1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Đoàn Anh Tuấn VÕ NHƯ QUỐC TUẤN Phản biện 1: PGS TS Lê Kim Hùng NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG UPFC ĐIỀU KHIỂN DỊNG CƠNG SUẤT ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ DỰ TRỮ Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Hồng Anh ỔN ĐỊNH TĨNH CHO CÁC ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm luận văn tốt Chuyên ngành : MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN Mã số : 60.52.50 nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp tại: Đại học Đà Nẵng vào ngày 15 tháng 01 năm 2012 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Có thể tìm đọc luận văn tại: Đà Nẵng – Năm 2011 Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU dịng cơng suất đường dây linh hoạt nhất, cho phép điều LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI - Cùng với phát triễn chung kinh tế tồn cầu, nhu khiển dịng cơng suất tác dụng, công suất phản kháng, điện áp góc pha cầu sử dụng lượng ngày tăng, lượng đóng vai trị quan trọng - Do việc nghiên cứu sử dụng thiết bị để nâng cao dự trữ ổn định cho đường dây truyền tải cần thiết nhằm bảo - Để đáp ứng nhu cầu Hệ thống điện( HTĐ) ngày vệ vận hành ổn định, tin cậy cho hệ thống, đồng thời hạn chế việc tác phát triển mở rộng, nhiều đường dây truyền tải điện siêu cao động sa thải phụ tải nhằm nâng cao tính vận hành liên tục hệ hình thành để liên kết HTĐ nhiều khu vực với thống đảm bảo tính kinh tế cung cấp điện - Sự nối liền hệ thống điện thành hệ thống điện mang lại nhiều lợi ích dặt nhiều vấn đề kỹ thuật hướng đè tai hướng đến MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU phức tạp, có vấn đề ổn định hệ thống điện Với mong muốn truyền tải lượng công suất đường dây lớn để - Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ dự trữ ổn định cho đường dây truyền tải giảm chi phí đầu tư cho cơng trình Do vậy, việc tính tốn - Tính tốn ổn định đề phương án lắp đặt thiết bị UPFC đường dây cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải, đặc biệt điều khiển dịng cơng suất để nâng cao ổn định cho đường dây truyền tình cố phần tử hệ thống, mà tải đảm bảo hệ thống vận hành oan toàn tin cậy ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Để nâng cao khả tải đường dây, người ta thường sử dụng bù dọc bù ngang điện kháng điện dung cố định, với dung lượng thích hợp Tuy nhiên, phạm vi thay đổi cơng suất truyền tải lớn phương pháp bị hạn chế - Ngày nay, với phát triễn cá thiết bị điện tử công suất lớn, điện áp cao, công nghệ FACTS đời vào cuối thập niên 1980 giúp cho q trình điều khiên dịng cơng suất đường dây truyền tải cách linh hoạt nhanh chóng Mỹ, Canada, Brazil…là nước tiên phong sử dụng công nghệ FACTS lưới điện truyền tải, thiết bị thường sử dụng như:SVC, STC, TCR, TCSC, STATCOM,và UPFC Trong đó, thiết bị UPFC (unifile Power Flow Controller) thiết bị có khả điều khiển - Vấn đề ổn định hệ thống điện nói chung đường dây tải nói riêng - Vấn đề sử dụng thiết bị UPFC lưới truyền tải PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Thu thập số liệu hệ thống điện Việt Nam - Tìm hiểu lựa chọn phần mềm tính tốn giải tích hệ thống điện - Nghiên cứu phương pháp tính toán ổn định đường dây tải điện xoay chiều cao áp va siêu cao áp - Nghiên cứu ngun lý làm việc vá cách tính tốn thiết bị UPFC 5 - Tính tốn đánh giá khả ổn định đường dây truyền tải thuộc hệ thống điện Việt Nam - Áp tính tốn lắp đặt thiết bị UPFC đường dây truyền ngừng giữ xu hướng tăng mạnh Các mức tăng trưởng phụ tải trung bình từ 14-16% Theo báo cáo Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia, năm 2010, tổng công suất cực đại hệ tải thuộc hệ thống điện Việt Nam thống đạt mức xấp xỉ 16500 MW Hình 1.1 biểu đồ phụ tải hệ CHỌN ĐỀ TÀI thống điện quốc gia ngày 20/5/2010 Căn vào mục tiêu nghiên cứu, đề tài chọn tên sau nghiên cứu sử dunhj thiết bị UPFC điều khiển dịng cơng suất để nâng cao dự trữ ổn định đường dây truyền tải thuộc hệ thống điện Việt Nam BỐ CỤC LUẬN VĂN Mở đầu Chương 1: Tổng quan hệ thống điện Việt Nam công nghệ FACTS Chương 2: Cơ sở tính tốn đánh giá ổn định tĩnh phần mềm giải tích mạng điện Chương 3: Cấu tạo nguyên lý làm việc mô hình tính tốn thiết bị UPFC Chương 4: Áp dụng tính tốn, lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị UPFC để nâng cao dự trữ ổn định tĩnh cho đường dây truyền tải thuộc hệ thống điện Việt Nam CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ CÔNG NGHỆ FACTS 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1.1 Nhu cầu phụ tải khả đáp ứng nguồn điện Trong năm qua, nhu cầu phụ tải tăng trưởng khơng Hình 1.1: Biểu đồ phụ tải hệ thống điện Việt Nam ngày 20/5/2010 Theo số liệu cập nhật nhất, hệ thống truyền tải điện quốc gia bao gồm 3.758km đường dây 500kV, 9.400km đường dây 220kV, 13 trạm biến áp 500kV tổng dung lượng 8.400MVA 57 trạm biến áp 220kV tổng dung lượng 19.977MVA, tổng dung lượng MBA 110 KV trạm 220-110 KV 2.704 MVA Lưới điện truyền tải 500kV Việt Nam chạy dọc từ Bắc vào Nam đóng vai trị quan trọng cân lượng quốc gia ảnh hưởng lớn tới độ tin cậy cung cấp điện miền Từ năm 2003, miền Bắc chủ yếu nhận điện từ phía Nam với lượng cơng suất cực đại khoảng 1000MW Trong năm 2004 công suất truyền tải lớn thuộc đoạn đường dây 500kV Đà Nẵng Pleiku với giá trị 1300MW vào tháng 12 7 Đầu năm 2004, EVN đóng điện thành cơng mạch đường dây 500kV Phú Lâm - Pleiku đường dây 500kV Phú Mỹ - Nhà Bè điện truyền tải siêu cao áp, đồng thời giải vấn đề ổn định, tăng giới hạn truyền tải lên gần mức giới hạn ổn định nhiệt - Phú Lâm Các mạch đường dây góp phần tăng cường khả truyền tải cơng suất chung tồn hệ thống 1.1.3 Đánh giá độ tin cậy an toàn cung cấp điện Hệ thống điện (HTĐ) Việt Nam đứng trước thách thức lớn yêu cầu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Nguyên nhân đa dạng bắt nguồn từ nhiều khía cạnh khác Nguyên nhân tình trạng cung cấp điện không đảm bảo độ tin cậy nguồn điện không đáp ứng nhu cầu phụ tải Tình trạng thiếu công suất đỉnh thường xuyên diễn cao điểm, để đảm bảo an toàn hệ thống bắt buộc phải sa thải lượng lớn phụ tải từ 2828MW đến 3250MW 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ FACTS Hệ thống truyền tải điện xoay chiều tồn điều kiện giới hạn truyền tải