Đang tải... (xem toàn văn)
Ổn định tĩnh và chất lượng điện áp của hệ thống điện nhận công suất từ các nguồn xa
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4 (44) / Năm 2007 78 N NNH TNH V CHT LNG IN P CA H THNG IN NHN CễNG SUT T CC NGUN XA V Vn Thng ( Trng i hc K thut cụng nghip H Thỏi Nguyờn) 1. t vn Trong nhng nm gn õy, tc phỏt trin ph ti in ca nc ta tng cao, c bit trong giai on 2006-2010 tc tng trng ph ti khong 14%/nm [6]. Do ú, trong giai on ny h thng in Vit Nam thiu ht cụng sut trm trng, vi 780 MW thiu ht nm 2007 v 261 MW thiu ht nm 2008 ca h thng in min Bc. m bo cõn bng cụng sut ỏp ng yờu cu ca ph ti, mt trong cỏc bin phỏp c a ra l nhp khNu in nng t Trung Quc qua ng dõy 220kV t Tõn Kiu (Trung Quc) cung cp cho khu vc Lo Cai, Yờn Bỏi, Phỳ Th v Vnh Phỳc. H thng in khu vc tỏch li cú khong cỏch truyn ti l 296.6 km, mang c im ca li in nhn cụng sut t ngun xa, do ú cht lng in ỏp v kh nng n nh tnh ca h thng in cn c bit quan tõm. 2. Phng phỏp phõn tớch ch v ỏnh giỏ n nh tnh h thng in 2.1 Phng phỏp phõn tớch ch C s tớnh toỏn phõn tớch ch ca h thng in l h phng trỡnh cõn bng cụng sut nỳt: =+++ =+++ =+++ NNNNNNNNN NN NN jQPUYUUYUUY jQPUUYUYUUY jQPUUYUUYUY 2* 22 * 11 22 * 22 2 222 * 2121 11 * 11 * 1212 2 111 . . . trong ú: Y l in dn, U l in ỏp nỳt v P, Q l cụng sut nỳt. H phng trỡnh l phi tuyn v nhiu bin s (vớ d, h thng in cú n nỳt, h phng trỡnh cú 2n phng trỡnh v 2n Nn) nờn trong tớnh toỏn thng s dng thut toỏn lp dn ỳng, mt trong nhng phng phỏp c s dng rng rói v thun tin l phng phỏp Newton-Raphson. 2.2 Phng phỏp ỏnh giỏ n nh tnh Phng phỏp ỏnh giỏ n nh tnh h thng in gm: ỏnh giỏ theo tiờu chuNn nng lng, tiờu chuNn Lyapunov, tiờu chuNn i s Hurwiz v cỏc tiờu chuNn thc dng. Trong tớnh toỏn thng s dng tiờu chuNn thc dng Gidanov do tiờu chuNn s dng kt qu ca phng phỏp Newton-Raphson bng cỏch xột du ca ma trn Jacobi ó c xỏc nh. Vỡ vy, phõn tớch ch v ỏnh giỏ n nh tnh h thng in thng c thc hin ng thi gim khi lng tớnh toỏn v ỏnh giỏ c y thụng s ch ca h thng in. 3. c im ca li in nhn cụng sut t ngun xa H thng in nhn cụng sut t cỏc ngun xa cú nhng c im sau: T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4 (44) / N¨m 2007 – 79 - Điện áp nút U bị dao động rất mạnh khi mất cân bằng công suất phản kháng, do tiêu chuNn năng lượng xác định như sau: 0 dU Qd < ∆ Trong đ ó: ∆ Q = Q F + Q D - Q t v ớ i Q F là công su ấ t ph ả n kháng phát c ủ a máy phát, Q D là công su ấ t ph ả n kháng truy ề n t ả i trên l ướ i đ i ệ n nh ậ n t ừ các ngu ồ n xa và Q t là công su ấ t ph ả n kháng c ủ a ph ụ t ả i. Do đ ó: 0 dU dQ dU dQ dU dQ dU dQ dU Qd D t DF <≈−+= ∆ - Gi ớ i h ạ n công su ấ t tác d ụ ng truy ề n t ả i trên đườ ng dây cung c ấ p cho h ệ th ố ng ph ụ thu ộ c r ấ t m ạ nh vào công su ấ t ph ả n kháng. Theo tiêu chu N n dU dQ , s ẽ t ồ n t ạ i m ộ t mi ề n gi ớ i h ạ n ổ n đị nh trên m ặ t ph ẳ ng công su ấ t truy ề n t ả i nh ư trên hình 1. Khi công su ấ t tác d ụ ng truy ề n t ả i trên đườ ng dây t ă ng thì