Sharmistha Bhattacharyya

Chất lượng điện thực tế

Enexis đầu tư vào chương trình đo lường để hiểu đầy đủ về chất lượng điện năng trên mạng lưới phân phối của mình.

Để thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng bền vững, ngày càng có nhiều tấm pin quang điện trên mái nhà và tuabin gió được kết nối với mạng điện áp thấp và trung áp. Việc tích hợp các nguồn phát điện tái tạo này đã thay đổi cấu hình mạng lưới phân phối hiện tại thành lưới điện phi tập trung hơn, gây ra các vấn đề về chất lượng điện áp trên mạng lưới. Đồng thời, nhu cầu về năng lượng điện tiếp tục tăng do các nhu cầu đặt ra từ việc sạc xe điện (EV) và các phụ tải sưởi ấm như máy bơm nhiệt.

Ngoài ra, trong hai thập kỷ qua, khách hàng dân cư đã và đang sử dụng nhiều thiết bị điện tử hơn yêu cầu dạng sóng điện áp hình sin thuần túy để hoạt động không gặp sự cố, nhưng chúng có tác động tiêu cực đến chất lượng điện áp do dòng điện bị bóp méo tại điểm kết nối (POC). Do đó, việc duy trì chất lượng điện áp tuân thủ các tiêu chuẩn quy định có thể là một thách thức lớn đối với các nhà vận hành hệ thống phân phối (DSO).

Các phép đo thực địa cho chiến dịch PQM cấp quốc gia sử dụng máy đo Fluke 435 –II.

Enexis Netbeheer BV là DSO lớn thứ hai ở Hà Lan, cung cấp điện cho hơn 2,8 triệu khách hàng ở miền Bắc và miền Nam của đất nước. Trong năm năm qua, tiện ích đã đầu tư vào một chương trình đo lường chất lượng điện năng (PQM) toàn diện để theo dõi các biến thể điện áp, nhấp nháy điện áp và sóng hài để hiểu đầy đủ về hiệu suất chất lượng điện (PQ) thực tế trên điện áp cao (HV), trung bình mạng điện áp (MV) và điện áp thấp (LV). Là một phần của chương trình này, đối với POC của khoảng 1000 khách hàng — ít hơn 0,04% cơ sở khách hàng — đã phàn nàn, Enexis giám sát và đo lường chất lượng điện áp cung cấp thực tế để đảm bảo các thông số tuân thủ Tiêu chuẩn Châu Âu EN 50160 và Mã lưới Hà Lan . Khi cần, cần có các biện pháp xử lý thích hợp để khôi phục chất lượng điện áp ở POC.

Chất lượng điện áp

Độ tin cậy cung cấp của Enexis tương đối cao trong vài năm qua. Năm 2019, chỉ số thời lượng gián đoạn trung bình của hệ thống (SAIDI) là 14,2 phút so với mức trung bình toàn quốc là 19,8 phút. Các khiếu nại của khách hàng nhận được thường xuyên liên quan đến các vấn đề điện áp cung cấp khác nhau. Những khách hàng này có thể gặp sự cố vì các vấn đề quá áp hoặc quá áp, hoạt động không đúng hoặc hư hỏng các thiết bị đã lắp đặt, thường xuyên thổi đèn và cầu chì. Các khiếu nại khác liên quan đến điện áp bao gồm việc hệ thống biến tần bị vấp không mong muốn trong các tấm pin trên mái nhà quang điện (PV) và hiện tượng nhấp nháy trên đèn điều khiển độ sáng.

Khi khách hàng khiếu nại về điện áp, kỹ sư của Enexis sẽ phân tích vấn đề và thảo luận chi tiết hơn về khiếu nại với khách hàng, nếu cần. Trong nhiều trường hợp, thiết bị đo PQ phải được lắp đặt tại POC của khách hàng trong thời gian ngắn hoặc kéo dài hàng tuần. Trên thực tế, trong 5 năm qua, chỉ có 20% đến 25% số đo chất lượng điện áp được thu thập là vi phạm Tiêu chuẩn Châu Âu EN 50160 và các điều kiện ranh giới của Bộ luật lưới điện Hà Lan. Tiêu chuẩn Hà Lan quy định các giá trị giới hạn tương tự như trong EN 50160 (95% thời gian) cho các thông số PQ. Tuy nhiên, Bộ luật lưới điện của Hà Lan chỉ định các giới hạn nghiêm ngặt hơn nhiều đối với điện áp nhấp nháy và sóng hài (tương ứng là 100% và 99,9% thời gian).

