp do nguyên nhân thứ i gây ra được tính


Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

- Trường hợp động cơ khởi động hoặc mạng ở tình trạng sau khi xảy ra
sự cố -10% + 20%. Các chỉ tiêu này pahỉ được thoả mãn với xác suất
95%.

*

Tiêu chuẩn Pháp [2], độ lệch điện áp cho lưới cáp trung và hạ áp
là±5,5%,
cho lưới trung áp trên không là ±7%, cho lưới hạ áp trên không là
±10%.

*

Tiêu chuẩn Singapo [2], độ lệch điện áp ±6%.

Những quy định trên cần phải được đảm bảo chặt chẽ, bởi vì độ lệch
điện áp có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc bình thương của các thiết bị
điện. Ví dụ khi điện áp giảm 10%, thì mômen quay của động cơ không đồng
bộ giảm 19%, độ trượt tăng 27,5%, dòng trong rôto tăng 14%, trong stato
tăng 10%.

Các thiết bị chiếu sáng rất nhạy cảm đổi với điện áp. Khi điện áp giảm
25% thì quang thông của đèn dây tóc giảm 9%, còn khi điện áp tăng 10%
thì tuổi thọ của nó giảm 30 - 35%. Chình vì vậy độ lệch điện áp cho phép
su =5%
x =8%

ỔƯ2=5%
AU =5%
AUB=4%

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

6

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Hình 1. ĐÒ thị phân bố điện áp dọc theo
đường dây cung cấp điện

Trong đó ỔƯ%- độ tăng điện áp do điều chỉnh đầu phân áp và các biện
pháp điều chỉnh điện áp khác, AUdd%- tổn thất điện áp trên máy biến áp.
Chú ý rằng các điện áp trong công thức (3) phải được quy về cấp điện áp
tại điểm xét.

Hình 1 trình bày một ví dụ về phân bố điện áp dọc theo đường dây cung
cấp điện và các độ lệch điện ápdo các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
gây ra. Trong đó su = 5% - độ lệch điện áp trên thanh cái trạm biến áp khu
vực; ỔƯB = 5% - độ lệch điện áp do đầu phân áp của máy biến áp gây ra.

<5Ư,= 6% - tốn thất điện áp trên đường dây điện áp cao;

ỖUB = 4%- tổn thất điện áp trên máy biến áp; Aư2 = 5%- tổn thất điện
áp
trên đường dây điện áp thấp.

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

7

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoang
thời
gian tương đối ngắn. Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao động điện áp không
những về biên độ dao động mà cả về tần số xuất hiện các dao động đó.

Sự biến thiên nhanh của điện áp được tính theo công thức :
Aí/ = ơmax~ơmin .100%
^ dm
Tốc độ biến thiên từ Ư min đến ư max không nhỏ hơn 1%/s.

Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp là do các phụ tải lớn làm

việc đòi hởi sự đột biến về tiêu thụ công suất tác dụng và phản kháng. Các
lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn v.v... là các thiết bị
thường gây ra dao động điện áp.

Tuỳ theo biên độ và tần số dao động, người ta quy định những giá trị
cho
phép sau đây :

- Tần số xuất hiện 2 ~ 3 lần/giờ, ỔU=(3-5)%ơ
- Tần số xuất hiện 2 ~ 3 lần/phút, SƯ = (ỉ- Ỉ,5)%ƯJ
- Tần số xuất hiện 2 ~ 3 lần/giây, su = 0,5%ơ^

Mức độ dao động điện áp phụ thuộc vào tỷ số giữa công suất nguồn và
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

SU % = —. 100*
Trong các cvông thức trên AQ- lượng phụ tải phản kháng biến đối của
động cơ; SB - công suất của máy biến áp lò điện hồ quang: SN - công suất
ngắn mạch tại điếm có phụ tải làm việc.

Dao động điện áp gây ra dao động ánh sáng làm hại mắt người lao động,

làm nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và các thiết bị điện tử...

n- số dao động trong 1 giò'
At- thời gian trung bình giữa 2 dao động [phút]

Theo tiêu chuẩn này, nếu 1 giờ có một dao động thì biên độ được phép
7%. Đối với các thiết bị có sự thay đối đột ngột công suất trong vận hành
chỉ cho phép AU đến 1,5%. Còn đối với các phụ tải khác không được chuẩn
hoá, nhưng nếu Au> 15% sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ các
thiết bị điều khiến.

