Kết luận 88 Chương V: Hiệu quả của SVC để ổn định điện ỏp 89 Trang 5 1 Cỏc chữ ế vi t tắt và ký hi u ệCỏc chữ viết tắt và ký hiệu CĐXL Chế độ xỏc lậpCSPK Cụng suất phản khỏngĐDSCA Đườn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒ ANH TUẤN TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ CÓ ĐIỀU KHIỂN SVC VÀO LƯỚI TRUYỀN TẢI VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH : MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ : 02-06-07 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS TS LÃ VĂN ÚT HÀ NỘI - 2005 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205113301000000 Mục Lục Mục lục Trang Các chữ viết tắt ký hiệu Mở đầu Chương I: Hiện trạng HTĐ Việt Nam qui hoạch phát triển đến 2010 I.1 Hiện trạng hệ thống điện Việt Nam I.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ điện I.1.2 Hệ thống truyền tải phân phối điện I.2 Quy hoạch phát triển hệ thống điện giai đoạn 2005-2010 12 I.2.1 Dự báo nhu cầu tiêu thụ điện giai đoạn 2005-2010-2020 12 I.2.2 Chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn đến 2010 13 I.2.3 Chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn 2011-2020 14 I.2.4 Quy hoạch phát triển HTĐ 500kV qua giai đoạn 15 I.2.5 Liên kết lưới điện 500kV mua bán điện với quốc gia láng 16 giềng khu vực Chương II: Tổng quan công nghệ FACTS 21 II.1 Đặt vấn đề 21 II.2 Lợi ích sử dụng thiết bị FACTS, phân loại thiết bị FACTS 22 II.2.1 Các ưu điểm sử dụng thiết bị FACTS 22 II.2.2 Phân loại thiết bị FACTS 23 II.3 Một số thiết bị FACTS 24 II.3.1 Thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor (SVC) 24 II.3.2 Thiết bị bù dọc điều khiển thyristor (TCSC) 25 II.3.3 Thiết bị bù ngang điều khiển thyristor (STATCOM) 26 Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 Mục Lục II.3.4 Thiết bị điều khiển góc pha Thyristor (TCPAR) 27 II.3.5 Thiết bị điều khiển dòng công suất hợp (UPFC) 29 II.4 Khả áp dụng thiết bị FACTS Việt Nam 31 Chương III: Mơ hình HTĐ tính tốn chế độ xác lập có xét đến SVC 32 III.1 Chế độ xác lập hệ thống điện 32 III.1.1 Đặc điểm chế độ xác lập 32 III.1.2 ổn định tĩnh CĐXL giới hạn truyền tải 33 III.1.3 Hệ phương trình tính toán CĐXL hệ thống điện 35 III.1.3.1 Hệ phương trình tính tốn 35 III.1.3.2 Thuật tốn Newton - Raphson giải hệ phương trình CĐXL 38 III.2 Mơ hình SVC tính tốn CĐXL 40 III.2.1 Cấu tạo ngun lý hoạt động 40 III.2.2 Đặc tính làm việc SVC 41 III.2.3 Đặc tính điều chỉnh 43 III.2.4 Mơ hình hóa SVC điện kháng có trị số thay đổi 48 III.2.5 Mơ hình SVC theo tổ hợp nguồn phụ tải phản kháng 50 III.3 Chương trình phân tích chế độ hệ thống PSS/E khả 53 tính tốn CĐXL có thiết bị FACTS III.3.1 Giới thiệu chung 53 III.3.2 Mô tả chức PSS/E 54 III.3.3 Hoạt động PSS/E 54 III.3.4 Mô tả phần tử thống điện PSS/E 56 Chương IV: Tính tốn phân tích chế độ xác lập HTĐ Việt Nam 65 đánh giá nhu cầu sử dụng SVC lưới truyền tải IV.1 Các điều kiện tính tốn Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 65 Mục Lục IV.2 Kết tính tốn IV.2.1 Năm 2004 IV.2.1.1 Trường hợp vận hành bình thường 67 67 67 IV.2.1.2 Trường hợp cố đường dây 500kV - Phụ tải cực đại IV.2.2 Năm 2010 70 72 IV.2.2.1 Mùa mưa 72 IV.2.2.2 Mùa khô 78 IV.2.3 Nhận xét chung IV.3 Kết luận Chương V: