untitled SVTH ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD PHẠM VĨNH LONG TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP POWER STATION VÀO GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN I TÌM HIỂU PHẦN MỀM ETAP Ứng dụng Khảo sát và phân tích một hệ thống điện li[.]
SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP POWER STATION VÀO GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN I TÌM HIỂU PHẦN MỀM ETAP Ứng dụng : Khảo sát phân tích hệ thống điện liên tuyết với nhiều nguồn cung cấp Phân tích phân bố cơng suất hệ thống điện : tính tốn phân bố cơng suất, tổn thất đường dây , tải đường dây, hệ số cơng suất tải Phân tích ngắn mạch hệ thống điện : chế độ ngắn mạch đối xứng , không đối xứng, ngắn mạch pha chạm đất , hai pha chạm đất hay hai pha với Tính tốn dịng ngắn mạch Xây dựng sơ đồ sợi hệ thống điện cần phân tích v.v Sử dụng phần mềm để tính tốn phân bố cơng suất hệ thống điện (Load Flow Analysis) Chương trình Etap PowerStation giúp tính tốn điện áp , cơng suất dịng nhánh, phân bố cơng suất hệ thống điện Chương trình cho phép nguồn điện áp điều chỉnh nhiều tiện ích kết nối với máy phát khác Nó ứng dụng vào hệ thống hướng tâm hệ thống vịng Chương trình cung cấp cho bạn nhiều phương pháp khác để lựa chọn để việc tính tốn có hiệu Chương trình đưa định nghĩa giải thích cách sử dụng công cụ mà bạn cần tới thực hành chạy chương trình để tính tốn phân bố cơng suất , cung cấp cho bạn tảng lý thuyết cho dòng tải khác Load Flow Toolbar Load flow toolbar xuất hình ta mở load flow study Run Load Flow Studies SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Chọn study case từ Study Case Editor Sau click vào biểu tượng Run Load Flow Study icon để hiển thị load flow study Một hộp thoại xuất rõ tên báo đầu tên đầu đặt chế độ Prompt Kết lên sơ đồ sợi báo cáo đầu Update Cable Load Current Việc chọn biểu tượng Update Cable Load Current truyền tải liệu dòng tải đường dây trước chạy Load Flow Study Dữ liệu chuyển tới Operating Load Current Cable Editor cho đường cáp có liên quan tới Load flow study Alert View : Sau chạy Load Flow Study , chọn Alert View để mở hộp thoại , hộp thoại chứa danh sách thiết bị trạng thái bình thường điện áp thiết đặt Study Case trước Load Flow Report Manager : Báo cáo thơng số đầu Load flow, cung cấp theo hai dạng : ASCII text file Crystal Report Có trang (Complete, Input, Result, and Summary) để xem phần khác thông số đầu cho kiểu hiển thị text Crystal Report Chọn định dạng ngồi TextRept Report Manager để kích hoạt Crystal Reports Bạn mở tồn báo cáo dịng cơng suất tải mở phần , điều phụ thuộc vào phần mà bạn chọn Tên báo cáo đầu tương ứng bên : SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Branch : thông số nhánh nhập Bus : thông số bus nhập Cable : thông số cáp Complete : hiển thị tất thông số vào Cover : tên trang liệu EqCable : thông số thiết bị nhập LFreport : kết tính tốn dịng cơng suất Losses Branch : kết tổn thất Summary : công suất tính tốn XFMR&X : thơng số MBA nhập Loading : kết tải nhánh UnderOver : báo cáo điện áp hay điện áp Ta xem báo cáo cách click lên nút View Output Report Study Case Toolbar File báo cáo Load flow (với phần đuôi mở rộng lfr) xem chương trình soạn thảo văn Notepad, WordPad, Microsoft Word Bạn chỉnh để xem chương trình mặc định mà bạn muốn Load Flow Display Options Những kết từ Load Flow Studies hiển thị sơ đồ sợi Để chỉnh sửa cách xem kết , click vào biểu tượng Load Flow Display Options Results Page SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Load Flow Analysis Display Options bao gồm trang kết trang thông tin thêm AC, AC-DC, DC Chú ý màu sắc thông tin hiển thị họn cho study đặc trưng cho study Color : Chọn màu cho thông tin hiển thị sơ đồ sợi Voltage Voltage ; Chọn kV phần trăm điện áp hiển thị sơ đồ sợi từ danh sách Nó ghi chút tất phần trăm điện áp hiển thị bus điện áp Bus : lựa chọn để hiển thị điện áp bus sơ đồ sợi Điện áp bus hiển thị nghiêng 15 độ Load Term : chọn để thị tải (động tải tĩnh ) sơ đồ sợi thông số hiển thị nghiêng 15 độ % Voltage Drop Line / Cable : chọn để hiển thị điện áp đường dây cáp sơ đồ sợi SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Load FDR : chọn đơn vị dịng cơng suất dịng điện từ danh sách hiển thị sơ đồ sợi Power Flows : định cách hiển thị dịng cơng suất Units : chọn đơn vị (kVA MVA) dùng để hiển thị dịng cơng suất sơ đồ sợi kW + jkvar : chọn kW + jkvar để thị dịng cơng suất kW + jkvar MW + jkvar kVA : chọn để thị dịng cơng suất theo kVA MVA Amp : thị dòng điện %PF : chọn Amp kVA,ta thêm lựa chọn để hiển thị hệ số dịng cơng suất theo dịng điện Show Units : hiển thị đơn vị dịng cơng suất dịng điện sơ đồ sợi Elements Branch : hiển thị dịng cơng suất qua tất nhánh sơ đồ sợi Chương trình PowerStation hiển thị dịng công suất điểm cuối nhánh.(giá trị công suất tác dụng nhánh) Với máy biến áp cuộn dây giá trị công suất cuộn hiển thị Gen./Motor/Load : hiển thị dịng cơng suất máy phát , động MOVs, tụ điện , tải lumped tải tĩnh sơ đồ sợi Composite Motor : Hiển thị dòng cơng suất CM Composite Network : hiển thị dịng công suất CN Branch Losses : chọn để hiển thị tổn hao nhánh sơ đồ sợi Tổn hao hiển thị ngoặc vuông [kW+jkvar] hay [MW+jMvar] Meters Ammeter : hiển thị dòng sơ cấp có gắn ampe kế Voltmeter “ hiển thị áp sơ cấp cho gắn volt kế Multi-Meter : hiển thị thông số đo đạc multi-meter , bao gồm điện áp , dòng nhánh dịng cơng suất nhánh , hệ số cơng suất tần số Tạo study case : Mở chương trình Etap Powerstation 4.0 Từ menu : File -> New Project SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Đặt tên cho project khung Name Nhấn Browse để tùy chọn lưu project Unit System ta chọn Metric (theo hệ mét) Có thể tùy chọn thêm Password cho project Chọn Username (viết liền), Full Name , Description Bạn thêm password chọn Khung Access Level Permissions cho bạn tùy chọn truy cập liệu project Nhấn OK SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Trong khung chương trình ta tùy chọn Grid (View -> Grid) khơng để dễ dàng cho việc đặt thiết bị hệ thống Bên phải AC Edit Toolbar DC Edit Toolbar SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Thêm lưới điện vào hệ thống : Ở AC Edit Toolbar ta chọn biểu tượng để thêm lưới điện vào hệ thống Click phải chọn Orientation để xoay Click đúp vào biểu tượng lưới điện , bảng SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Tại phần Info ta thêm thông tin cho lưới điện Thông số lưới thêm phần Rating , ví dụ ta thọn Rated kV 110kV , MVAsc 20000 SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Thêm bus : Ở AC Edit Toolbar ta chọn biểu tượng ta Thông số bus phần Info , Nominal kV (điện áp bus), thông số lại ta để mặc định Thêm máy biến áp : Ở AC Edit Toolbar ta chọn biểu tượng máy biến áp cuộn dây ta SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG 100.0 99.3 98.8 98.0 96.0 98.3 97.9 97.5 97.0 96.4 96.0 95.6 94.8 94.6 94.6 94.0 94.6 94.0 94.0 93.5 92.8 92.6 92.3 92.3 92.1 91.9 92.0 92.0 92.3 90.0 88.0 IV 