Ớ Pháp [2], người ta dùng đường cong quan hệ giữa AU và tần suất xuất
hiện. Theo đó nếu một lần trong một giờ thì AU cho phép là 10%.

Khi trong hệ thống cung cấp điện có những hộ tiêu thụ có sự biến đối
phụ tải thì người thiết kế phải áp dụng các biện pháp hạn chế dao động điện
áp.
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

9

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


u,ỵ =
với j Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

của vật liệu cách điện,Ư1gâytrịảnh
hiệu
hưởng
dụngxấu
củađổi
song
vớihài
chế
bậc
độnhất
làmcủa
việcđiện
của áp.
các
bộ biến đổi van (đối chiều không hoàn toàn ), làm cho các thiết bị đo lưòng,
bảo vệ, điều khiển trong hệ thống cung cấp điện tác động không chính xác.
Tần số được đảm bảo bằng cách điều khiến cân bằng công suất tác dụng
chung trong toàn hệ thống điện và được thực hiện trong các nhà máy điện.
Nguồn gây ra sóng điều hoà bậc cao thường là do các bộ biến đổi van,
lò

1.2.1.4. Độ không đối xứng
điện hồ quang, máy hàn, tắcte của đèn ống v.v...

Neu trong mạng điện có các phụ tải một pha công suất lớn như: máy
Khi thiết kế cung cấp điện cũng như lúc vận hành phải xét tới các biện
hàn, lò điện ...thì chúng thường gây ra hiện tượng phụ tải không đối xứng
pháp hạn chế sóng điều hoà bậc cao.
do đó kéo theo điện áp không cân bằng làm lệch điếm trung tính của mạng

điện.
Khi trong hệ thống cung cấp điện có các bộ biến đổi van thì biện pháp
hữu hiệu đế chống sóng điều hoà bậc cao là dùng các sơ đồ chỉnh lưu nhiều
Đế đánh giá mức độ phụ tải không cân bằng ncó thế dùng biếu thức sau:
pha
độ không cân bằng sẽ nằm trong phạm vi cho phép nếu có tỉ số:
( 12,24,36,48 pha).

Các bộ lọc cộng hưởng động lực cũng có tác dụng rất tốt đế lọc các
sóng
điều hoà bậc cao. Bộ lọc được tạo thành tù’ điện kháng L và tụ điện c và
được chỉnh để cộng hưởng với sóng điều hoà bậc cao muốn lọc. Ngoài
nhiệm vụ hạn chế sóng điều hoà bậc cao, các tụ điện trong bộ lọc cộng
hưởng còn có tác dụng bù công suất phản kháng.

Tiêu chuẩn Nga quy định:
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

10

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình

■Õỹỉ- 5%Ư>
= 3,5,7...


s\fa
Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
pha; S]fa là phụ tải một pha.
s

'

'

..’

—— > 50 trong đó: SN -Công suât ngăn mạch tại điêm có các phụ tải
Điện
một áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của
thiết
bị dùng điện, giảm khả năng tải của luới điện và tăng tổn thất điện năng.

Tiêu chuẩn Nga [ 6] quy định, trên lưới điện sinh hoạt Ư2 không được
vượt quá giá trị làm cho điện áp thực trên cực thiết bị dùng điện thấp hơn
giá trị cho pheo. Trên cực thiết bị dùng điện ba pha đối xứng, u2 không
được vượt quá 2% Uđm ; trên cực các động cơ không đồng bộ, Ư2 cho
phép
được xác định riêng theo điều kiện phát nóng và có thể lớn hơn 2%.

1.2.2. Tiêu chuẩn tần số

1.2.2.1. Độ lệch tần số

Độ lệch tần sổ so với tần số định mức:
A/' = LZẨJHL .100

J dm
Độ lệch tần số phải nằm trong giới hạn cho phép:
Trong đó:
fmin fđm - A/
min
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

11

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


v un
Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Độ dao động tần số đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ
nhất của tần số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%. Độ
dao
động tần số không được lớn hơn giá trị cho phép.