Các khu dịch vụ tiện ích của Enexis ở Hà Lan.

Phân tích PQM

Dựa trên số liệu thống kê cơ sở dữ liệu của Enexis trong giai đoạn 5 năm 2015-2019, rõ ràng các vấn đề PQ chính của DSO là do ánh sáng nhấp nháy và sự thay đổi điện áp. Khách hàng ở khu vực nông thôn thường được kết nối với các mạng lưới cách ly xa từ trạm biến áp nguồn. Những khách hàng này chủ yếu gặp phải các vấn đề về điện áp thấp và nhấp nháy ánh sáng. Ngược lại, khách hàng ở các thành phố chủ yếu phàn nàn về việc thỉnh thoảng có điện áp cao (vào những ngày nắng) tại các POC của họ, đặc biệt khi nhiều khách hàng ở cùng khu vực lân cận lắp đặt bảng PV trên mái nhà.

Từ các phép đo được ghi lại, Enexis đã xác định được các sóng hài cụ thể (chẳng hạn như các giá trị sóng hài bậc ba lẻ của bậc 15 và 21) vi phạm các giới hạn biên tiêu chuẩn tại một số POC của khách hàng. Ngoài ra, do các dịch vụ một pha không được kết nối đồng đều với cáp LV ngầm ba pha, nên sự phân bố tải giữa ba pha không cân bằng, gây ra sự không đối xứng điện áp trong mạng. Nhìn chung, các khiếu nại của Enexis có thể được phân bổ như sau:

l Sự cố nhấp nháy ánh sáng 50%

l biến thiên điện áp 30%

l 20% sóng hài riêng lẻ, méo hài tổng (THD) cho các vấn đề điện áp và không đối xứng.

Các vấn đề PQ thường có bản chất phức tạp. Không phải lúc nào cũng dễ dàng tìm ra nguồn gốc của một vấn đề do hành vi tương tác. Thiết bị điện tử của khách hàng đưa dòng điện phi tuyến vào mạng có thể ảnh hưởng xấu đến dạng sóng hình sin của điện áp cung cấp. Đổi lại, dạng sóng điện áp bị méo này có thể gây ra tác động tiêu cực hơn đến thiết bị của khách hàng.

Dựa trên phân tích, Enexis phát hiện 75% các vấn đề PQ bắt nguồn từ các cáp LV dưới lòng đất do đoản mạch từ các hoạt động khai quật. Khoảng 15% các vấn đề PQ là do khách hàng tự lắp đặt. 8% vấn đề khác bắt nguồn từ việc lắp đặt của hàng xóm gần đó. Không thể xác định chính xác nguồn gốc của các vấn đề đối với 2% số khiếu nại còn lại.

Enexis cũng xác định chính xác hầu hết các khiếu nại đến từ khách hàng dân cư. Khách hàng doanh nghiệp nhỏ (ví dụ, các doanh nghiệp nông nghiệp) là nhóm lớn thứ hai để gửi khiếu nại. Ngoài ra, DSO nhận thấy số lượng khiếu nại từ những khách hàng lắp đặt PV trên mái nhà đang tăng lên hàng năm.

Các phương pháp giảm thiểu

Enexis chỉ tiến hành PQM tại POC của khách hàng sau khi xác minh khiếu nại là chính đáng. Sau PQM, dữ liệu được phân tích để xác định loại vấn đề PQ và nguồn có thể xảy ra. Đôi khi, phân tích mạng (sử dụng công cụ mô phỏng) cũng được thực hiện để hiểu vấn đề trước khi quyết định hành động giảm thiểu phù hợp. Điều này thường yêu cầu tham vấn với nhóm quản lý tài sản.