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 TÍNH TỐN MỘT SỐ NÚT BẰNG CƠNG THỨC Ta có sơ đồ tương đương số nút ban đầu sau Công suất đầu vào hệ thống S = 2673 + j 1950 Đường dây có trở kháng Z = 0.29832 + j0.1544 Ω/km SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Với Z = 0.29832 + j0.1544 Ω/km theo chiều dài đường dây ta có trở kháng đường dây sau Line : Z1= 0.29832 + j0.1544 Ω Line : Z2= 0.357984 + j0.18528 Ω Line : Z3= 0.44748 + j0.2316 Ω Line : Z4= 0.238656 + j0.12352 Ω Ta có Với P Q cơng suất tác dụng công suất phản kháng đầu nguồn Áp dụng công thức tương tự với nút ta có dịng cơng suất sau SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Sau tính toán ta Bus V P(kw) 2673 2600 2468 2364 2298 2195 Q(kvar) R(Ω/km) X(Ω/km) L(km) ∆P(kV) 1950 0.29832 0.1544 14.5148 1832 0.29832 0.1544 1.2 16.0953 1737 0.29832 0.1544 1.5 18.1144 1662 0.29832 0.1544 0.8 8.85757 1614 0.29832 0.1544 1.5 15.6833 1540 0.29832 0.1544 1.2 11.439 ∆U%(Tính tốn) 0.488217493 0.564529493 0.66963104 0.341988011 0.62316064 0.476047147 ∆U%(etap) 0.5 0.57 0.43 0.35 0.61 0.53 TỐI ƯU HĨA DỊNG CƠNG SUẤT , ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙ TỤ ĐIỆN Tại phải điều chỉnh điện áp hệ thống điện : Nếu điện áp đặt vào phụ tải khơng hồn tồn với điện áp định mức phụ tải yêu cầu hay nhiều tình trạng làm việc phụ tải trở nên khơng tốt Ngun nhân tình trạng sụt áp sinh nơi tiêu thụ điện Phụ tải hệ thống điện thay đổi làm cho phân bố công suất mạng điện thay đổi theo Do thay đổi tình trạng làm việc hệ thống điện Như việc thay đổi phương thức vận hành nhà máy điện thay đổi sơ đồ mạng điện làm cho phân bố công suất mạng điện thay đổi theo làm ảnh hưởng đến tổn thất điện áp , tạo nên độ lệch điện áp khác nơi dùng điện SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Phần lớn hộ tiêu thụ ngồi cơng suất tác dụng P cịn tiêu thụ lượng đáng kể cơng suất phản kháng Q Các động điện không đồng tiêu thụ nhiều công suất phản kháng : chiếm 65-70% cơng suất phản kháng , sau đến máy biến áp : 20-25% đường dây tải điện khoảng 10% Kết hệ số công suất cosφ phụ tải giảm thấp đến mức đường dây mạng điện phải chuyển tải lượng công suất phản kháng lớn công suất tác dụng Việc chuyển tải lượng công suất phản kháng lớn mạng điện khơng kinh tế, trước hết làm tăng tổn thất công suất tác dụng phần tử mạng điện, mức tăng lớn ΔP tỉ lệ với Q2 theo cơng thức Sau làm tăng tổn thất điện áp theo công thức Giảm khả tải công suất tác dụng đường daay cuối làm cho máy phát, yêu cầu công suất lớn , phải làm việc không kinh tế với hệ số công suất bé định mức nhiều Hiện mạng điện thường dùng hai thiết bị phát công suất phản kháng máy bù đồng tụ điện Ứng dụng tụ bù vào hệ thống điện : Tụ điện thiết bị kỹ thuật cao vào phức tạp mà vật liệu điện mơi mỏng điều kiện tích điện cao với kỹ thuật xử lý Tụ điện thường chế tạo với điện áp từ 220V đến 10kV pha ba pha Công suất đơn vị khoảng – 200kVAr Bằng cách ghép nối tiếp song song có tụ điện có cơng suất điện áp hợp lý Trên mạng điện , tụ điện dùng phổ biến máy bù chủ yếu có ưu điểm bật : tiêu thụ cơng suất tác dụng, khoảng 0.3 – 0.5% công suất định mức, việc vận hành sửa chữa đơn giản Có hai phương pháp bù dùng tụ điện phương pháp bù dọc bù ngang Tác dụng tụ bù dọc : Tụ bù dọc làm giảm độ sụt áp cách bù phần kháng trở đường dây Bù dọc khơng có tác dụng đến hệ số cơng suất đầu nhận ảnh hưởng đến tổn thất đường dây SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG , làm giảm cơng suất kháng u cầu đầu phát cách bù phần tổn thất XLI2 