công suất Các giới hạn cơng suất truyền tải Hình 1.2: Giới thiệu chung số thiết bị FACTS 1.3 KẾT LUẬN biết đến giới hạn điều kiện phát nóng, điều kiện tổn thất Các thiết bị điều khiển hệ thống truyền tải điện xoay chiều điện áp Đặc biệt lưới điện truyền tải, công suất truyền tải bị linh hoạt (Flexible AC Transmission System - FACT) sử dụng giới hạn điều kiện đảm bảo ổn định hệ thống Các biện pháp để điều khiển điện áp, trở kháng góc pha đường dây xoay truyền thống để nâng cao giới hạn truyền tải thiết bị bù dọc, bù ngang cố định chuyển mạch khí, máy bù đồng giải hết vấn đề kỹ thuật phức tạp xảy trình vận hành hệ thống Những thành tựu lĩnh vực chiều cao áp Các thiết bị FACTS cung cấp lợi ích cho việc nâng cao quản lý hệ thống truyền tải thông qua việc sử dụng tốt lưới truyền tải có điện tử cơng suất, lĩnh vực điều khiển tự động tạo - Tăng độ tin cậy tính khả dụng hệ thống truyền tải điều kiện cho đời thiết bị truyền tải điện xoay chiều linh Mặc dù thiết bị FACTS ngăn chặn cố, chúng hoạt (FACTS - Flexible AC Transmission Systems ) Thiết bị giảm thiểu ảnh hưởng cố đảm bảo việc cấp FACTS giải vấn đề khó khăn vận hành lưới điện an toàn cách giảm số lần đóng cắt đường dây Ví dụ, cắt phụ tải lớn gây áp đường dây dẫn đến cắt 10 đường dây TCSC SVC chống lại áp tránh việc (2.2) Pm = U U / X D Biểu thức (2.2) cho thấy giới hạn tối đa công suất truyền tải phụ thuộc điện kháng đường dây trị số điện áp nút Giới hạn truyền tải tồn công suất phản kháng Trong trường hợp xét, công suất phản kháng truyền tải từ U1 đến U2 (tính từ nút U1) Q (δ ) = U / X D − (U U / X D ) cos δ (2.3) 2.1.2.Khái niệm ổn định Khi nghiên cứu chế độ hệ thống điện thấy điều kiện tồn chế độ xác lập gắn liền với điểm cân cơng suất Bởi thông số hệ thống giữ hkông đổi Tuy nhiên, trạng thái cân điều kiện cần chế độ xác lập Thực tế tồn kích động ngẫu nhiên làm lệch thơng số khỏi điểm cân Chẳng hạn thay đỏi thường xuyên cơng suất phụ tải Chính điều kiện hệ thống phải trì độ lệch nhỏ thông số, nghĩa tồn chế độ xác lập Khả phụ thuộc vào tính chất riêng hệ thống: tính ổn định tĩnh 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 2.2.1 Khái niệm cổ điện ổn định tĩnh, tiêu chuẩn lượng Khái niệm ổn định cổ điển cho rằng, biến động làm cho lượng phát nguồn lớn lượng tiêu thụ tính theo hướng lệch xa thêm thơng số hệ thống khơng ổn định Đó lượng thừa làm hệ thống chuyển động không ngừng hướng dẫn đến thông số lệch vô hạn khỏi trị số ban đầu Trường hợp cắt đường dây CHƯƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH TĨNH VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TỐN GIẢI TÍCH MẠNG ĐIỆN 2.1 GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH TĨNH 2.1.1.Giới hạn công suất truyền tải điện xoay chiều 03 pha Khi xét hệ thống điện có cấp điện áp thấp với khoảng cách truyền tải không lớn, cơng suất truyền tải phụ thuộc giới hạn phát nóng dây dẫn yêu cầu điều chỉnh điện áp cuối đường dây Khi chiều đường dây tăng lên nhiều, đường dây tải điện dài liên kết hệ thống điện với nhau, xuất giới hạn công suất truyền tải theo điều kiện đảm bảo ổn định Để thấy rõ giới hạn công suất