Phân tích an toàn lưới điện 110kv khu vực tỉnh quảng nam giai đoạn 2021 2030 (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ VÕ ĐỨC BÌNH PHÂN TÍCH AN TỒN LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2021-2030 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 852020100.00 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2022 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: GS TS Lê Kim Hùng Phản biện 1: TS Hạ Đình Trúc Phản biện 2: TS Vũ Phan Huấn Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành Kỹ thuật Điện họp Trường Đại học bách khoa vào ngày 19 tháng 02 năm 2022 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Quảng Nam tỉnh có kinh tế phát triển động khu vực miền Trung Tây Nguyên Nhờ chủ trương thu hút đầu tư, ngày có nhiều nhà đầu tư rót vốn đầu tư vào khu vực này, làm cho nhu cầu điện tăng trưởng mức cao Việc đảm bảo cung cấp điện ổn định, liên tục phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội địa phương thách thức lớn đơn vị phân phối điện địa bàn Trong đó, việc đảm bảo lưới điện 110kV vận hành an toàn liên tục có ý nghĩa định Với đặc thù tỉnh có diện tích tương đối lớn, kinh tế phát triển nhộn nhịp phía Đơng với phát triển mạnh khu công nghiệp nở rộ loại hình kinh doanh dịch vụ làm cho nhu cầu phụ tải tăng cao, có nhiều khu vực tăng đột biến Ngược lại, phụ tải khu vực phía Tây chậm phát triển việc phát triển nguồn thủy điện mạnh Trong đó, lưới điện 110kV chậm đầu tư, chưa theo kịp phát triển phụ tải Qua q trình vận hành lưới điện 110kV Cơng ty Điện lực Quảng Nam cho thấy có trường hợp đường dây trạm biến áp tải Việc bổ sung thêm TBA 110kV thời gian tới làm tăng nguy tải số đường dây Ngồi ra, giai đoạn cuối năm 2020, có 160MWp điện lượng mặt trời mái nhà đưa vào vận hành, làm thay đổi phân bố công suất hệ thống Để đảm bảo lưới điện 110kV vận hành an toàn liên tục, cần phải tổ chức phân tích an tồn lưới điện để xem xét nguy ảnh hưởng đến việc vận hành an toàn hệ thống triển khai giải pháp phòng ngừa Trước thực tế đó, học viên chọn đề tài “Phân tích an tồn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 20212030” cho luận văn tốt nghiệp THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, tính tốn chỉnh định mơ đặc tính hoạt động rơle bảo vệ khoảng cách đường dây 500kV Thạnh Mỹ – Đà Nẵng nhằm mục đích nắm rõ đặc tính hoạt động, sơ đồ logic thực tính tốn số trường hợp cố để mô làm việc rơle kỹ thuật số bảo vệ khoảng cách Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 20212030, có xét đến năm 2035 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Các cố ngẫu nhiên lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 - Chế độ vận hành Nghiên cứu việc tính tốn chỉnh định cho rơle kỹ thuật số bảo vệ khoảng cách cho đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng, mô đặc tính hoạt động chức bảo vệ khoảng cách rơle cho trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ vùng bảo vệ Matlab để phân tích đánh giá bảo vệ Mục tiêu nhiệm vụ đề tài - Mục tiêu: Xác định cố có nguy gây an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam đề xuất giải pháp phòng ngừa - Nhiệm vụ: + Nghiên cứu phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện + Nghiên cứu tổng quan lưới điện 110kV giai đoạn 2021-2030 tình hình vận hành hệ thống + Xây dựng mơ hình lưới điện 110 kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 phần mềm máy tính thực tốn phân THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội tích an toàn hệ thống + Xác định danh sách cố có nguy gây an tồn hệ thống đề xuất giải pháp phòng ngừa Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: Việc nghiên cứu đề tài giúp nắm bắt phương pháp phân tích an tồn hệ thống điện, áp dụng chương trình máy tính phân tích an tồn hệ thống điện - Tính thực tiễn: + Kết đề tài tài liệu bổ sung, làm sở để xem xét điều chỉnh bổ sung quy hoạch lưới điện 110kV thời gian tới; xem xét điều chỉnh tiến độ đầu tư xây dựng lưới điện để đáp ứng nhu cầu thực tế nâng cao độ tin cậy cung cấp điện + Là tài liệu hỗ trợ cho công tác lập phương thức vận hành hệ thống lưới điện 110kV Đặt tên đề tài Từ lý nêu trên, đề tài chọn có tên là: "Phân tích an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030" Bố cục luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan phân tích an tồn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 Chương 2: Phân tích an tồn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam Chương 3: Các giải pháp nâng cao khả an toàn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 Kết luận THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH AN TỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2021-2030 1.1 Các phương pháp phân tích an tồn hệ thống điện 1.1.1 Tổng quan phân tích an tồn hệ thống điện Duy trì hệ thống điện có khả vận hành tin cậy có ý nghĩa quan trọng việc đảm bảo cung cấp điện ổn định, liên tục cho khách hàng Các hệ thống điện thực tế thường có cấu trúc phức tạp có nhiều biến đổi tính chất khơng ổn định phụ tải thiết bị Nhiệm vụ người điều hành hệ thống phải giữ cho hệ thống vận hành giới hạn an tồn cho phép Khi có thay đổi hệ thống (sự cố), người điều hành hệ thống phải đưa giải pháp phòng ngừa để tái lập tình trạng an tồn cho hệ thống thời gian ngắn, giảm nguy xuất tình nguy hiểm cho hệ thống 1.1.2 Các phương pháp phân tích an tồn hệ thống điện Việc phải duyệt qua tất cố có khả xảy phân tích mức độ nguy hiểm cố yêu cầu phải thực khối lượng công việc lớn nhiều thời gian, đặc biệt hệ thống lớn Mục tiêu tốn phân tích an tồn dự báo cố nghiêm trọng xảy để có giải pháp phịng ngừa Có thể mơ tả toán tổng quát lưu đồ sau: THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Bắt đầu Lập danh sách cố, Xét cố Phân tích nhanh cố thuật tốn Sự cố khơng nguy hiểm cố nguy hiểm Đưa vào danh sách dự cố nguy hiểm Còn cố danh sách hết Phân tích đầy đủ cố nguy hiểm Xuất danh sách cố gây an toàn hệ thống Kết thúc Hình 1.2: Lưu đồ phân tích an tồn tổng qt Đã có nhiều phương pháp nghiên cứu tốn phân tích an tồn, tập trung hai nhóm phương pháp: phương pháp xếp (phương pháp tường minh) phương pháp đánh giá trạng thái (phương pháp ẩn) 1.1.2.1 Nhóm phương pháp xếp Phương pháp xếp thực qua thuật toán sau: THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Bắt đầu Xác định số PI cố Sắp xếp danh sách cố theo thứ tự PI giảm dần, xác định ngưỡng PI an toàn Duyệt qua danh sách cố, cố có PI lớn Thuật tốn phân bổ cơng suất đầy đủ So sánh giới hạn vượt ngưỡng an toàn Trong giới hạn an toàn Lớn Đưa vào danh sách dự cố an toàn PI > ngưỡng an toàn Nhỏ Xuất danh sách cố gây an toàn hệ thống Kết thúc Hình 1.3: Thuật tốn phân tích an toàn theo phương pháp xếp THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 1.1.2.2 Nhóm phương pháp đánh giá trạng thái Ý tưởng phương pháp thực bước lặp nhanh đánh giá trạng thái sau cố để xác định cố có cần phải thực thêm phép tính phân bổ cơng suất đầy đủ hay không Phương pháp giúp cải thiện tốc độ tính tốn, sử dụng lời giải xấp xỉ phần mà không cần đến xếp Một số phương pháp đánh giá trạng thái nghiên cứu sau: * Phương pháp tính tốn phân bố công suất phần (1P-1Q) * Phương pháp hệ số chuyển tải * Phương pháp mở rộng vùng Các phương pháp nghiên cứu thời gian dài áp dụng nhiều thực tiễn