công su ấ t ph ả n kháng gi ớ i h ạ n truy ề n t ả i gi ả m đ áng k ể , do đ ó khi ph ụ t ả i c ủ a h ệ th ố ng đ i ệ n dao độ ng theo chi ề u t ă ng thì s ẽ m ấ t cân b ằ ng công su ấ t ph ả n kháng trong h ệ th ố ng d ẫ n đế n m ấ t ổ n đị nh t ĩ nh. - Kh ả n ă ng đ i ề u ch ỉ nh công su ấ t ph ả n kháng phát t ạ i ch ỗ c ủ a h ệ th ố ng đ i ệ n có ả nh h ưở ng nhi ề u đế n kh ả n ă ng nh ậ n công su ấ t tác d ụ ng t ừ ngu ồ n xa cung c ấ p cho ph ụ t ả i. Công su ấ t ph ả n kháng phát t ạ i ch ỗ t ă ng làm t ă ng nhanh gi ớ i h ạ n nh ậ n công su ấ t tác d ụ ng t ừ ngu ồ n xa, d ẫ n đế n h ệ th ố ng nâng cao đượ c kh ả n ă ng ổ n đị nh theo tiêu chu N n δ d dP . Bù công su ấ t ph ả n kháng t ạ i ph ụ t ả i là bi ệ n pháp h ữ u hi ệ u để nâng cao công su ấ t tác d ụ ng và ph ả n kháng nh ậ n t ừ ngu ồ n xa, t ừ đ ó cân b ằ ng công su ấ t ph ả n kháng d ẫ n đế n nâng cao đ i ệ n áp và kh ả n ă ng ổ n đị nh t ĩ nh c ủ a h ệ th ố ng đ i ệ n. 4. Cấu trúc và thông số chế độ của hệ thống điện (110-220)kV Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ và Vĩnh Phúc giai đoạn nhận điện từ Trung Quốc 4.1 Cấu trúc và thông số chế độ của hệ thống điện H ệ th ố ng đ i ệ n g ồ m đườ ng dây 220kV Tân Ki ề u - V ĩ nh Yên dài 296.6 km cung c ấ p cho l ướ i đ i ệ n 110 kV c ủ a khu v ự c Lào Cai, Yên Bái, Phú Th ọ và V ĩ nh Phúc. T ổ ng chi ề u dài truy ề n t ả i c ủ a đườ ng dây 110 kV là 303.86 km v ớ i t ổ ng công su ấ t cao đ i ể m là 372.3 MW và công su ấ t th ấ p đ i ể m là 229.0 MW. S ơ đồ h ệ th ố ng đ i ệ n trên hình 2 và ph ụ t ả i đ i ệ n t ạ i các thanh cái trên b ả ng 1. PP P0 PQ PMiền ổn định Hình 1: Miền ổn định trên mặt phẳng công suất Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4 (44) / Năm 2007 80 Bng 1: Thụng s ph ti Trm Vit Trỡ Lõm Thao Bói Bng ng Xuõn Phỳ Th Lp Thch B.Vit Trỡ Vnh Tng Vnh Yờn Phỳc Yờn Ngha L Phự Yờn Yờn Bỏi P max (MW) 58 14 10 22 7.8 6.7 50 9.5 84.5 56.7 12.4 8.1 32.8 Q max (MW) 17 6.5 4.5 5.3 3.8 3.3 14 4.3 35.8 20.8 4.5 2.5 11.3 P min (MW) 44.5 9.9 8 16.5 6.2 5.3 39.5 7.2 66.4 45.9 9.9 6.4 26.2 Q min (MW) 16.9 6.3 4.3 5.1 3.2 3.2 13.3 3.9 31.3 20.4 4.2 2.3 10.6 H thng in ó s dng thit b bự tnh ti trm bin ỏp 220kV Vit Trỡ v Vnh Yờn vi cụng sut bự l 65 MVAR. 4.2 Cht lng in ỏp v kh nng n nh ca h thng in Kt qu tớnh toỏn thụng s ch ca h thng in khi bự tnh ti thanh cỏi 110kV trm bin ỏp 220kV Vit Trỡ v Vnh Yờn 65 MVAR bng phn mm CONUS khi ph ti cc i v cc tiu trờn bng 2 v bng 3. Bng 2: in ỏp ti cỏc nỳt ph ti khi ph ti cc i Thanh cỏi Vit Trỡ Lõm Thao Bói Bng ng Xuõn Phỳ Th Lp Thch B.Vit Trỡ Vnh Yờn Phỳc Yờn Vnh Tng Ngha L Phự Yờn 110Yờn Bỏi U (kV) 98.4 99.8 100.1 99.9 99.5 100.5 100.0 98.5 96.4 98.5 98.8 98.9 102.3 U (%) -10.55 -9.27 -9.00 -9.18 -9.55 -8.64 -9.09 -10.4 -12.3 -10.4 -10.2 -10.1 -7.00 Bng 3: in ỏp ti cỏc nỳt ph ti khi ph ti cc tiu Thanh cỏi Vit Trỡ Lõm Thao Bói Bng ng Xuõn Phỳ Th Lp Thch B.Vit Trỡ Vnh Yờn Phỳc Yờn Vnh Tng Ngha L Phự Yờn 110Yờ n Bỏi U (kV) 