truyền tải theo điều kiện đảm bảo ổn định hệ thống Xét sơ đồ đường dây liên kết hai hệ thống (hình 2-1), giả sử hệ thống có biện pháp điều chỉnh điện áp U1, U2 khơng đổi Góc lệc pha U1, U2 δ quan hệ cơng suất truyền tải p đường dây với góc lệch δ có dạng (2.1) P(δ ) = (U U / X D )sin δ Trong đó: XD điệ`n kháng tổng đường dây truyền tải, bỏ qua điện trở điện dung U1 I U1 U2 δ ∆U I U2 Hình 2.1: Sơ đồ đường dây liên kết hệ thống Giới hạn truyền tải công suất tối đa: 11 12 ngược lại hệ thống nhanh chóng trở lại vị trí cân với nhỏ nhất, hệ thống ổn định Nghiên cứu ổn định hệ thống thông qua việc thiết lâp hàm gọi hàm V dựa cấu trúc hệ phương trình vi phần Ưu điểm phương pháp nghiên cứu ổn định hệ thống trình độ Hàm V cần đảm bảo tính chất định Nhờ theo tiêu chuẩn lượng tính đơn giản hiệu tính chất hàm V phán đốn tính ổn định hệ Phương pháp cịn cho cách nhìn tự nhiên, trực quan yếu tố thống Cụ thể sau gây ổn định Nhược điểm phương pháp chưa thể đầy đủ yếu tố đặc trưng cho tính ổn định hệ thống 2.2.2 Định nghĩa ổn định theo Lyapunov -Hệ thống có ổn định tồn hàm V có dấu xác định, đồng thời đạo hàm tồn phần theo thời gian hàm không đổi dấu, ngược dấu với hàm V hàm đồng đồng Trước hết xét khái niệm ổn định hệ thống vật lý nói chung suốt thời gian chuyển động hệ thống (định lý 1) theo Lyapunov Để đơn giản, giả thiết hệ thống cô lập, khơng chịu -Hệ thống có ổn định tiệm cận tồn hàm V có dấu xác tác động ngoại lực Hệ phương trình vi phân mơ tả dạng định, đồng thời đạo hàm toàn phần có dấu xác định sau ngược với dấu hàm V suốt thời gian chuyển động hệ xi = f1(x1, x2, … Xn) i = 1, 2, 3, …, n (2.7) Điểm cân α = (α1, α2, …, αn) ứng với nghiệm hệ 2.2.3.2.Phương pháp xấp xỉ bậc Được áp dụng phổ biến hệ thống điện, đặc biệt để phân phương trình đại số fi(x1, x2, … Xn) = thống (định lý 2) i = 1, 2, 3, …, n (2.8) tích ổn định tĩnh hệ thống điện có hệ thống điều Phương pháp dựa coi tồn hoàn toàn xác định Như t = giả thiết kích động vơ bé, xấp xỉ hóa hệ hệ thống có x1 =α1, xi = thơng số tiếp tục khơng thay phương trình vi phân chuyển động với hệ phương trình vi phân tuyến đổi tính hệ số Hệ xấp xỉ mơ tả dùng tính chất chuyển động hệ Định nghĩa ổn định Lyapunov bao gồm tính hữu hạn kích động Nếu hệ thống ổn định tỉnh cịn ổn định với tập kích động ζ1 – α1 hữu hạn, miền |ζ1 – thống xung quanh điểm cân 2.2.4.Các tiêu chuẩn đánh giá ổn định hệ thống theo phương pháp xấp xỉ bậc α1| < δ Tập hợp điểm ứng với giá trị η = |ζ1 – α1| đảm bảo quĩ 2.2.4.1.Tiêu chuẩn đại số Hurwitz đạo nằm vùng ε hữu hạn tạo thành miền độ lệch cho phép 2.2.4.2.Tiêu chuẩn tần số Mikhailov mà hệ thống có ổn định 2.2.3.Phương pháp đánh giá ổn định theo Lyapunov 2.2.3.1.Phương pháp trực tiếp 2.2.5.Phân chia miền ổn định theo thơng số Nhiều tốn thực tế dẫn đến u cầu tìm miền ổn định hệ thống theo thơng số Ví dụ cần lựa chọn hệ số khuếch đại thiết bị điều chỉnh kích từ máy phát cho vừa đảm bảo chất lượng 13 điều chỉnh điện áp vừa nâng cao tính ổn định cho hệ thống Khi 14 2.3.2 Phương pháp lặp Gauss-Seidel: thuận tiện biết miền giới hạn không gian thông số Biểu diễn nút i mạng điện, đường dây truyền