Ví dụ, theo YOCT 13109- 87[6] của Nga thì độ lệch tần số cho phép là
±0,2 Hz với xác suất 95% (22,8 h/ngày), độ lệch tối đa cho phép là ±0.4 Hz
trong mọi thời gian và chế độ sự cố cho phép độ lệch ±0,5 -ỉ- 1 Hz với tống
1.3. Các phương pháp đánh giá chất lượng điện áp:

1.3.1 Đánh giá chất lượng điện theo mô hình xác suất thống kê

Xác suất chất lượng PCL là xác suất mà độ lệch điện áp V của mạng điện
+
V
cp
PCL=Ị v2 n

(v_vtò>
2cr;
v dv = F(x^)-F(x^);

cp
„ _ vcp vtb .
„ _ vcp vtb
Xi
, X2
ơ 1;
Độ lệch chuẩn của điện
độ lệch
áp:điện
ơ = ^M
áp: <7
~^min
=—^100%
V

6

UM, Umin Un - điện áp cực đại, điện áp cực tiều và điện áp định mức
của
mạng điện.
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

12

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
u„
tb

Giá trị điện áp trung bình có thể xác định:
Uth =

n

Trong đó: Ui - giá trị điện áp của phép đo thứ I;
n - số phép đo.
Utb = Ư M +ơmin

Hoặc

2

Thời gian chất lượng:

TCL = PCL-T

Điện năng chất lượng:

ACL = PCL-A

A - tống điện năng tiêu thụ trong thời gian xét T.

• Đánh giá độ đối xứng

Phương pháp phân tích các thành phần đổi xứng :
1.3.2. Phương pháp giải tích

Các thành phần đối xứng của dòng điện được xác định theo biểu thức
T_

, _ NĨNŨĨx , _ NĨNŨĨx

M--------—-----;

*2 —-----—----; *3 —----—-----;

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

13

SVTH: Trần Thị Ảnh

Nguyễn Thị Bình


71
Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

73
MAB nguồn ĐD1 Trung áp MBAPP

Lưới hạ áp
M2R = IA cos

sinạ>;
1
.
73
M2X = IA sin Ộ? - IB + Ic) sin

1
73
MOR = IA COS^Ơ - - ( I B + Ic) cosự) - — ( I B - Ic)
- Trong trường hợp mạng điện không có dây trung tính, tống 3
vectơ
dòng hoặc điện áp bằng 0.
I2J + ỉ D + /3« + 4a73
1 6--------------------nguồn đạt độ lệch E]. Tốn thất điện áp AUTM làm điện áp trên thanh cái
Ỉ2À + I Ỉ + Ạ -4^73
trung áp của trạm phân phối
xuống ( đường 1), nhưng nhờ có đầu

h = giảm
ìl 6 -------------------;M)
phân áp cố định ở MBA phân phối nên điện áp tăng lên Ep, ở đầu ra của

- Ớ chế độ max, nhờ điều
Ii = áp dưới tải ở hai trạm trung gian, điện áp đầu

MBA điện áp tụt xuống do tốn thất điện áp trong MBA phân phối Aum , ở
0; điện áp thấp nữa do tổn thất điện áp trong
điểm A cuối lưới phân phốilohạ=áp
I A + I TỊ + //-.
lưới hạ áp AUfíl.
u_A B c
2
- Ớ chế, ,độ
/9 min tương tự’ như vậy (đường 2). Độ tăng điện áp Ep do đặt

Hệ sô phi đôi xứng: kkđx= —.100%
đầu phân áp cố định giữ nguyên giá trị choCHƯƠNG
chế độ min.
II:

- Neu điện
ápẢNH
trong-HƯỞNG
lưới hạ +áp
nằm
gọn trong
miền chất
lượng

CỦA
LƯỢNG
ĐIỆN
ÁP điện áp
ỔUBi
=El
AUTM
Ep
- CHẤT

AưBị
ỔU B2 = E2 — AU TA2 +
E p — AU B2

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

14
15

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

=> Ket luận: Độ lệch điện áp là tiêu chuân chính của chất luợng điện áp, nó
ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của lưới điện.

II. Nguyên nhân gây biến động điện áp.

Độ lệch điện áp được xác định như sau:
5U = U-Ưdm
Ư-Ư,
ỔU% =- -—^-*100
ưdm

Neu điện áp đặt vào phụ tải không đúng với điện áp định mức của phụ
tải yêu cầu thì ít nhiều tình trạng làm việc của phụ tải đó cũng trở nên không
tốt. Hay độ lệch điện áp càng lớn thì chỉ tiêu kinh tế của các thiết bị dùng
điện càng thấp.