118.8 118.5 118.7 118.0 118.1 119.1 118.8 118.0 116.4 118.0 116.3 116.4 116.8 U (%) 8.00 7.73 7.91 7.27 7.36 8.27 8.00 7.27 5.82 7.27 5.73 5.82 6.18 Hỡnh 2: S h thng in Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4 (44) / Năm 2007 81 T bng 2 v bng 3 thy rng, in ỏp ti cỏc nỳt ph ti ch ph ti cc i ti mt s nỳt cú lch in ỏp ln hn tr s cho phộp nờn khụng tho món yờu cu nh ti thanh cỏi Phỳc Yờn, lch in ỏp l -12.3%. Ti ch ph ti cc tiu lch in ỏp ti cỏc nỳt ph ti u nm trong gii hn cho phộp vi lch ln nht l 8.0% ti thanh cỏi Vit Trỡ. Vy, h thng in hin nay s dng thit b bự tnh ti thanh cỏi 110kV trm bin ỏp 220kV Vnh Yờn v Vit Trỡ vi dung lng l 65 MVAR cú th tn ti c ch xỏc lp. Tuy nhiờn, khi ph ti cc i lch in ỏp ti mt s nỳt ph ti vt quỏ giỏ tr cho phộp, do ú khụng m bo yờu cu vn hnh trong mi ch ca h thng in. 5. Gii quyt vn cht lng in ỏp v n nh tnh ca h thng in T kt qu tớnh toỏn trờn mc 4 thy rng, trong ch ph ti cc tiu lch in ỏp ln nht l 8% v khi ph ti cc i l -12.3%, do ú cú th iu chnh tng dung lng bự gim lch in ỏp khi ph ti cc i v tng lch in ỏp khi ph ti cc tiu tha món lch cho phộp l 10%. Kt qu tớnh toỏn vi phn mm CONUS thy rng, khi iu chnh dung lng bự ti thanh cỏi 110kV trm bin ỏp 220kV Vnh Yờn v Vit Trỡ vi dung lng l 100 MVAR ng thi s dng kh nng iu chnh u phõn ỏp ca mỏy bin ỏp, lch in ỏp ca ph ti tha món yờu cu trong mi trng hp vi lch in ỏp ln nht l 8.8% ti thanh cỏi Bc Vit Trỡ. Thụng s in ỏp ti cỏc nỳt ph ti trờn bng 4 v 5. Bng 4: in ỏp ti cỏc nỳt ph ti khi ph ti cc i Thanh cỏi Vit Trỡ Lõm Thao Bói Bng ng Xuõn Phỳ Th Lp Thch B.Vit Trỡ Vnh Yờn Phỳc Yờn Vnh Tng Ngha L Phự Yờn 110Yờn Bỏi U (kV) 116.6 117.8 118.0 116.4 116.9 118.7 118.2 115.9 114.2 116.3 113.5 113.6 116.4 U (%) 6.0 7.1 7.3 5.8 6.3 7.9 7.5 5.4 3.8 5.7 3.2 3.3 5.8 Bng 5: in ỏp ti cỏc nỳt ph ti khi ph ti cc tiu Thanh cỏi Vit Trỡ Lõm Thao Bói Bng ng Xuõn Phỳ Th Lp Thch B.Vit Trỡ Vnh Yờn Phỳc Yờn Vnh Tng Ngha L Phự Yờn 110Yờn Bỏi U (kV) 117.8 118.7 119.0 116.6 117.5 119.7 119.2 116.7 115.1 117.2 112.4 112.5 114.8 U (%) 7.1 7.9 8.2 6.0 6.8 8.8 8.4 6.1 4.6 6.5 2.2 2.3 4.4 n nh l iu kin h thng in cú th lm vic lõu di, do ú n nh núi chung v n nh tnh núi riờng l mt ch tiờu c bit quan trng cn phi nghiờn cu tớnh toỏn k lng trong thit k cng nh vn hnh h thng in. Theo tiờu chuNn v n nh tnh, h thng in s cú kh nng n nh khi h s d tr n nh ca h thng in ln hn 20%. Tuy nhiờn, trong iu kin kht khe h thng in cú khong cỏch truyn ti ln, cu trỳc khỏ n gin thỡ h s d tr n nh tnh cho phộp m bo khi ln hn 15%. Xỏc nh h s d tr n nh tnh ca h thng in, s dng phng phỏp lm nng thụng s ch khi tng cụng sut ca ph ti vi bc tng l 1.0% n ch gii hn n nh, kt qu tớnh toỏn cho thy cụng sut ln nht h thng in cú th nhn t cỏc ngun in khi cú thit b bự ch gii hn n nh tnh l 483.03MW, cựng vi cụng sut cú th nhn ch xỏc lp ó tớnh toỏn l 417.45MW. H s d tr n nh tnh ca ton h thng in l: Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 4 (44) / Năm 2007 82 %71.15100. 