tải (là hệ số khuếch đại) mà tính ổn định hệ thống đảm bảo biểu diễn sơ đồ thay hình π , trở kháng biểu diễn Cặp giá trị hệ số lựa chọn phải điểm miền ổn dịnh đơn vị tương đối đảm bảo chất lượng cao điều chỉnh điện áp Tiêu chuẩn tần số sử dụng thuận lợi trường hợp 2.2.6.Các tiêu chuẩn thực dụng nghiên cứu ổn định tĩnh hệ thống 2.2.6.2.Tiêu chuẩn ổn định phi chu kỳ (tiêu chuẩn Gidanov) Tiêu chuẩn ổn định phi chu kỳ xây dựng sở tiêu chuẩn đánh giá ổn định Hurwitz Nghĩa để tìm giới hạn thông số chế độ theo điều kiện ổn định tĩnh cần theo dõi dấu an 2.3.3 Phương pháp Newton - Raphson: Phương pháp Newton - Raphson tốt phương pháp Gauss - Seidel nghiêng phân kỳ tốn có điều kiện xấu Đối với hệ thống điện lớn, phương pháp Newton – Raphson có hiệu Số bước lặp cần thiết để giải tốn khơng phụ thuộc vào kích thước hệ thống, có hạn chế u cầu nhiều hàm tính tốn cho bước lặp 2.4 CÁC PHẦN MỀM TÍNH TỐN GIẢI TÍCH MẠNG ĐIỆN 2.4.1 Phần mềm PSS/E ∆n-1 Khi hai số đổi dấu nhận giới hạn ổn 2.4.1.1 Giới thiệu chung định PSS/E (Power System Simulator/ Engineering) phần 2.2.6.2.Tiêu chuẩn thực dụng Markovits mềm hãng PTI thuộc tập đồn Siemens, dùng để mơ phỏng, Các tiêu chuẩn lượng đưa dạng dW/dЛ xuất tính tốn phân tích lưới truyền tải Phần mềm lập trình phát trực tiếp từ định nghĩa ổn định tĩnh theo lý thuyết cổ điển ngôn ngữ Fortrant, thiết kế giao diện Window, thuận Áp dụng vào hệ thống điện ta có tiêu chuẩn dP/dδ cho nút tiện cho người sử dụng phát, dQ/dU cho nút tải 2.4.2 Phần mềm POWERWORLD 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN GIẢI TÍCH MẠNG 2.4.2.1 Giới thiệu chung ĐIỆN POWERWORLD phần mềm tập đoàn 2.3.1 Đặt vấn đề PowerWorld (Mỹ), thiết kế giao diện Windows Theo lý thuyết có hai phương pháp tồn phương 95/98/NT/2000/XP Phần mềm tính tốn mơ cho hệ pháp sử dụng ma trận YNút phương pháp sử dụng ma trận ZNút Về thống lên tới 100000 nút Phần mềm ứng dụng tốt vào chất hai phương pháp sử dụng vịng lặp Xét lịch việc tính tốn mơ hệ thống điện; phần mềm có kết tính sử phương pháp phương pháp YNút đưa trước ma trận YNút dễ tốn xác, thể hình ảnh trực quan nên dễ sử dụng tính lập trình 2.4.3 Phần mềm EURO STAG (STAbilité Généralié) 15 Phần mềm Eurostag dùng để mô hệ thống điện, phần mềm phát triển Electricité de France Tractebel từ cuối thập niên 80 Ban đầu có tên Stag có nghĩa “STAbilité Généralié” 16 Có nhiều phương pháp đánh giá ổn định hệ thống điện, phương pháp có ưu điểm hạn chế định Tiêu chuẩn lượng có ưu điểm tính tốn đơn giản Phần mềm Eurostag dựa việc mơ số hóa thuật hiệu quả, nhược điểm phương pháp chưa thể đầy toán bước thời gian biến đổi để nghiên cứu trình động hệ đủ yếu tố đặc trưng cho tính ổn định hệ thống, chưa xét yếu tố thống Mơ động cho phép mơ hình hố hoạt động hệ quán tính động hệ thống thống điện (máy phát, phụ tải, thiết bị bảo vệ điều khiển máy biến áp điều áp tải…) 2.4.4 Phần mềm CONUS 2.4.4.1 Giới thiệu chung Conus chương trình tính tốn chế độ xác lập Đại học Leningrad cán khoa Hệ thống điện trường đại học Bách khoa Hà Nội hiệu chỉnh nâng cấp sử dụng từ năm 1985 Các chức thuật toán áp dụng cho chương trình liên tục bổ sung, cải tiến theo u cầu thực tế tính tốn hệ thống điện phát triển kỹ thuật máy tính 2.4.4.2 Phần mềm Conus: Các chức a.Soạn thảo số liệu: b.Thực tính tốn: c.Xem kểt d.Các điều kiện tuỳ chọn 2.4.5 Phân tích lựa chọn phần mềm tính tốn Phần mềm tính tốn CONUS đặt biệt chương trình Việt hố nên dễ sử dụng, nên tác giả chọn chương để tín 2.5 KẾT LUẬN 17 CHƯƠNG CẤU TẠO, NGUN LÝ LÀM VIỆC VÀ MƠ HÌNH TÍNH TỐN CỦA THIẾT BỊ UPFC 18 3.1.2 Nguyên lý làm việc V1 → Vc o V2 → ↓ 3.