Sự biến động điện áp là do các nguyên nhân sau đây:
1. Nsuvên nhân phát sinh ở bản thân các hô tiêu thu điên

- Phụ tải của các hộ dùng điện luôn luôn thay đối gây lên độ lệch điện
áp. Vì phụ tải thay đổi khiến công suất chuyên trở trong mạng điện thay đổi,
mức tổn thất điện áp trong mạng cũng thay đối gây ra các độ lệch khác nhau
về điện áp. Đây là các biến đối tự nhiên và chậm.

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

16

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử

-

Đồ án: Cung cấp điện

Phương thức vận hành của các nhà máy điện.

VD: các nhà máy thuỷ điện nếu không có hồ chứa nước thì mùa nước sẽ
vận hành mãn tải, còn tới mùa cạc nước thì phải cho dừng một số máy phát,
giảm bớt phần cung cấp cho hệ thống.

-

Sự thay đổi trong cấu trúc lưới điện.

VD: Thời kỳ đại tu phải cho một số máy dừng hoạt động.
Những sự thay đối này làm cho sự phân bố công suất trong toàn bộ hệ
thống bị thay đoi, làm thay đối mức ton thất điện áp dan đến làm thay đoi
độ lệch điện áp ở nơi tiêu thụ điện.
III. Ảnh hưỏug của chất lưọng điện áp tói hộ dùng điện
1. Chất lươns điên năng của các hô dùns điên khỏ mỉ dat yêu cầu

- Đổi với động cơ không đồng bộ:

Khi điện áp trên cực động cơ bị giảm thấp thì mômen quay và tốc độ
quay sẽ giảm, dòng điện trong stato tăng lên làm tăng phát nóng trong động
cơ, động cơ khó khởi động, thời gian khởi động kéo dài.

- Đổi với máy công cụ:

Do động cơ truyền động thì ảnh hưởng của điện áp còn liên quan đến phụ
17
GVHD: Nguyễn Thị Khánh
SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

- Đối với thiết bị chiếu sáng:

Khi điện áp giảm, quang thông của đèn nung nóng sẽ giảm. Điện áp
giảm 5% thì quang thông giảm 10% dẫn đến giảm năng suất và chất lượng
lao động, không đảm bảo an toàn lao động.

Khi điện áp tăng cao, tuổi thọ của đèn sẽ giảm.

Điện áp luôn tăng 1 % so với điện áp định mức của đèn, tuối thọ của đèn
giảm 15%

Khi điện áp luôn tăng 5%, tuối thọ giảm một nửa.

Quang thông o và thời gian phục vụ T của đèn phụ thuộc vào điện áp đặt
vào. Điện áp càng tăng thì quang thông càng tăng nhưng thòi gian T lại
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

18

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

- Đối với các lò điện, sự biến đối điện áp ảnh hưởng rất nhiều đến đặc

tính
kinh tế- kỹ thuật của các lò điện.

VD: Khi điện áp ở các lò luyện kim giảm 10-15% thì thành phẩm có thế
giảm từ 15-20% do hư hỏng và do thời gian bị kéo dài.

- Đối với các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện trở:

, u , Ư2
AP = 3Ỉ2R = 3*(—ĩ=-—)2*R = ^—
\Ì3*R

R

Như vậy tổn thất công suất trong các hộ tiêu thụ loại này sẽ tỉ lệ thuận với
bình phương điện áp đặt vào. Khi điện áp giảm, hiệu quả của các phần tử
đốt nóng sẽ giảm xuống rõ rệt.

2. Anh hướng xấu đến côns tác cua hê thong điên

- Điện áp tăng quá cao gây nguy hiểm cho thiết bị hệ thống điện.

VD: Điện áp trên đường dây dài trong chế độ không tải, điện áp tăng rất cao
gây nguy hiếm cho thiết bị và quá tải máy phát điện.