Tùy thuộc vào kết quả phân tích, quyết định về biện pháp khắc phục sẽ được đưa ra. Một biện pháp khắc phục nhỏ có thể bao gồm định cấu hình lại một phần hiện có của mạng hoặc thực hiện điều chỉnh khi khách hàng cài đặt. Một biện pháp khắc phục lớn hơn có thể yêu cầu tăng cường mạng, chẳng hạn như thêm cáp bổ sung hoặc lắp đặt bộ điều chỉnh LV có thể điều chỉnh trong bộ cấp nguồn, để giải quyết vấn đề chất lượng điện áp.

Xu hướng của các thông số PQ vượt quá giá trị giới hạn tiêu chuẩn.

Nguồn gốc của các tham số PQ trong mạng Enexis.

Phân bổ các khiếu nại PQ cho mỗi loại khách hàng vào năm 2019.

Trong PQM, trở kháng mạng cũng được đo tại POC của khách hàng để đảm bảo nó thấp hợp lý so với giá trị trở kháng tham chiếu 283 mΩ đối với mạng LV, như được chỉ định trong hướng dẫn lập kế hoạch của Enexis. Tiêu chuẩn châu Âu hiện tại không bao gồm đầy đủ thông tin về giá trị tối đa của trở kháng mạng đối với các kết nối có công suất lắp đặt khác nhau trong lưới điện LV.

Khi nhận được khiếu nại PQ từ khách hàng về các tấm PV trên mái nhà, Enexis thường khuyến nghị khách hàng tham khảo ý kiến ​​trước với công ty lắp đặt, vì có thể thấy việc cài đặt và lắp đặt biến tần PV của khách hàng không tuân thủ đầy đủ các hướng dẫn tiêu chuẩn liên quan. Khi một số khách hàng có hệ thống lắp đặt PV trên sân thượng cư trú trong cùng một khu phố phàn nàn về một vấn đề PQ cụ thể (ví dụ: điện áp cao tại POC của họ), Enexis có thể thực hiện các biện pháp khắc phục thích hợp ở cấp khu vực lân cận bằng cách điều chỉnh cài đặt vòi giảm tải trên máy biến áp MV / LV trong trạm biến áp nguồn. Ngoài ra, một máy biến áp điều chỉnh có bộ điều chỉnh điện áp động có thể được lắp đặt khi tất cả các đầu nối đi ra từ trạm biến áp có phân bố phụ tải đồng nhất.

Hành động khắc phục tương tự có thể được áp dụng khi nhiều khách hàng chọn sạc EV của họ đồng thời trong giờ cao điểm buổi tối, dẫn đến quá tải và thiếu điện áp trên bộ nạp LV. Một cách tiếp cận sạc thông minh cũng có thể được áp dụng cho khách hàng EV để hạn chế quá tải của bộ nạp LV và duy trì điện áp cung cấp trong giới hạn tiêu chuẩn.

Khi các bộ cấp LV đi ra từ một trạm biến áp thuộc loại không đồng nhất với các loại khách hàng được kết nối khác nhau, một bộ điều chỉnh điện áp LV có thể được lắp đặt tại POC của khách hàng riêng lẻ hoặc tại một đầu cuối bộ cấp LV để giải quyết các vấn đề về biến đổi điện áp.

Chương trình PQM quốc gia

Cơ quan quản lý Hà Lan Autoriteit Consument & Markt (ACM) đã yêu cầu tất cả các DSO ở Hà Lan tiến hành giám sát PQ trên mạng của họ để cung cấp hiểu biết nâng cao về chất lượng điện áp hiện tại của lưới điện Hà Lan. Các thông số chất lượng điện áp được giám sát ở tất cả các cấp điện áp tại các vị trí đã được cơ quan quản lý chấp thuận. Kết quả được công bố trên trang web quốc gia, từ đó tối đa hóa tính minh bạch của các dịch vụ tiện ích.

Các biện pháp giảm thiểu PQ khác nhau trong mạng.

Tổng quan về kết quả PQM năm 2019 cho các mạng LV ở Hà Lan.