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA UPFC DC NL1 3.1.1 Cấu tạo NL2 Hình 3.2: Sơ đồ thay UPFC Vp V1 Vc V2 δ0 δ Hình 3.3: Giản đồ véctơ điện áp UPFC Cấu tạo thiết bị UPFC gồm máy biến áp kích từ mắc → Thiết bị UPFC điều khiển để tạo điện áp V pq có mơđun → song song (ET), máy biến áp tăng áp mắc nối tiếp (BT) hai thay đổi từ nghịch lưu áp mắc theo kiểu lưng tựa lưng (Back – To – Back) liên 3.2 KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN DỊNG CƠNG SUẤT TRÊN kết qua tụ DC để dự trữ công suất hình 2.1 CÁC ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI CỦA THIẾT BỊ UPFC Thiết bị UPFC lắp đặt điểm đầu nút Vpq max góc pha γ thay đổi từ 2π 3.2.1 Điều khiển điện áp đường dây truyền tải Sơ đồ mạch động lực thiết bị UPFC gồm: - Máy biến áp kích thích ET (máy biến áp điều chỉnh) - Máy biến áp tăng áp BT (máy biến áp bổ trợ) - Bộ chuyển đổi Hình 3.4a: Giản đồ véctơ điện áp điều khiển 19 3.2.2 Bù trở kháng 20 3.2.4 Điều khiển hổn hợp Hình 3.4d: Giản đồ véctơ điều khiển hổn hợp Hình 2.4b: Giản đồ véctơ bù trở kháng 3.2.3 Dịch chuyển pha 3.3 ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP DỊNG CƠNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CỦA THIẾT BỊ UPFC 3.4 MƠ HÌNH TÍNH TỐN CỦA THIẾT BỊ UPFC Thiết bị UPFC thay mơ hình tính tốn hình 2.13a Trong đó: Hình 3.4c: Giản đồ véctơ dịch chuyển pha Vse: Nguồn áp mắc nối tiếp thay cho thành phần dạng sóng điện áp đầu vào chuyển đổi Vsh: Nguồn áp mắc song song điểm đấu nối thay cho thành phần dạng sóng điện áp đầu vào chuyển đổi Xse: Điện kháng máy biến áp mắc nối tiếp Xsh: Điện kháng máy biến áp mắc song song 21 22 CHƯƠNG P = 781 MW Q = 215 MVAr ÁP DỤNG TÍNH TỐN, LỰA CHỌN VỊ TRÍ LẮP ĐẶT THIẾT BỊ UPFC ĐỂ NÂNG CAO DỰ TRỮ ỔN ĐỊNH TĨNH CHO CÁC ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN THUỘC HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Ta tính giới hạn truyền tải đường dây Phú Lâm – Pleiku Di Linh – Pleiku Với đường dây Phú Lâm – Pleiku ta có: Pmax = 1477 MW Với đường dây Di Linh – Pleiku ta có 4.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN Qua tìm hiểu trình hình thành phát triển hệ thống Pmax = 1227 MW điện Việt Nam giúp tác giả nắm thông tin nguồn, Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Di Linh – Pleiku đường dây, phụ tải, máy biến áp sơ đồ hệ thống điện 500kV * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K P = 57.1% 2010 quy hoạch phát triển đến năm 2015 cung cấp Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Di Linh – Pleiku điều độ quốc gia (chi tiết phụ lục 2) Điều giúp tác * Độ dự trữ theo công suất tác dụng K P = 43.39% giả hình thành nên số