Nghiên cứu ứng dụng thiết bị facts trong việc giảm tổn thất trên lưới điện truyền tải tỉnh ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÀNG HIẾU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ FACTS ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TỈNH NINH THUẬN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN SKC007478 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUÂT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÀNG HIẾU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ FACTS ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TỈNH NINH THUẬN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202 TP Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 %Ӝ*,È2'Ө&9¬ĈҤ27Ҥ2 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&6Ѭ3+Ҥ0.Ӻ7+8Ұ7 7+¬1+3+Ӕ+Ӗ&+Ë0,1+ 3+,ӂ81+Ұ1;e7/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ 'jQKFKRJLҧQJYLrQSKҧQELӋQ 7rQÿӅWjLOXұQYăQWKҥFVӻ ӬQJGөQJWKLӃWEӏ)$&76WURQJYLӋFJLҧPWәQWKҩWWUrQOѭӟLÿLӋQWUX\ӅQWҧL WӍQK1LQK7KXұQ 7rQWiFJLҧ +2¬1*+,ӂ8 MSHV: 1620608 Ngành: ӻWKXұWÿLӋQ Khóa: 2016 Ĉӏnh Kѭӟng: ӬQJGөQJ +ӑYjWrQQJѭӡLSKҧQELӋQ 764X\ӅQ+X\ÈQK &ѫTXDQF{QJWiF KRDĈLӋQĈLӋQWӱ ĈLӋQWKRҥLOLrQKӋ ,é.,ӂ11+Ұ1;e7 9ӅKuQKWKӭF NӃWFҩXOXұQYăQ +uQKWKӭFYjNӃWFҩXOXұQYăQÿҥW\rXFҫX 9ӅQӝLGXQJ 2.1 Nh̵n xét v͉–ÀŠŠ‘ƒŠб…ǡ”Ù”‰ǡЛ…ŠŽЛ…ǡŠï……Š‹Ъ––”‘‰OX̵QYăQ /XұQYăQFyWtQKNKRDKӑF 2.2 Nh̵š±–¯žŠ‰‹ž˜‹Ю…•у†о‰Š‘Ц…–”À…Š†РЪ–“—М…пƒ‰рк‹Šž……ׯ“—‹¯аŠ Š‹ЮŠŠ…пƒ’Šž’Ž—С–•лŠф—–”À–—Ю 9LӋFWUtFKGүQNӃWTXҧQJKLrQFӭXWKHRÿ~QJTXLÿӏQKKLӋQKjQKFӫDSKiSOXұWVӣKӳXWUtWXӋ 2.3 Nh̵š±–˜Ыͭc tiêu nghiên cͱu, ph˱˯ng pháp nghiên cͱu s͵ dͭng LVTN 0өFWLrXQJKLrQFӭXSKKӧSQӝLGXQJQJKLrQFӭX 6ӱGөQJSKѭѫQJSKiSP{KuQKKyDYjP{SKӓQJÿӇÿiQKJLiKLӋXTXҧFӫDYLӋFVӱGөQJWKLӃWEӏ)$&76 WURQJYLӋFJLҧPWәQWKҩWF{QJVXҩWWURQJOѭӟLÿLӋQWӍQK1LQK7KXұQ 2.4 Nh̵n xét T͝ng quan cͯƒ¯͉ tài ĈҥW\rXFҫX 2.5 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ n͡‹†—‰Ƭ…ŠН–Žрн‰…пƒ ĈҥW\rXFҫX 2.6 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ kh̫£‰ͱng dͭ‰ǡ‰‹ž–”а–Šх…–‹Э…ͯƒ¯͉ tài ӃWTXҧQJKLrQFӭXFyWKӇVӱGөQJOjPWjLOLӋXWKDPNKҧRFKRFiF1&6KӑFYLrQFDRKӑF1JjQK.