đường dây Các hình thức áp dụng : - Cải thiện độ sụt áp Giảm dao động điện áp , nhấp nháy ánh sáng Hiện tượng dao động điện áp thưởng xảy khởi động động có cơng suất lớn, hàn điện, lị hồ quang Tăng khả tải giới hạn ổn định Tác dụng tụ bù ngang : - Đảm bảo công suất kháng cung cấp cho vùng phụ tải từ nguồn phát điện giữ giới hạn hợp lý Tránh tải đường dây hay máy biến áp nguồn nơi đặt tụ Nâng cao hệ số công suất phần mạng điện nguồn nơi đặt tụ Giảm tải máy phát Giảm tổn thất công suất tác dụng tổn thất điện Giảm tổn thất phản kháng Giảm tổn thất điện áp Do phần , cần tối ưu hệ thống điện để giảm tổn thất , tăng hệ số cơng suất Do ta chọn hình thức bù ngang Sơ đồ bù ngang : SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Hệ số công suất trước bù vào lưới cơng suất có giá trị Qb Khi có bù ngang hệ số cơng suất cải thiện từ cosφ lên cosφ’ Cần phải khảo sát hệ thống để quy hoạch tối ưu lắp đặt tụ theo chế độ hoạt động tải cực đại , sau khảo sát chế độ vận hành HTĐ mức tải khác để xác định cách phương pháp bù cho có hiệu Hệ số cơng suất kinh tế khoảng 0.95 Giả thiết điện áp đầu nhận giữ không đổi cách thay đổi điện sp đầu phát Điện áp pha đầu phát cho VS2 = (VRcosφR + RI)2 + (VRsinφR + XLI)2 Tổn thất công suất tác dụng : ΔP = 3.RI2.10-3 kW = kW (kW công thức công suất tác dụng đầu nhận) Từ ta có nhận xét sau : a) Sụt áp : có ảnh hưởng đáng kể tỉ số X/R đường dây lớn hệ số công suất phụ tải nhỏ Ảnh hưởng giảm hệ số cơng suất lớn Ta sử dụng phương pháp bù điện áp đầu nhận không cao điện áp đầu phán hệ số số công suất đầu nhận q nhiều tính dung b) Tổn thất cơng suất : tổn thất công suất đường dây giảm cosφR tăng cuối giảm đến trị số kW Khi hệ số cơng suất tổn thất cơng suất c) Dịng điện đường dây : giảm hệ số công suất tăng Tóm tắt lợi ích bù ngang : SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Giảm độ sụt áp giảm thay đổi điện áp tải cực tiểu cực đại dùng tụ linh động Đối với phụ tải cho trước, dịng điện dịng cơng suất kVA tỷ lệ nghịch với hệ số cơng suất Do đó, việc nâng cao hệ số công suất dẫn đến giảm dòng điện phụ tải kVA yêu cầu Giảm tổn thất công suất RI2, dẫn đến tiết kiệm chi phí vận hành giảm yêu cầu kW nguồn phát Giảm tổn thất công suất phản kháng đường dây XI2 giảm yêu cầu kVAr nguồn phát Công suất tụ bù để nâng cao cosφ đường dây : Giả thiết hệ số công suất phụ tải cosφ1, cần nâng cao hệ số công suất đường dây cung cấp lên cosφ2 Công suất tụ bù cho : Qbù = Q1 – Q2 = P (tgφ1 – tgφ2) Ta có , độ giảm điện áp nút tính theo cơng thức sau SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Delta U nút ta tính theo giá trị công suất trở kháng nút Trong cơng thức có xuất P , P phụ tải yêu cầu Trong hệ thống P phải cân yêu cầu phụ tải cơng suất phát , giá trị P*R coi cố định , nên ta thay đổi giá trị để điều chỉnh điện áp Do , người ta điều chỉnh bù Q vào lưới để điều chỉnh điện áp cho lưới Bù hệ thống với Etap phương pháp bù tĩnh Đầu tiên cần phải khảo sát hệ thống để quy hoạch tối ưu lắp đặt tụ , tùy theo chế độ tải mà ta có phương pháp bù khác cho độ sụt giảm điện áp đường dây truyền tải nhỏ u cầu cho việc tính tốn bù 15 Bus gần tính từ nguồn phải đạt điện áp tối thiểu đặt , nghĩa ΔU không lớn Ở ΔU không 5% hay Ubus= 0.95 Uđm Ở ta dùng tụ bù với cấp 150kvar để bù cho hệ thống Chọn tụ điện công cụ , vẽ tụ có dạng sau Nhấp đúp chuột vào tụ để thiết lập thông số cần thiết : SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Rating : kV : điện áp định mức , kvar/Bank : ta chọn loại tụ 150kvar , #of