- Điện áp thấp: làm giảm ổn định tĩnh, giảm khả năng ốn định động và

ốn
định tổng quát. Neu thấp quá có thể gây mất ổn định phụ tải.
GVHD: Nguyễn Thị Khánh

19

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường
TrườngĐHSPKT
ĐHSPKTHưng
HưngYên
Yên
Khoa
KhoaĐiện-Điện
Điện-ĐiệnTử
Tử

Đồ

Đồán:
án:Cung
Cungcấp
cấpđiện
điện

Vấn
đảm
chất
lượng
điệnphải
áp phải
quánđiện
triệtáptù'soquá
thiết
Nhưđềvậy
đếbảo
giảm
thiệt
hại cần
giảmđược
độ lệch
vớitrình
giá trị
trung
kếbình
đến(vận
hành
mạngs điện.
phụđộtảilệch

thaycủa
đổigiá
theo
phải
giảm
phương
a i ) vàKhi
giảm
trị thời
trunggian,
bìnhcần
Ư so
với
kịp
thờitốiđềưu.
ra và thực hiện các biện pháp sao cho chất lượng điện áp luôn
mức
luôn đạt tiêu chuẩn quy định.
4. chỉ tiêu đô lê ch điên áp:
6. Anh hưởng của chất lương điên năng đến sư làm viêc của hô tiêu
- Động cơ xí nghiệp công nghiệp -5%
thu

Tuỳ theo loại hộ tiêu thụ mà mà ảnh hưởng của chất lượng điện áp và
- tần
Thiết bị chiếu sáng
-2.5%< su < 5%
số cũng có mức độ khác nhau.(
Ư

Ơ7
AP = 31 R = 3
73 R phố Rvà xí nghiệp
- Các thiết bị dùng điện khác ở thành

Như vậy tốn thất công- 5%
suất
trong
các hộ tiêu thụ loại này sẽ tỉ lệ thuận với
< SƯ
< 5%
bình phương của điện áp đặt vào. Khi điện áp giảm, hiệu quả của các
phần

- Thiết bị dùng điện đấu vào mạng điện nông nghiệp
tử đốt nóng sẽ giảm xuống rõ rệt.
b. Đèn
sợi-10%
# / 7 . 5gọi
% là đèn nung sang:

Trong trạng thái sự cố cho phép tăng giới hạn trên thêm 2.5% và giảm giới
hạn dưới thêm 5%.
5. Quan hê công suất phán kháng vói điên áp.

Với các đèn huỳnh quang, khi điện áp tăng lên 10% định mức thì tuối
thọ của đèn giảm 20 - 25%. Với các đèn có khí, khi điện áp giảm xuống quá
Nhu cầu công suất phản kháng thay đối gây ra sự biến đối điện áp.Trong

20% định mức thì nó sẽ tắt. Với các ống đèn hình, khi điện áp giảm nhở hơn
lưới hệ thống siêu cao áp, điện trở R của đường dây nhỏ hơn nhiều so với
95% điện áp định mức thì chất lượng hình ảnh sẽ bị méo mó. Các đài phát
điện kháng X nên thành phần dọc trục AU hoàn toàn phụ thuộc vào công
suất Q trên tải lưới.
GVHD:
GVHD:Nguyễn
NguyễnThị
ThịKhánh
Khảnh

21
20

SVTH:
SVTH: Trần
Trần Thị
Thị Ảnh
Ảnh
NguyễnThị
ThịBình
Bình
Nguyễn


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

nhạy cảm với sự thay đối của điện áp. Các Ti vi nhạy cảm với cả điện áp và
tần số.
c. Tụ điện tĩnh

Công suất phản kháng của tụ điện tĩnh tỉ lệ thuận với tần số và bình
phuơng của điện áp đặt vào:
u2
2
Qbù = ^—.Cú.c = Ư 2
2ĩự'C
xc
• Động cơ điện :
Nhu đã biết, tốc độ quay của từ trường trong động cơ điện xoay chiều đ
CHƯƠNG III

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP

3.1 Các phương pháp điều chỉnh điện áp

Đe điều chỉnh điện áp ta có thể sử dụng các biện pháp sau đây:

1. Điều chỉnh điện áp máy phát điện bằng cách điều chỉnh dòng điện

kích thích.