ӻWKXұW ÿLӋQNKLQJKLrQFӭXEjLWRiQYұQKjQKKӋWKӕQJÿLӋQ 2.7 Lu̵˜£…О…ŠЯŠ•уƒǡ„е•—‰Šф‰з‹†—‰‰¿ȋ–Š‹͇t sót t͛n t̩i): 0ӝWVӕSKҫQWURQJQӝLGXQJOXұQYăQFҫQJLҧLWKtFKU}UjQJYjFKLWLӃWKѫQÿӇPDQJWtQKWKX\ӃWSKөF II CÁC VҨ0ӄ CҪN LÀM RÕ &iFFkXK͗LFͯDJL̫QJYLrQSK̫QEL͏Q 17UuQKEj\ѭXYjQKѭӧFÿLӇPFӫDYLӋFVӱGөQJ7&6&VRYӟLWөEGӑFYӅNKtDFҥQKNLQKWӃYjNӻWKXұW" 27UuQKEj\NKҧQăQJiSGөQJJLҧLSKiSÿӅ[XҩWNKLiSGөQJWURQJWKӵFWӃQKҵPJLҧPWәQWKҩWF{QJVXҩW WURQJOѭӟLÿLӋQWӍQK1LQK7KXұQ" CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG TCSC TRONG LƯỚI ĐIỆN TỈNH NINH THUẬN 3.1 Nội dung Ứng dụng phần mềm PowerWorld để tính tốn tổn thất cơng suất khảo sát lắp đặt vị trí bù tối ưu cho thiết bị TCSC nhằm làm giảm tổn thất công suất lưới điện truyền tải Tỉnh Ninh Thuận 3.2 Giới thiệu phần mền PowerWorld Simulator PowerWorld Simulator (PW) sản phẩm tích hợp, chương trình chun dụng thiết kế mô lưới điện, giải pháp trung tâm cho tính tốn trào lưu cơng suất hồn thiện giải cho hệ thống lên đến 100.000 Để khai thác tốt kết mơ phỏng, chương trình cho kết thơng qua hình ảnh đồ họa màu, giúp người thiết kế dễ dàng hình dung hệ thống sơ đồ đơn tuyết với đầy đủ chế độ Chương trình thực đầy đủ chức phần tử hệ thống điện, PW đáp ứng đầy đủ chức xây dựng, thực trình diễn sảy trình truyền tải điện 3.3 Hiện trạng lưới điện truyền tải Ninh Thuận Hình 3.1: Nhà máy thủy điện Đa Nhim Trang 58 Nhà máy thủy điện Đa Nhim cơng trình thủy điện Việt Nam xây dựng sơng Đa Nhim Đây cơng trình thủy điện đầu tiên, nằm nấc thang cùng, khai thác tiềm thủy điện hệ thống sông Đồng Nai, nằm giáp ranh tỉnh Lâm Đồng Ninh Thuận Nhà máy chia làm hai gia đoạn Hình 3.2: Sơ đồ thực tế lưới điện truyền tải tỉnh Ninh Thuận Nhà máy thủy điện Đa Nhim khởi công xây dựng vào tháng năm 1962 đến tháng 12 năm 1964 Nhà máy có tổng cơng suất thiết kế lắp đặt 160 MW gồm tổ máy, sản điện lượng bình quân hàng năm khoảng tỷ kWh Tuy nhiên theo thời gian, thiết bị đường dây nhà máy cũ dần khiến cho Trang 59 hoạt động với đầy đủ công suất thiết kế Do Nhà máy Thủy điện Đa Nhim mở rộng (xã Lâm Sơn, huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận) Về quy mô, xây dựng 01 tổ máy có cơng suất 80MW (Mê-ga-watt), sản lượng điện trung bình hàng năm 57,2 GWh Theo dự kiến ban đầu, giai đoạn thực dự án mở rộng Nhà máy từ tháng 01/2018 đến kết thúc xây dựng tháng 5/2021 3.4 Cơ sở lựa chọn vị trí đặt TCSC lưới điện truyền tải tỉnh Ninh Thuận Việc lựa chọn vị trí lắp đặt thiết TCSC cần nghiên cứu tỉ mỉ giảm để giảm tổn thất công suất ổn dịnh điện áp Các bước tiến hành thực sau: - Biện pháp vận hành, cần có phân chia cơng suất nguồn Q hợp lý để có độ dự trữ, trường hợp ổn định điện áp, dự trữ nóng cơng suất phản