Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng quan về lưới điện phân phối và nguồn điện phân tán; ảnh hưởng của việc kết nối lưới điện phân tán trong vận hành lưới điện phân phối; đánh giá ảnh hưởng của nguồn phân tán đến hệ thống bảo vệ rơle của đường dây 373E13.2 Lạng Sơn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Phân tích cố lưới phân phối có xét đến ảnh hưởng nguồn điện phân tán HỒ VIẾT HUY Ngành: Kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Minh Viện: Điện HÀ NỘI, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Phân tích cố lưới phân phối có xét đến ảnh hưởng nguồn điện phân tán HỒ VIẾT HUY Ngành: Kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Minh Chữ ký GVHD Viện: Điện HÀ NỘI, 2020 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BIÊN BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Hồ Viết Huy Đề tài luận văn: Phân tích cố Lưới phân phối có xét đến ảnh hưởng nguồn điện phân tán Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số SV: CB170162 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 30/10/2020 với nội dung sau: - Rà soát lỗi tả, format (số thứ tự mục, tiểu mục) - Rà soát cập nhật danh mục tài liệu tham khảo - Bổ sung nguồn trích dẫn tài liệu - Hiệu chỉnh lại số liệu nguồn điện phân tán tương ứng theo thực tế Ngày tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Nguyễn Quốc Minh Hồ Viết Huy CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN 1.1 Tổng quan lƣới điện phân phối 1.2 Khái niệm nguồn điện phân tán 1.2.1 Năng lượng mặt trời 1.2.2 Năng lượng địa nhiệt 1.2.3 Năng lượng nước: 1.2.4 Năng lượng gió: 1.2.5 Năng lượng sinh học: 1.2.6 Vai trò, hạn chế lượng tái tạo: 1.3 Hệ thống bảo vệ lƣới phân phối: 1.3.1 Rơle bảo vệ dòng: 1.3.2 Máy cắt tự đóng lại (Recloser): 10 12 13 14 14 16 24 CHƢƠNG 2: ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC KẾT NỐI LƢỚI ĐIỆN PHÂN TÁN TRONG VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 29 2.1 Các ảnh hƣởng lƣới điện tích hợp nguồn phân tán vào lƣới điện 29 2.1.1 Trạng thái ổn đinh kiểm soát ngắn mạch 29 2.1.2 Chất lượng điện 29 2.1.3 Điều khiển điện áp công suất phản kháng: 30 2.1.4 Tính ổn định khả DG để chống chịu nhiễu loạn: 30 2.1.5 Các vấn đề bảo vệ: 31 2.1.6 Cách ly chế độ vận hành cách ly: 31 2.2 Tác động nguồn điện phân tán tới hệ thống bảo vệ lƣới phân phối:32 2.2.1 Ảnh hưởng máy biến áp kết nối đầu nguồn điện phân tán 33 2.2.2 Mất nguồn phía cao MBA nối với hệ thống 35 2.2.3 Dòng điện cố từ nguồn điện phân tán 36 2.2.4 Sự gia tăng dòng điện chế độ ngắn mạch 37 2.2.5 Tác động đến hoạt động rơ le bảo vệ dòng 37 2.2.6 Tác động dến vận hành tự động đóng lại 38 2.3 Tác động đến việc cài đặt chỉnh định rơle 40 2.3.1 Vấn đề phối hợp bảo vệ 40 2.3.2 Vấn đề truyền tín hiệu có kết nối nguồn phân tán 43 2.4 Các vấn đề điện áp lƣới điện 44 2.4.1 Vấn đề điều chỉnh điện áp lưới điện 44 2.4.2 Đóng cắt cáctụ bù lưới điện 45 2.4.3 Điều khiển đóng cắt tụ bù điều khiển thời gian 46 i 2.4.4 Điều khiển đóng cắt tụ bù điều khiển điện áp 2.4.5 Các vấn đề sa tải phụ tải tần số thấp 2.4.6 Vấn đề với hòa đồng 46 46 47 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA NGUỒN PHÂN TÁN ĐẾN HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CỦA ĐƢỜNG DÂY 373E13.2 Lạng Sơn 49 3.1 Giới thiệu tổng quan lƣới điện lạng sơn: 3.1.1 Lưới điện 110kV 3.1.2 Lưới điện phân phối trung hạ áp 3.2 Hệ thống bảo vệ trang bị cho lộ đz 373e13.2: 3.3 Các kịch đề xuất tính tốn: 3.4 Ảnh hƣởng nguồn điện phân tán lƣới điện