GVHD: Nguyễn Thị Khảnh

22

SVTH: Trần Thị Ảnh

Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

Theo bản chất vật lý, chỉ có hai phương pháp điều chỉnh điện áp, hoặc
tăng thêm nguồn công suất phản kháng ( các phương pháp 1 và 4) hoặc
phân bố lại công suất phản kháng trong mạng điện ( các phương pháp còn
l ạ i ) , phương pháp sau chỉ có hiệu quả khi hệ thống điện có đủ công suất
phản kháng. Khi hệ thống điện thiếu công suất phản kháng, phương pháp
duy nhất đế điều chỉnh điện áp là tăng thêm các nguồn công suất phản
kháng.

Đe có thế điều chỉnh tốt điện áp, quá trình điều chỉnh được chia theo thời
gian thành ba giai đoạn, mà hệ thống điều chỉnh điện áp của điện lực Pháp
thực hiện có hiệu quả là: điều chỉnh sơ cấp, điều chỉnh thứ cấp và điều
chỉnh cấp ba.
3.1.1. Điều chỉnh sơ cấp

Điều chỉnh sơ cấp là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đối
nhanh và ngẫu nhiên điện áp của thiết bị điều chỉnh điện áp máy phát và các
máy bù tĩnh. Điều chỉnh sơ cấp thực hiện tự động trong thời gian vài chục
phần trăm giây. Điều chỉnh sơ cấp nhằm mục đích giữ điện áp lưới điện ở
mức an toàn, tránh nguy cơ suy áp trong chế độ vận hành bình thường và
nhất là khi có sự cố.
3.1.2. Điểu chỉnh thứ cấp

Điều chỉnh thứ cấp đế đối phó với các biến đối chậm của điện áp. Điều
chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉnh định của các thiết bị
điều chỉnh sơ cấp trong miền nó phụ trách và điều chỉnh các tụ bù, các
kháng điện và các máy biến áp điều áp dưới tải trong tùng miền. Quá trình
GVHD: Nguyễn Thị Khảnh

23

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

thống dựa trên sự theo dõi và điều chỉnh điện áp tại một điếm dặc biệt của
miền gọi là điếm quan sát (hay gọi là điểm hoa tiêu). Thiết bị điều chỉnh đặt
ở điều độ miền nhận giá trị điện áp đo tại điếm quan sát (cứ 10 giây đo một
lần) và so sánh với giá trị chỉnh định của điểm này đã được tính trứơc (là
giá trị điện áp cần được giữ vững tại điếm quan sát), nếu có sai khác thì đưa
ra lệnh điều khiến đến các nguồn công suất phản kháng và máy biến áp điều
áp dưới tải ở trong miền. Lệnh này có thế là tăng thêm công suất phản
kháng phát ra, cũng có thể là tiêu thụ công suất phản kháng thừa.

Sự phân chia thành miền làm cho quá trình điều chỉnh nhanh và đáp ứng
được các yêu cầu cục bộ. Tuy nhiên, chia hệ thống điện thành các miền độc
lập không phải dễ, các miền vẫn có ảnh hưởng và phụ thuộc lẫn nhau, cho
nên hệ thống điều khiến phối hợp với mức độ tự động hoá cao, ngay nay đã

được phát triển và áp dụng đế giải quyết vấn đề này.

Gần đây các máy tính được sử dụng trong điều chỉnh các bộ tụ bù theo
sát yêu cầu của phụ tải.
3.1.3. Điều chỉnh cấp 3

Điều chỉnh cấp 3 đế điều hoà mức điện áp giữa các miền điều chỉnh thứ
cấp, với mục đích tối ưu hoá mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn
kinh tế và an toàn. Quá trình này có the thực hiện bằng tay hay tụ' động.
Thực hiện nhiệm vụ này do hệ thống điều độ trung tâm đảm nhiệm.