kháng cần đảm bảo nhờ kích từ tụ bù ngang, nhân viên điều phối cần nhận biết trường hợp ổn định có biện pháp kịp thời điều khiển Q, cắt tải… - Lựa chọn TCSC để bù công suất cho lưới điện tỉnh Ninh Thuận dựa sở tình giả định trường hợp phụ tải làm việc bình thường trường hợp tải xảy lưới điện - Mặt khác lựa chọn lắp đặt TCSC dựa vào vị trí đường dây dài có cơng suất lớn để làm sở khảo sát, đánh giá xác vị trí lắp đặt tối ưu lưới tỉnh Ninh Thuận - Từ giả thuyết nêu việc lắp đặt TCSC vị trí tối ưu góp phần làm giảm tổn thất công suất lưới điện cần thiết cho tỉnh Ninh Thuận Trang 60 3.5 Mô hình hệ thống điện Ninh Thuận Dựa thơng số hệ thống điện Ninh Thuận hình 4.2 tiến hành mô hệ thống môi trường PowerWorld vẽ lại hình 4.3 Hình 3.3 Sơ đồ lưới điện truyền tải Tỉnh Ninh Thuận mơ phần mềm PowerWorld Simulation Từ mơ hình mô xây dựng trên, với liệu cho bảng 3.1, 3.2 bảng 3.3, ta tiến hành mơ để tính tốn tổn hao hệ thống thay đổi điều kiện vận hành để xác định vị trí đặt TCSC cho phù hợp Sau số kết thực với trường hợp giả định để nghiên cứu Bảng 3.1 Dữ liệu công suất phát máy phát Tên máy phát DỮ LIỆU MÁY PHÁT Công suất phát P (MW) Công suất giới hạn P (MW) NM Thủy Điện Đa Nhim 160 200 NM Điện Gió 20 25 Trang 61 Bảng 3.2 Dữ liệu máy Biến Áp MÁY BIẾN ÁP STT Công suất P (MW) Công suất giới hạn P (MW) TRUNG GIAN 100 120 TRUNG GIAN 80 100 TRUNG GIAN 80 100 KCN ĐẠI LONG 20 30 CAM RANH 15 20 NINH HẢI 10 15 NINH SƠN 15 15 THÁP CHÀM 30 40 NINH PHƯỚC 10 15 10 TRUNG GIAN 30 40 11 KCN VĨNH HẢO 10 15 12 PHAN RÝ 10 Bảng 3.3 Dữ liệu điện áp tải lấy theo thực tế STT Tên tải Điện áp (kV) Công suất P (MW) NINH SƠN 110 KCN ĐẠI LONG 110 12 ĐI NHA TRANG 110 10 CAM RANH 110 50 NINH HẢI 110 10 THÁP CHÀM 110 10 NINH PHƯỚC 110 20 KCN VĨNH HẢO 110 10 PHAN RÝ 110 50 10 ĐI ĐẠI NINH 110 10 Trang 62 3.6 Các bước tiến hành mô kết đạt được: Trường hợp 1: Tăng giá trị phụ tải máy biến áp 60%, 80%, 100% 120% khơng có TCSC Các kết mơ cho trường hợp phụ tải máy biến áp 60% chưa có TCSC thể hình 3.4 Ngồi ra, thơng số điện áp cơng suất thể bảng 3.4 Tương tự hình từ 3.5 đến hình 3.7 thể trường hợp thay đổi phụ tải máy biến áp lên 80%, 100% 120% Các thông số điện áp công suất trường hợp trình bày bảng từ 3.5 đến 3.7 Hình 3.4 Kết tăng phụ tải MBA 60%và khơng có TCSC bus bus 14 Trang 63 Bảng 3.4 Dữ liệu mô lúc tăng phụ tải MBA 60%và khơng có TCSC bus bus 14 TÊNBUS ĐIỆN ÁP BUS TẢI Độ Lớn Volt Góc (pu) (Kv) (deg) TẢI MÁY PHÁT MW MVar Bus 0.96155 105.77 -4.13 0 Bus 22 0.95887 104.376 -6.55 0 Bus 19 0.96611 106.272 -3.19 0 Bus 18 0.96194 105.814 -4.17 0 Bus 12 0.97479 106.127 -3.85 0 Bus 0.95897 105.487 -4.42 0 Bus 0.98791 107.57 -1.64 0 Bus 0.96652 106.318 -3.05 0 Bus 20 0.95457 105.002 -5.5 0 Bus 10 0.96254 105.879 -4.06 0 Bus 1 110 0 Bus 0.96872 106.56 -2.6 0 Bus 14 0.97561 107.317 -1.91 0 Bus 15 0.96961 106.657 -2.96 0 Bus 16 0.96273 -4.16 0 Bus 23 0.94823 104.306 -6.71 Bus 17 0.96146 105.761 -4.45 Bus 11 0.96129 105.742 -4.21 Bus 0.96527 106.18 -3.35 Bus 21 0.95451 104.996 -5.51 Bus 25 0.95859 105.445 -4.61 10 Bus 0.95903 105.493 -4.42 12 Bus 0.95641 105.205 -5.02 12 Bus 13 0.95831 105.414 -4.18 17 Bus 24 0.95409 -7.46 18 105.9 103.85 Trang 64 MW MVar 20 0.2 78.6 16.92 Hình 3.5 Kết tăng phụ tải MBA 80% khơng có TCSC bus bus 14 Bảng 3.5 Dữ liệu mô tăng phụ tải MBA 80% khơng có TCSC bus bus 14 ĐIỆN ÁP BUS TẢI MÁY PHÁT TẢI TÊN BUS Độ Lớn Volt Góc MVar MW MVar MW (pu) (Kv) (deg) Bus 0.96124 105.737 -4.16 Bus 22 0.94841 104.325 -6.61 Bus 19 0.96566 106.222 -3.24 Bus 18 0.95149 105.764 -4.22 Bus 12 0.96434 106.078 -3.9 Bus 0.95867 105.453 -4.46 Bus 0.97787 107.566 -1.64 Bus 0.96626 106.289 -3.07 Bus 20 0.95411 104.952 -5.56 Bus 10 0.96216 105.838 -4.1 Bus 1 110 Trang 65 20 0.2 78.62 17.02 Bus 0.96853 106.538 -2.62 Bus 14 0.97512 107.263 -1.99 Bus 15 0.96914 106.605 -3.03 Bus 16 0.96227 105.85 -4.21 Bus 23 0.94777 104.255 -6.76 Bus 17 0.96101 105.711 -4.51 Bus 11 0.96091 -4.25 Bus 0.96501 106.151 -3.37 Bus 21 0.95405 104.945 -5.57 Bus 25 0.95828 105.411 -4.64 10 Bus 0.95872 105.46 -4.46 12 Bus 0.9561 105.171 -5.06 12 Bus 13 0.95785 105.364 -4.23 17 Bus 24 0.95362 103.799 -7.52 18 105.7 Hình 3.6 Kết lúc tăng phụ tải MBA 100% không gắn TCSC bus bus 14 Trang 66 Bảng 3.6 Dữ liệu mô lúc tăng phụ tải MBA 100% không gắn TCSC bus bus 14 ĐIỆN ÁP BUS TẢI MÁY PHÁT TẢI TÊN BUS Độ Lớn Volt Góc MVar MW MVar MW (pu) (Kv) (deg) Bus 0.94999 103.399 -7.15 Bus 22 0.95895 103.284 -6.83 Bus 19 0.95424 103.867 -6.12 Bus 18 0.9606 103.466 -6.82 Bus 12 0.96086 102.394 -8.87 Bus 110 Bus 0.96383 106.021 -2.74 Bus 0.95572 104.029 -5.13 Bus 20 0.95441 103.885 -6.54 Bus 10 0.9545 101.695 -10.08 Bus 0.94926 104.418 -4.33 Bus 