Enexis thực hiện giám sát điện áp liên tục tại các trạm biến áp 58 MV / LV. Hầu hết các DSO của Hà Lan cũng tham gia vào chương trình giám sát điện áp liên tục này trên mạng của chính họ. Tất cả các phép đo này giúp ủy ban tiêu chuẩn hóa quốc gia phát triển một tiêu chuẩn phù hợp và thực tế về độ sụt điện áp có thể được áp dụng trên toàn Hà Lan. Hơn nữa, hệ thống giám sát liên tục được lắp đặt tại tất cả các thiết bị đầu cuối của khách hàng cao áp (EHV) và HV cũng như tại tất cả các điểm kết nối quan trọng trên mạng.

Ngoài ra, Enexis và các DSO khác ở Hà Lan tham gia toàn quốc vào chiến dịch PQM để giám sát mạng MV và LV của họ, theo đó 500 điểm mạng được giám sát hàng năm, mỗi điểm trong một tuần. Điều này được tiến hành để truy cập tình trạng chất lượng điện áp hiện tại của lưới điện Hà Lan.

Trong các lưới MV, chỉ một số sự cố vi phạm thông số điện áp đã được ghi nhận trong các chiến dịch giám sát trước đó. Chủ yếu là các mạng LV nơi giá trị điện áp hài thứ 15 thường vượt quá giới hạn biên của tiêu chuẩn EN 50160, một xu hướng cũng phổ biến ở Châu Âu. Gần đây, giá trị giới hạn điện áp hài thứ 15 và 21 cho mạng LV đã được Ủy ban Tiêu chuẩn hóa Châu Âu tăng lên. Hiện tại, theo tiêu chuẩn EN 50160 / A3 (2019), giới hạn hiện tại là 1% đối với điện áp hài thứ 15 và 0,75% đối với điện áp hài thứ 21. Những sửa đổi chặt chẽ hơn này đối với các mức sóng hài cho phép sẽ làm giảm số lượng các sự cố vi phạm được ghi nhận trong các báo cáo PQM quốc gia một cách hiệu quả.

Giảm vi phạm

Enexis rất chủ động với các hoạt động PQM ở tất cả các cấp điện áp trên mạng lưới phân phối của mình. Kết quả cho thấy 50% các khiếu nại PQ trên mạng phân phối của nó có liên quan đến hiện tượng nhấp nháy ánh sáng, 30% do các biến thể điện áp và 20% do các vấn đề về sóng hài và không đối xứng. Cũng có thể thấy rõ trong những năm gần đây, số lượng khiếu nại từ khách hàng về tấm PV trên mái nhà ngày càng tăng. Đôi khi họ gặp sự cố mất điện do sự cố không mong muốn của hệ thống biến tần PV của họ, xuất phát từ cảm biến quá áp. Khi nhiều khách hàng trong cùng một khu phố gặp phải vấn đề PQ tương tự, DSO có nghĩa vụ thực hiện các biện pháp khắc phục cần thiết để cải thiện dịch vụ khách hàng.

Enexis đã tham gia vào chương trình PQM quốc gia để giám sát các mạng của mình kể từ khi chương trình được triển khai. Nhìn chung, kết quả của chiến dịch giám sát quốc gia xác nhận chất lượng điện áp của mạng lưới Hà Lan là tốt ở mức hợp lý, ngoại trừ một số vấn đề chập chờn và sóng hài cục bộ. Việc điều chỉnh các hướng dẫn tiêu chuẩn EN 50160 / A3 mới cho sóng hài thứ 15 và 21 sẽ giảm số lần vi phạm trong tương lai.

Sharmistha Bhattacharyya ( sharmistha.bhattacharyya@enexis.nl ) có bằng Tiến sĩ bằng kỹ sư điện của Đại học Kỹ thuật Eindhoven ở Hà Lan. Bà có nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn hệ thống điện và quản lý tài sản tiện ích. Năm 2016, cô được bổ nhiệm làm cố vấn cao cấp tại Enexis Netbeheer BV, nơi cô sử dụng chuyên môn của mình về các vấn đề chất lượng điện trong mạng lưới phân phối. Bhattacharyya cũng tham gia vào các dự án lưới điện thông minh khác nhau ở Hà Lan.

Nguồn: https://www.tdworld.com/test-and-measurement/article/21143249/comprehensive-power-quality?utm_source=TW+TDW+Energizing&utm_medium=email&utm_campaign=