Banks : số tụ cần đặt bus cần bù Loading : tương tự tải , chế độ hoạt động tải khác ta chọn cấp bù khác Do yêu cầu bù tĩnh nên giá trị %Loading ta để mặc định 100% Dựa vào Q đầu nguồn ta tính số tụ cần phải bù hệ thống Với phương pháp bù yêu cầu đặt Không bù lố bus , điều không tốt cho hệ thống SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Điện áp 15 bus đầu tính từ nguồn đạt mức điện áp yêu cầu (95%) Trong trường hợp bù ta dùng tụ 150kVAr Đầu nguồn hệ thống hình có Q = 1990kVAr Vậy số tụ 150kVAr cần bù khoảng 1990/150 ≈ 13 tụ Số tương đối , số tụ cần bù thấp Tùy vào Q vị trí mà ta đặt tụ theo tụ để tối ưu dịng cơng suất Do số vị trí để bù tụ khơng lớn Ta bù tập trung vài bus bù phân rải nhiều bus Ta bù từ cuối đường dây lên Tại , thấy dịng cơng suất hiển thị bus Công suất bus khoanh hình vng cơng suất khoanh hình trịn Do , muốn bù cho bus , ta phải nhìn dịng cơng suất đổ bus trước Tại Q = 167kVAr ta bù vào bus tụ 150kVAr tương tự , bù từ cuối đường dây lên Ta có : Sơ đồ bù tụ sau : SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN Các số liệu thu GVHD : PHẠM VĨNH LONG SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG BRANCH LOSSLESS SUMMARY REPORT SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN Đồ thị điện áp sau bù GVHD : PHẠM VĨNH LONG SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG 101.0 100.0 99.0 98.0 97.0 96.0 95.0 94.0 93.0 92.0 91.0 90.0 VI 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN Ảnh hưởng tổn thất điện áp lên giá trị tính tốn : SVTH : ĐỖ ĐỨC LUYỆN GVHD : PHẠM VĨNH LONG Điện áp định mức ảnh hưởng đến giá trị định mức thiết bị Ta thấy giá trị tụ bù đặt vào bus 150kVAr giá trị Q đưa vào bus 138kVAr Q = C.U2 = C.(U%.Uđm)2 Do giá trị Q tụ đặt vào hệ thống không giá trị định mức ta đặt Số liệu tính tốn hệ thống số nút phần mềm công thức Bus P(kw) 2673 2600 2468 2364 2298 2195 Q(kvar) R(Ω/km) X(Ω/km) L(km) ∆P(kV) ∆U%(Tính tốn) ∆U%(etap) 1950 0.29832 0.1544 14.5148 0.488217493 0.5 1832 0.29832 0.1544 1.2 16.0953 0.564529493 0.57 1737 0.29832 0.1544 1.5 18.1144 0.66963104 0.43 1662 0.29832 0.1544 0.8 8.85757 0.341988011 0.35 1614 0.29832 0.1544 1.5 15.6833 0.62316064 0.61 1540 0.29832 0.1544 1.2 11.439 0.476047147 0.53 Ta thấy số liệu tính tốn phần mềm cơng thức có độ sai lệch kết không lớn Phần mềm cho ta kết tính tốn tương đối hợp lý ta dùng để tính tốn cho hệ thống lớn nhiều bus việc tính tốn tay cho hệ thống phức tạp VII NHỮNG TÀI LIỆU ĐÃ THAM KHẢO Thiết kế hệ thống điện : Phan Thị Thanh Bình, Hồ Văn Hiến, Nguyễn Hoàng Việt Hệ thống điện truyền tải phân phối : Hồ Văn Hiến Hệ thống điện Tập II : Đặng Ngọc Dinh, Trần Bách, Ngô Hồng Quang, Trịnh Hùng Thám – NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Những tài liệu tải từ trang chủ Etap PowerStation http://etap.com/ Giáo viên hướng dẫn : Phạm Vĩnh Long – Bộ môn thiết bị Khoa Điện Điện tử Đại học Bách Khoa Tp.HCM ... Static 30 35 35 35 35 35 35 30 30 30 30 30 Tính tốn phần mềm Etap Powerstation : Vẽ sơ đồ hệ thống tính tốn Etap Powerstation Tính tốn thu cho sơ đồ tải load từ 6h đến 18h : 0.85 0.8 0.75 0.75 0.75... tụ bù đặt vào bus 150kVAr giá trị Q đưa vào bus 138kVAr Q = C.U2 = C.(U%.Uđm)2 Do giá trị Q tụ đặt vào hệ thống không giá trị định mức ta đặt Số liệu tính tốn hệ thống số nút phần mềm công thức... thiết bị phát công suất phản kháng máy bù đồng tụ điện Ứng dụng tụ bù vào hệ thống điện : Tụ điện thiết bị kỹ thuật cao vào phức tạp mà vật liệu điện mơi mỏng điều kiện tích điện cao với kỹ thuật