kịch 1: 3.5 Ảnh hƣởng nguồn điện phân tán lƣới điện kịch 2: 3.6 Kết luận: 3.7 Kiến nghị: 49 49 50 61 63 63 66 68 68 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Tình hình vận hành TBA 110kV địa bàn 50 Bảng 2: Tình hình vận hành ĐZ 110kV địa bàn 50 Bảng 3: Thống kê trạm điện trung, hạ áp hữu địa bàn tỉnh 51 Bảng 4: Thống kê lƣới điện trung, hạ áp hữu địa bàn tỉnh 52 Bảng 5: Tình hình mang tải tuyến dây trung áp tỉnh Lạng Sơn 53 Bảng 6: Tình hình cấp điện tuyến dây trung áp địa bàn 55 Bảng 7: Thống kê tình hình thực số độ tin cậy cung cấp điện giai đoạn 2016-2020 59 Bảng 8: Thống kê tình hình cố lƣới điện giai đoạn 2016-2020 61 iii DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 1: Lƣới phân phối trung áp ba pha Hình 2: Sơ đồ Lƣới điện phân tán nối với Hệ thống điện Hình 3: Cánh đồng lƣợng mặt trời sử dụng pin lƣợng Hình 4: Cánh đồng lƣợng mặt trời sử dụng gƣơng phản xạ Hình 5: Nguyên lý hoạt động nhà máy địa nhiệt điện 10 Hình 6: Thủy điện Sơn La 11 Hình 7: Cánh đồng lƣợng gió Bạc Liêu 12 Hình 8: Vòng đời nguyên liệu sinh học 14 Hình 9: Mơ hình đƣờng dây phân phối trung áp hình tia bảo vệ 15 Hình 10: Đặc tính thời gian tác động bảo vệ dòng 17 Hình 11: Nguyên tắc hpối hợp thời gian bảo vệ rơle dòng 20 Hình 12: Nguyên tắc bảo phối hợp thời gian bảo vệ theo đặc tính độc lập 21 Hình 13: Nguyên tắc bảo phối hợp thời gian bảo vệ theo đặc tính phụ thuộc 22 Hình 14: Đặc tính cắt nhanh bảo vệ q dịng cắt nhanh 23 Hình 15: Tác động chuỗi recloser 25 Hình 16: Thời gian đóng lặp lại theo chu kỳ recloser 26 Hình 17: Các đƣờng đặc tính tác động recloser 27 Hình 1: Sơ đồ nguồn điện phân tán kết nối với lƣới điện thông qua máy biến áp Y0/ Δ 33 Hình 2: Tự đóng lại tác động với cố vùng bảo vệ 38 Sơ đồ 1: Sơ đồ lƣới điện ĐZ 373E13.2 Lạng Sơn 62 iv LỜI MỞ ĐẦU Lƣới điện phân phối nƣớc ta trình xây dựng phát triển Khối lƣợng phụ tải khu vực năm tăng nhanh dẫn đến sở hạ tầng truyền tải khó đáp ứng đƣợc nhu cầu Các vấn đề Lƣới điện phân phối gặp phải trình phát triển: - Một số khu vực nằm xa điện lƣới quốc gia, mức đầu tƣ để đƣa điện lƣới đến lớn, khu vực khác nhu cầu sản xuất phát triển tăng nhanh khiến cho nguồn cung hữu chƣa đáp ứng tiêu kinh tế - kỹ thuật đặt - Do phải truyền tải khoảng cách xa, nên mức tổn thất điện năg lƣới điện phân phối lớn, chất lƣợng điện chƣa đƣợc đảm bảo - Khả ổn định điện áp độ dự trữ ổn định nhiều hệ thống cung cấp điện mức thấp Các vấn đề giảm chất lƣợng độ tin cậy lƣới điện phân phối khu vực xa điện lƣới điện Quốc gia Để khắc phục tƣợng này, hệ thống điện cần tăng cƣờng công suất nguồn khả năg truyền tải đƣờng dây Điều dẫn đến vốn đầu tƣ lớn thiếu hiệu mặt kinh tế Do đó, việc phát triển nguồn cung cấp lƣợng nhỏ chỗ để cấp điện cho phụ tải, giảm áp lực nguồn điện cho Lƣới điện giải pháp mang lại nhiều hiệu Năng lƣợng tái tạo thƣờng tập trung số điều kiện địa hình phân bố theo điều kiện định nên phù hợp với mơ hình lƣới điện phân tán Do đặc điểm lƣợng tái tạo phải dựa vào điều kiện tự nhiên (mặt trời, gió, nƣớc) nên thƣờng khơng tập trung để có cơng suất lớn để phát lên lƣới giống nhƣ nhà máy Nhiệt điện lƣợng hạt nhân Vì thế, lƣợng tái tạo, mơ hình lƣới điện phân tán phù hợp để phát triển CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN 1.1 Tổng quan lƣới điện phân phối Lƣới điện tập hợp toàn đƣờng dây trạm biến áp kết nối với theo nguyên tắc định có chức truyền tải điện từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ Mỗi loại lƣới điện có đặc tính quy luật hoạt động khác Trên hệ thống