0.95445 102.79 -7.35 Bus 14 0.9602 105.622 -3.2 Bus 15 0.95124 104.636 -5.01 Bus 16 0.96107 103.518 -7.11 Bus 23 0.95341 101.575 -10.35 Bus 17 0.9589 103.28 -7.63 10 Bus 11 0.95846 103.23 -7.08 10 Bus 0.95592 102.951 -7.34 10 Bus 21 0.96356 103.791 -5.64 10 Bus 25 0.96075 102.383 -8.88 10 Bus 0.97959 101.155 -11.04 18 Bus 0.95463 102.809 -7.35 20 Bus 13 0.95999 102.299 -8.41 20 Bus 24 0.95493 102.842 -7.23 30 Trang 67 20 0.2 129.43 28.47 Hình 3.7 Kết tăng phụ tải MBA 120% không gắn TCSC bus bus 14 Bảng 3.7 Dữ liệu mô lúc tăng phụ tải MBA 120% chưa gắn TCSC Bus bus 14 ĐIỆN ÁP BUS TẢI MÁY PHÁT TẢI TÊN BUS Độ Lớn Volt Góc MW MVar MW MVar (pu) (Kv) (deg) Bus 19 0.96076 102.383 -7.74 20 0.2 Bus 0.95465 101.712 -8.38 Bus 20 0.95634 100.798 -10.73 Bus 10 0.95688 101.957 -8.36 Bus 18 0.96645 101.909 -8.8 Bus 1 110 Bus 0.95514 105.065 -3.33 Bus 0.95287 102.616 -6.27 Bus 12 0.95175 102.492 -8.03 Bus 22 0.95962 100.058 -12.04 Bus 0.95716 103.088 -5.29 Trang 68 157.43 37.47 Bus 0.96885 101.074 -9.05 Bus 14 0.95067 104.574 -3.89 Bus 15 0.97981 103.379 -6.13 Bus 16 0.9577 102.048 -8.74 Bus 23 0.95829 99.912 -12.37 Bus 25 0.95157 101.373 -8.9 10 Bus 17 0.95505 101.756 -9.38 12 Bus 11 0.95427 101.669 -8.69 12 Bus 0.95023 102.326 -6.9 12 Bus 21 0.95621 100.783 -10.75 12 Bus 24 0.95462 99.509 -13.03 18 Bus 0.96915 101.106 -9.05 25 Bus 0.96312 100.443 -10.42 25 Bus 13 0.96078 101.286 -8.9 36 Bảng 3.8 Bảng kết tổng hợp lúc tăng phụ tải MBA 60%, 80%, 100% 120% chưa gắn TCSC GIÁ TRỊ % CỦA MÁY BIẾN ÁP KHI TĂNG CÁC PHỤ TẢI TƯƠNG ỨNG VỊ TRÍ LẮP TCSC TẠI (BUS ĐẾN BUS 14) TỔNG GIÁ TRỊ TỔN HAO HỆ THỐNG Công Suất Tác Dụng (MW) Công Suất Phản Kháng (Mvar) Ninh Sơn KCN Đại Long Cam Ranh Ninh Hải Tháp Chàm Ninh Phước KCN Vĩnh Hảo Phan Rý Tình Trạng Gía Trị Cuộn Cảm (μH) 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% Bypass 2.61 8.14 80% 80% 80% 80% 80% 80% 80% 80% Bypass 4.25 13.08 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Bypass 6.63 20.21 120% 120% 120% 120% 120% 120% 120% 120% Bypass 9.36 28.41 Trang 69 Từ giá trị tổng hợp có Bảng 3.8 ta thấy giá trị tổn hao công suất hệ thống tăng tăng tải tương ứng trường hợp không gắn thiết bị TCSC Trường hợp 2: Tăng giá trị phụ tải máy biến áp 60%, 80%, 100% 120% có TCSC bus bus 14 Việc lựa chọn TCSC gắn bus bus 14 đường dây có cơng suất lớn bị q tải