liệu, góp phần quan trọng việc nghiên 4.2.1.2 Tính tốn chế độ theo kịch phụ tải miền Bắc cứu đề tài tăng 10% (chế độ 2) : 4.2 TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA Kết tính tốn : HTĐ - Tổng cơng suất phát : - Tổng cơng suất u cầu : 4.2.1 Tính tốn HTĐ giai đoạn 2010: Dựa vào sơ đồ vận hành lưới điện truyền tải Việt Nam năm 2010, cập nhật ngày 22/05/2010 Tổng công ty truyền tải điện Quốc gia ban hành theo định số 132/QĐ-NPT 4.2.1.1 Lựa chọn chế độ vận hành (chế độ 1) PF = 5599.76 MW PYC = 5059.09 MW - Tổn thất lưới : ∆ P = 541MW - Hệ số dự trữ ổn định tĩnh : 19.5% Lúc đường dây Phú Lâm – Pleiku tải lượng công suất P = 1137 MW Q = 337 MVAr Đường dây Di Linh – Pleiku tải lượng cơng suất Kết tính tốn : - Tổng cơng suất phát : PF = 4645.113 MW - Tổng công suất yêu cầu : PYC = 4302 MW - Tổn thất lưới : ∆ P = 343.122 P = 856.2 MW Q = 255 MVAr Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Di Linh – Pleiku MW * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K p = 36.16% Ở chế độ hệ số dự trữ ổn định tĩnh toàn hệ thống là: 25.7% Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Phú Lâm – Pleiku Lúc đường dây Phú Lâm – Pleiku tải lượng công suất * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K P = 24.5% P = 1030 MW Q = 298 MVAr Đường dây Di Linh – Pleiku tải lượng công suất 4.2.1.3 Kết luận 23 24 Từ kết tính tốn cho chế độ cụ thể ta nhận P = 931.4 MW Q = 287 MVAr thấy: Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Di Linh – Pleiku Khi phụ tải tăng độ dự trữ ổn định đường dây hệ thống * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K p = 28.8% giảm điện áp nút tải dễ rơi phạm vi cho phép Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Phú Lâm – Pleiku * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K P = 31.9% Vì ta cần nghiên cứu sử dụng thiết bị để nâng cao ổn định tĩnh điện áp cho hệ thống điện, phần tác giả nghiên cứu 4.4 XÂY DỰNG MIỀN LÀM VIỆC CHO PHÉP ĐỂ KHẢO sử dụng UPFC đặt nút có dịng cơng suất lớn, nhằm nâng cao SÁT CHO CÁC NÚT TẢI hệ số độ dự trữ ổn định tĩnh cho đường dây tải điện hệ thống 4.3.1 Sử dụng UPFC lắp đặt đường dây có dịng cơng Cơng suất nút phụ tải hệ thống điện thường xuyên thay đổi để đáp ứng nhu cầu hộ tiêu thụ Khi phụ tải tăng đến giới hạn dẫn đến tượng sụp đổ điện áp ( hầu suất lớn 4.3.1.1 Xét trường hợp đặt UPFC Pleiku chế độ hết giá trị điện áp nút hệ thống nằm giá trị cho Lúc đường dây Phú Lâm – Pleiku tải lượng công suất phép) , gây ổn định hệ thống từ làm tan rã lưới 4.4.1.1.Miền làm việc nút Pleiku (chế độ 1) Q = 277MVAr Đường dây Di Linh – Pleiku tải lượng công suất Chế độ chưa có UPFC P = 841.1 MW Q = 240 MVAr Chế độ có UPFC nút Pleiku Pleiku Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Di Linh – Pleiku Pleiku 1200 * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K P = 51% Ta nhận thấy đưa UPFC vào đường dây Phú Lâm – 1000 800 Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Phú Lâm – Pleiku 1200 1000 * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K p = 48% 800 600 600 P(MW) P(MW) MW P = 970 MW Pleiku điều chỉnh dòng công suất tác dụng phản kháng 400 400 đường dây trị số ta mong muốn độ dự trữ ổn định tĩnh 200 200 đường dây thay đổi, đường dây 4.3.1.2 Xét trường hợp đặt UPFC Pleiku chế độ 2.