điện Việt Nam, lƣới điện đƣợc chia làm loại chính: - Lƣới truyền tải 200kV÷500kV nối liền nhà máy điện với với nút phụ tải khu vực- trạm biến áp khu vực, tạo hệ thống điện quốc gia - Lƣới cung cấp khu vực 110kV, lấy điện từ trạm trung gian khu vực từ cao áp nhà máy điện cung cấp cho trạm trung gian địa phƣơng - Lƣới phân phối lƣới điện sau trạm biến áp trung gian địa phƣơng, kết nối trực tiếp với lƣới truyền tải để cấp điện tới phụ tải tiêu thụ Lƣới phân phối đƣợc chia thành: lƣới phân phối trung áp (6kV, 10kV, 22kV, 35 kV) lƣới phân phối hạ áp (380/220V) Lƣới điện phân phối trung áp (phạm vi nghiên cứu đề tài- sau gọi tắt lƣới điện phân phối- LPP) làm nhiệm vụ phân phối điện từ trạm trung gian (hoặc trạm khu vực nhà máy điện) cho phụ tải Lƣới phân phối có nhiệm vụ việc đảm bảo chất lƣợng phục vụ phụ tải gồm yêu cầu chính: chất lƣợng điện áp độ tin cậy cung cấp điện Các khối LPP là: - Trạm biến áp trung gian, biến đổi điện sơ cấp máy biến áp (MBA) cấp điện áp cao (110kV, 220kV) cấp cho LPP địa phƣơng, thƣờng đƣợc trang bị chuyển đổi đầu phân áp để nâng cao chất lƣợng điện áp mạng địa phƣơng - Lƣới phân phối trung áp đƣợc thiết kế dƣới dạng đƣờng dây khơng cáp ngầm , có cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV thiết kế phù hợp với địa hình khu vực, có nhiệm vụ cấp điện cho trạm biến áp phân phối hạ áp - Trạm biến áp phân phối hạ áp, với mật độ dày đặc lƣới phân phối, biến đổi điện từ cấp điện áp trung áp xuống cấp điện áp hạ áp (0,4kV) cấp điện trực tiếp cho phụ tải Trạm biến áp phân phối hạ áp xây dựng dƣới dạng trạm treo, trạm bệt, trạm hợp tùy theo công suất, yêu cầu phụ tải hạ áp 1.1.1 Các dạng lưới phân phối trung áp: a Lƣới phân phối trung áp pha dây Lƣới có dây pha, máy biến áp phân phối đƣợc cấp điện điện áp dây Đặc điểm lƣới có chạm đất pha, dòng chạm đất điện dung pha đất lớn xảy hồ quang lặp lại, tƣợng gây điện áp lớn ( đến 3,5 điện áp pha) làm hỏng cách điện đƣờng dây máy biến áp Để khắc phục ngƣời ta nối đất trung tính cuộn dây máy biến áp (gọi nối đất làm việc) Trung tính máy biến áp đƣợc nối đất theo cách sau đây: - Nối đất trực tiếp: Loại trừ tƣợng hồ quang lặp lại cách cắt đƣờng dây lúc chạm đất gây dòng ngắn mạch lớn Bất lợi cách nối đất dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy hại cho lƣới điện, nhiễu thông tin - Nối đất qua tổng trở: tổng trở điện trở hay điện kháng nhằm giảm dòng ngắn mạch xuống mức cho phép Nối đất qua cuộn dập hồ quang: điện kháng cuộn dập hồ quang ( gọi cuộn Petersen) tạo dòng điện cảm triệt tiêu dòng điện điện dung chạm đất làm cho dòng điện tổng qua điểm chạm đất nhỏ đến mức không gây hồ quang lặp lại Do chạm đất pha lƣới điện vận hành đƣợc 101 102 2.5 Tính tốn ngắn mạch điểm nút trƣờng hợp có nguồn phân tán hòa lƣới kịch 103 104 105 106 2.6 Tính tốn ngắn mạch điểm nút trƣờng hợp có nguồn phân tán kịch 107 108 109 110 111 112 113 114 115 ... HƢỞNG CỦA VIỆC KẾT NỐI LƢỚI ĐIỆN PHÂN TÁN TRONG VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Các ảnh hƣởng lƣới điện tích hợp nguồn phân tán vào lƣới điện Việc kết nối nguồn phân tán vào mạng lƣới điện phân phối. .. điện phân tán 2.2.1 Ảnh hưởng máy biến áp kết nối đầu nguồn điện phân tán Việc lựa chọn máy biến áp nguồn điện phân tán kết nối với lƣới điện có ảnh hƣởng định đến việc nguồn điện phân tán tƣơng... vực đến TBA nguồn điện phân tán hay đến nguồn điện phân tán để ngắt nguồn điện phân tán khỏi lƣới điện Tại số nơi, ngƣời ta sử dụng rơ le bảo vệ điện áp thấp trạm biến áp nguồn điện phân tán