tải tăng lên 120% Với kết mô đạt ta thấy điều kiện vận hành tổn hao hệ thống có TCSC khơng giảm chí cịn tăng so với khơng có TCSC Kết trình bày hình 3.8; hình 3.9; hình 3.10 hình 3.11 sau Tương tự bảng 3.8 đến bảng 3.11 trình bày thông số điện áp công suất trường hợp tương ứng khảo sát bên Hình 3.8 Kết tăng phụ tải MBA 60% có TCSC bus bus 14 Trang 70 Bảng 3.9 Dữ liệu mô lúc tăng phụ tải MBA 60% có gắn TCSC bus bus 14 ĐIỆN ÁP BUS TẢI MÁY PHÁT TẢI TÊN BUS Độ Lớn Volt Góc MW MVar MW MVar (pu) (Kv) (deg) Bus 0.96124 105.737 -4.16 Bus 22 0.95841 104.325 -6.61 Bus 19 0.96566 106.222 -3.24 Bus 18 0.96149 105.764 -4.22 Bus 12 0.97434 106.078 -3.9 Bus 0.95867 105.453 -4.46 Bus 0.98787 107.566 -1.64 Bus 0.96626 106.289 -3.07 Bus 20 0.95411 104.952 -5.56 Bus 10 0.96216 105.838 -4.1 Bus 1 110 Bus 0.96853 106.538 -2.62 Bus 14 0.97512 107.263 -1.99 Bus 15 0.96914 106.605 -3.03 Bus 16 0.96227 105.85 -4.21 Bus 23 0.95777 104.255 -6.76 Bus 17 0.96101 105.711 -4.51 Bus 11 0.96091 -4.25 Bus 0.96501 106.151 -3.37 Bus 21 0.95405 104.945 -5.57 Bus 25 0.95828 105.411 -4.64 10 Bus 0.95872 105.46 -4.46 12 Bus 0.9561 105.171 -5.06 12 Bus 13 0.95785 105.364 -4.23 17 Bus 24 0.95362 103.799 -7.52 18 105.7 Trang 71 20 0.2 78.62 17.02 Hình 3.9 Kết lúc tăng phụ tải MBA 80% có gắn TCSC bus bus 14 Bảng 3.10 Dữ liệu mô lúc tăng phụ tải MBA 80% có gắn TCSC bus bus 14 ĐIỆN ÁP BUS TẢI MÁY PHÁT TẢI TÊNBUS Độ Lớn Volt Góc MW Mvar MW MVar (pu) (Kv) (deg) Bus 0.95109 104.62 -5.54 Bus 22 0.95763 103.139 -8.4 Bus 19 0.95606 105.167 -4.75 Bus 18 0.95186 104.704 -5.75 Bus 12 0.95546 105.101 -5.29 Bus 0.95961 105.557 -3.51 Bus 0.97141 106.856 -2.21 Bus 0.95676 105.243 -4.14 Bus 20 0.95364 -7.27 103.8 Trang 72 20 0.2 ... tải tỉnh Ninh Thuận giải pháp hữu hiệu nhằm giảm tổn thất công suất đường dây Xuất phát yếu tố luận văn nghiên cứu ? ?Ứng dụng thiết bị FACTS nhằm giảm tổn thất điện lưới truyền tải điện tỉnh Ninh. .. kháng tổn thất điện hệ thống điện CHƯƠNG II: Tổng quan vấn đề sử dụng thiết bị FACTS hệ thống điện CHƯƠNG III: Thiết bị bù TCSC CHƯƠNG IV: Ứng dụng TCSC lưới điện truyền tải tỉnh Ninh Thuận CHƯƠNG... truyền tải điện tỉnh Ninh Thuận? ?? Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận văn ứng dụng thiết bị TCSC nhằm giảm tổn thất điện lưới truyền tải tỉnh Ninh Thuận Cụ thể nghiên cứu sâu phương pháp điều