(tăng 0 -100 -200 100 200 300 400 500 -200 200 -200 10% công suất) Lúc đường dây Phú Lâm – Pleiku tải lượng công suất P = 1052 MW Q = 308MVAr Đường dây Di Linh – Pleiku tải lượng công suất 4.4.1.2 Miền làm việc nút Pleiku.(Chế độ 2) 400 600 25 Chế độ chưa có UPFC 26 Chế độ có UPFC nút Pleiku Lào, Trung Quốc để đáp ứng đủ nhu cầu điện nước Pleiku Pleiku nghiên cứu liên kết HTĐVN với HTĐ nước khu vực Qua nghiên cứu cho thấy việc sử dụng thiết bị 1600 1600 1400 1400 1200 1200 công suất đường dây Do vậy, tác giả tập trung nghiên cứu thiết 1000 1000 bị dùng phần mềm Conus để tính tốn cho HTĐVN, thơng qua việc phân tích đánh giá để tìm nút nhánh nguy 800 P(MW) MW 800 M W FACTS, mà cụ thể UPFC có khả điều khiển linh hoạt dòng P(MW) 600 hiểm lưới điện truyền tải, nhằm hướng tới việc nâng cao độ dự 400 400 trữ ổn định cho đường dây truyền tải thuộc hệ thống điện Việt 200 200 nam 0 600 -400 -200 -200 200 400 600 800 -500 -200 500 Qua việc tính tốn phân tích đó, tác giả đề phương 1000 4.4 KẾT LUẬN Khi phụ tải tăng độ dự trữ ổn định giảm điện áp nút dễ rơi phạm vi cho phép Khi độ dự trữ án sử dụng thiết bị UPFC nhằm mục đính nâng cao độ dự trữ ổn định cho đường dây truyền tải Sau lắp đặt UPFC vào hệ thống, độ dự trữ ổn định tăng lên rõ rệt, hệ thống an toàn tin cậy chế độ làm việc, nâng cao hiệu suất truyền tải đường dây giá trị điện áp nút rơi phạm vi cho phép * Đề tài xây dựng được: tăng lên - Nêu tính cần thiết việc sử dụng thiết bị FACTS cho Cùng với việc tính tốn phân tích trên, tác giả đề phương án HTĐ Việt Nam thời điểm tương lai - Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị UPFC cho sơ đồ lưới điện sử dụng thiết bị UPFC đặt nút Pleiku có cải thiện cho chế độ vận hành lưới điện giai đoạn 2010 giai đoạn 2010 nút Pleiku *Hạn chế đề tài: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ -Chưa tính tốn chi phí lắp đặt UPFC cho hệ thống Do phát triển kinh tế dân số quốc gia ngày tăng truởng nhanh chóng dẫn đến nhu cầu lượng nói điện chung lượng điện nói riêng phải tăng nhanh, điều - Chưa nêu hết ưu điểm UPFC khiến cho điện bị thiếu hụt nghiêm trọng thời gian -Chưa nêu nhược điểm sử dụng lắp đăt thiết bị đến Trước tình hình đó, hệ thống điện Việt Nam số hệ thống điện lớn giới không ngừng mở rộng phát triển quy mô lẫn cơng nghệ Bên cạnh Tập đồn điện lực Việt Nam UPFC vào hệ thống  ... KẾT LUẬN Khi phụ tải tăng độ dự trữ ổn định giảm điện áp nút dễ rơi phạm vi cho phép Khi độ dự trữ án sử dụng thiết bị UPFC nhằm mục đính nâng cao độ dự trữ ổn định cho đường dây truyền tải Sau... tốn cho chế độ cụ thể ta nhận P = 931.4 MW Q = 287 MVAr thấy: Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Di Linh – Pleiku Khi phụ tải tăng độ dự trữ ổn định đường dây hệ thống * Độ dự trữ theo công suất. .. ổn định tĩnh đường dây Di Linh – Pleiku MW * Độ dự trữ theo công suất tác dụng : K p = 36.16% Ở chế độ hệ số dự trữ ổn định tĩnh toàn hệ thống là: 25.7% Độ dự trữ ổn định tĩnh đường dây Phú Lâm