Điều chỉnh điện áp miền có thể là điều chỉnh tập trung tại các trung tâm
cung cấp điện ( các trạm biến áp khu vực), và cũng có thể là điều chỉnh cục
bộ
trực tiếp
tại cácThị
hộ tiêu
thụ.
GVHD:
Nguyễn
Khảnh

24

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

áp không đối. Đồ thị phụ tải ngày điêm của loại này cho ở hình a. Điều
chỉnh hai bậc điện áp thườg được thực hiện với loại hộ tiêu thụ có đồ thị
phụ tải hai bậc trên hình b, ví dụ nhu các xí nhiệp làm việc một ca. Khi đó
chỉ cần giữ hai mức điện áp trong suốt ngày đêm tuơng ứng với đồ thị phụ
tải. Còn truờng hợp phụ tải thay đổi trong suốt ngày đêm nhu hình c thì ta
phải thực hiện điều chỉnh đổi ứng. Với một giá trị phụ tải sẽ có một trị số
điện áp và tổn thất điện áp, tất nhiên bản thân điện áp sẽ biến đối theo sự

H
Hinh 3-----

Hlnhb24 t(gi*:
Đồ thị
tải bậc:
ngàyc-- đêrr
a- khồng
dồi:phụ
b- hai
nhiều bặc

24 l(giở)
Hlnh c

Đe độ lệch điện áp không ra khỏi miền giá trị cho phép, cần phải điều chỉnh
điện áp, ví dụ điều chỉnh điện áp theo sự thay đối dòng điện phụ tải.

Phụ tải biến đối chỉ trong ngày đêm mà còn thay đối trong suốt năm.

Tuỳ theo vĩ độ của mỗi nước, nhu ở các nước cách xa đường xích đạo, phụ
tải lớn nhất trong năm là vào thu đông và nhỏ nhất là vào mùa hè. Vậy điều
chỉnh đối ứng bao gồm việc thay đối điện áp theo phụ tải không chỉ trong
ngày đêm mà còn theo mùa trong năm. Như vậy cần phải giữ điện áp tại
thanh cái nhà máy điện và trạm biến áp cao hon trong thời gian có phụ tải
cao nhất và hạ thấp đến điện áp định mức trong thời gian phụ tải thấp nhất.

3.2 Các thiết bị điều chỉnh điện áp

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

25

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

-

Đồ án: Cung cấp điện

Bộ tụ điện có điều chỉnh.

3.3 Tổn thất điện áp và biện pháp nâng cao điện áp vận hành

cùa

mạng

điện

L Giảm tốn thất A_u bằn2 cách chon sơ đồ cuns cấp điên hơp lý.

VD: Dùng sơ đồ “dẫn sâu”, phân nhỏ công suất trạm biến áp và đưa chúng
vào gần trung tâm phụ tải.

Biện pháp này chủ yếu được dung trong giai đoạn thiết kế và có ảnh
hưởng sâu sắc đến toàn bộ hệ thống cung cấp điện.
2. Thay đối tiết diên dây dẫn.

Biện pháp này được dùng với điện áp thấp, nơi cung cấp trục tiếp cho các
phụ tải.

Tuy nhiên biện pháp này làm tăng nhanh vốn đầu tưvà tác dụng điều chỉnh
điện áp của nó rất hẹp, vì vậy thường chỉ áp dụng đối với các phụ tải quan
trọng.
3. Điểu chỉnh đồ thi phu tải.

Biện pháp này rất có hiệu quả và không đòi hỏi tăng vốn đầu tư. Neu sắp
xếp phụ tải một cách hợp lý sao cho đồ thị phụ tải tương đối bằng phang
GVHD: Nguyễn Thị Khảnh
26
SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

Đồ án: Cung cấp điện

Rõ ràng bằng cách tăng hay giảm lượng Qbù sẽ thay đối được tốn thất điện
áp Aơ%. Trong thực tế người ta thường những sơ đồ điều khiển tự động
đóng cắt tụ điện theo mức điện áp của mạng.

z = R+ j (XL - Xc). Như vậy tổng trở của đường dây giảm xuống khi mắc
tụ vào, do đó giảm đựợc tốn thất điện áp.

Biện pháp này hiện nay chưa được dùng rộng rãi vì còn một số vấn đề kỹ
thuật chưa được giải quyết tốt như ốn định, bảo vệ.
6. Dừns máy bù đồn2 bô

Máy bù đồng bộ có thế bù thêm công suất phản kháng cho mạng điện đế

Trong đó u2: Điện áp đầu ra của MBA
u 1 : Điện áp đầu vào của
Như vậy khi điện áp nguồng không đối, thay đổi nhệ số k, ta có thể thay đổi

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

27

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình

Đồ án: Cung cấp điện

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử

GVHD: Nguyễn Thị Khánh

28

SVTH: Trần Thị Ảnh
Nguyễn Thị Bình