Nhiều phần mềm phân tích an tồn áp dụng phương pháp giải tốn phân tích an tồn hệ thống điện phổ biến thương mại hóa rộng rãi 1.2 Hiện trạng lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam năm 2021 1.2.1 Về nguồn điện Lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam cung cấp điện từ lưới điện 500kV (500kV Đà Nẵng 500kV Dốc Sỏi), lưới 220kV (Trạm 220kV Tam Kỳ 220kV Thạnh Mỹ) nhận nguồn từ nhà máy thủy điện nối cấp 110kV 1.2.2 Về lưới điện phân phối 110kV Trên địa bàn tỉnh Quảng Nam có 16 TBA 110kV với 24 MBA tổng công suất lắp đặt 871 MVA, phân bố chủ yếu dọc khu vực đồng trung du phía Đơng Về đường dây 10kV: gồm 22 đoạn đường dây kết nối từ nhà máy điện TBA truyền tải đến TBA phụ tải 110kV với tổng chiều dài 303km Hầu hết đường dây mạch đơn, đưa vào vận hành thời gian THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội dài 1.2.3 Biểu đồ phụ tải lưới điện Thời tiết tỉnh Quảng Nam có mùa tương đối rõ rệt phụ tải điện có biến động theo mùa lớn Theo đó, phụ tải tăng cao vào mùa nắng giảm thấp mùa đông Tuy nhiên, vào mùa mưa, lượng nước hồ nhiều nên nhà máy thủy điện phát công suất tối đa, tăng cao so với mùa nắng Do đó, tốn phân tích an tồn cần phân tích theo biểu đồ phụ tải điển hình theo mùa để đánh giá hết nguy tiềm ẩn hệ thống 1.3 Dự báo phụ tải tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 Trên sở mơ hình số liệu dự báo phụ tải giai đoạn 20162025 có xét đến 2035 Viện Năng lượng, học viên rà sốt điều chỉnh thơng số đầu vào thành phần phụ tải, cập nhật quy hoạch phát triển địa phương địa bàn tỉnh điều chỉnh số liệu dự báo phụ tải giai đoạn 2021-2030, có xét đến năm 2035 sau: Năm TT Tiêu chí Điện thương phẩm (tr.kWh) 2.227 3.352 4.760 7.321 Pmax (MW) 417 654 929 1.273 Tỉ lệ tổn thất 4.5% 4,2 3,9 3.6 2021 2025 2030 2035 1.4 Kế hoạch phát triển lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 Để đáp ứng nhu cầu điện phục vụ phát triển kinh tế xã hội địa phương, bước nâng cao độ tin cậy cung cấp điện giảm tổn thất điện năng, lưới điện 110kV phải xây dựng phù hợp với phát triển phụ tải yêu cầu ngày cao xã hội Trên sở quy hoạch lưới điện 110kV duyệt, đề xuất hiệu chỉnh bổ sung UBND tỉnh Quảng Nam (chưa duyệt), học viên tổng hợp khối lượng xây dựng bổ sung để hình thành lưới điện 110kV đến THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 10 CHƯƠNG PHÂN TÍCH AN TỒN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG NAM 2.1 Các phần mềm phân tích an tồn lưới điện Trong phần học viên giới thiệu phần mềm phân tích an tồn tồn thông dụng: phần mềm CONUS, phần mềm Power System Simulator for Engineering, phần mềm Power World Simulator Học viên chọn phần mềm Power World Simulator để giả toán luận văn 2.2 Phân tích an tồn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2021 2.2.1 Xây dựng mơ hình hệ thống Trên sở sơ đồ kết lưới bản, thông số đường dây, TBA số liệu phụ tải năm 2021, học viên xây dựng mơ hình lưới điện 110kV khu vực Quảng Nam phần mềm PW để thực tốn phân tích an tồn 2.2.2 Các nhận xét Với mơ hình hệ thống chế độ kết lưới số liệu phụ tải mùa khô, thông số hệ thống nằm giới hạn cho phép, cụ thể sau: - Hệ thống nguồn đảm bảo cung cấp cho phụ tải, số nhà máy điện phát lên lưới điện truyền tải Cụ thể: + Cụm nhà máy Khe Diên, Nông Sơn Sông Côn phát ngược công suất trạm biến áp 500kV Đà Nẵng qua đường dây 110kV Đại Đồng- 110kV Đại Lộc- 500kV Đà Nẵng + Cụm nhà máy thủy điện ZaHung, Sông Bung 5, Sông Bung phần công suất thủy điện Sông Côn phát công suất lên lưới truyền tải qua trạm biến áp 220kV Thành Mỹ - Điện áp số có giảm khơng đáng kể THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 11 (