45.417 45.41703.483 100 P PP K 0 0gh T = = = Vy, khi bự tnh vi dung lng bự l 100.0 MVAR ti hai im l thanh cỏi 110kV Trm bin ỏp 220kV Vnh Yờn v Vit Trỡ, h thng in khu vc tỏch li s m bo cht lng in ỏp v h s d tr n nh tnh cú th lm vic trong mi ch vn hnh. S v thụng s ch ca h thng in sau khi iu chnh th hin trờn hỡnh 3. 6. Kt lun Kt qu tớnh toỏn h thng in (110-220)kV khu vc Lo Cai, Yờn Bỏi, Phỳ Th v Vnh Phỳc giai on nhn in t Trung Quc bng phn mm CONUS cú th a ra kt lun: - H thng in nhn cụng sut t cỏc ngun xa luụn thiu ht v mt cõn bng cụng sut phn khỏng do gii hn truyn ti ca ng dõy truyn ti t ngun xa gim, cụng sut ca mỏy phỏt ti ch nh khụng ỏp ng c yờu cu ca ph ti, dn n sp in ỏp trờn ton h thng in v mt n nh tnh. - Bự cụng sut phn khỏng l phng phỏp hu hiu cõn bng cụng sut phn khỏng, gim dao ng in ỏp khi ph ti dao ng t ch ph ti cc i sang ch ph ti cc tiu, nõng cao c kh nng n nh tnh ca h thng in Túm tt Bi bỏo gii thiu v phõn tớch ch ca h thng in nhn cụng sut t ngun xa l li in (110-220)kV khu vc Lo Cai, Yờn Bỏi, Phỳ Th v Vnh Phỳc giai on nhn in t Hỡnh 3: S v thụng s h thng in T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4 (44) / N¨m 2007 – 83 Trung Quốc, đánh giá hiệu quả các phương pháp điều chỉnh đảm bảo chất lượng điện áp và ổn định tĩnh của hệ thống điện, đồng thời đề xuất các biện pháp điều chỉnh mới nhằm nâng cao chất lượng điện áp và khả năng ổn định tĩnh của hệ thống điện trên. Summary Small sign Stability and Voltage Stability of Power System This article introduces and analyses the limitation of measures applied for Small sign stability and Voltage stability in power system (110-220) kV that supply power for Lao Cai, Yen Bai, Phu Tho and Vinh Phuc when it is get power from China. Tài liệu tham khảo [1] Lã Văn Út (2000), Phân tích và điều khiển ổn định Hệ thống điện, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. [4] Trần Bách (2001), Ổn định của Hệ thống điện, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. [5] Ngô Văn Dưỡng (2001), Phân tích nhanh tính ổn định và xác định giới hạn truyền tải công suất trong Hệ thống điện hợp nhất có các đường dây siêu cao áp, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội, [6] Tổng sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2001 - 2010 có xét triển vọng đến năm 2020 (TSĐ V - đề án hiệu chỉnh), Viện Năng lượng, 2002. [7] Đề án đường dây 220kV Hà KhNu - Lào Cai (đề án hiệu chỉnh), Công ty Tư vấn Thiết kế điện 1, 2006. [8] Edward Wilson Kimbark, Power System Stability Vol1&2, Mc.Graw-Hill,Inc [9] P. kundur, Power System Stability and Control, Mc.Graw-Hill,Inc B. Gao [10] Voltage Stability Analysis of Large Power System, University of Canada,1992. . đánh giá hiệu quả các phương pháp điều chỉnh đảm bảo chất lượng điện áp và ổn định tĩnh của hệ thống điện, đồng thời đề xuất các biện pháp điều chỉnh mới. xuất các biện pháp điều chỉnh mới nhằm nâng cao chất lượng điện áp và khả năng ổn định tĩnh của hệ thống điện trên. Summary Small sign Stability and