Hiệu SVC để ổn định điện áp 86 88 89 nâng cao giới hạn truyền tải V.1 Lựa chọn vị trí đặt SVC 89 V.2 Khảo sát đặt SVC trạm 500kV 90 V.2.1 Đặt SVC Phú Lâm 90 V.2.2 Đặt SVC Tân Định 95 V.2.3 Đặt SVC Thường Tín 100 V.2.4 Đặt SVC Nho Quan 105 V.2.5 Đặt SVC Dốc Sỏi 109 V.2.6 Đặt SVC Đà Nẵng 113 V.3 Kết luận 117 Kết luận chung 118 Tài liệu tham khảo 120 Phụ lục 122 Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 Các chữ viết tắt ký hiệu Các chữ viết tắt ký hiệu CĐXL Chế độ xác lập CSPK Công suất phản kháng ĐDSCA Đường dây siêu cao áp FACTS Flexible AC Transmission Systems - Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt GTO Gate Turn-Off Thyristor - Khố đóng mở HTĐ Hệ thống điện MBA Máy biến áp NĐ Nhiệt điện NMĐ Nhà máy điện STATCOM Static Synchronous Compensator - Thiết bị bù ngang điều khiển thyristor SVC Static Var Compensator - Thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor TBK Tua bin khí TĐ Thủy điện TCPAR Thyristor Controlled Phase Angle Regulator - Thiết bị điều chỉnh góc lệch pha điện áp TCR Thyristor Controlled Reactor - Kháng điện điều khiển thyristor TCSC Thyristor Controlled Series Compensator - Thiết bị bù dọc điều khiển thyristor TSR Thyristor Switched Reactor - Kháng điện đóng mở thyristor TSC Thyristor Switched Capacitor - Tụ điện đóng mở thyristor UPFC Unified Power Flow Control - Thiết bị điều khiển dòng công suất hợp Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 Mở đầu MỞ ĐẦU Mục đích nghiên cứu lý chọn đề tài Trong thời gian qua, với phát triển kinh tế với tốc độ cao, nhu cầu tiêu thụ điện nước ta tăng trưởng khơng ngừng, đặc biệt q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, bước hội nhập kinh tế khu vực giới Để đảm bảo cung cấp điện an toàn ổn định, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội nước, hệ thống điện Việt Nam có bước phát triển mạnh mẽ Từ năm 1994, với việc đưa vào vận hành đường dây siêu cao áp (ĐDSCA) 500kV Bắc - Trung - Nam có chiều dài gần 1.500km, HTĐ Việt Nam trở thành HTĐ hợp với đầy đủ đặc trưng hệ thống lớn Một mặt, HTĐ hợp cho phép khai thác tối đa ưu điểm vận hành kinh tế (phối hợp nguồn thuỷ - nhiệt điện, tối ưu hố cơng suất nguồn ), mặt khác, cho phép nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Việc hợp hệ thống tiền đề thuận lợi cho việc phát triển loại nguồn điện công suất lớn việc đấu nối vào hệ thống Tuy nhiên, với hệ thống điện hợp có ĐDSCA, vấn đề quan trọng tính ổn định trình vận hành Trong HTĐ này, cố ổn định gây làm ngừng cung cấp điện phân chia hệ thống thành phần riêng rẽ Căn Tổng sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2001-2010 có xét tới 2020 (Tổng sơ đồ V hiệu chỉnh) Chính phủ phê duyệt, dự kiến đưa vào vận hành loạt nhà máy điện lớn nước như: TĐ Sơn La, Huội Quảng, Bản Chát, Đồng Nai 3,4, NĐ Quảng Ninh, Mơng Dương, cụm NĐ Phú Mỹ, Ơ Mơn Hệ thống điện 500kV có bước tăng trưởng nhảy vọt, dần trở thành trục xương sống lưới truyền tải, nối liền trung tâm phụ tải với trung tâm phát điện Thêm vào đó, thời gian tới, để đảm bảo độ tin cậy cấp điện đồng thời khai thác hiệu nhà máy điện, HTĐ Việt Nam liên kết, trao đổi điện với nước khu vực Với qui mô phát triển vậy, số vấn đề phức tạp phải giải mà hệ thống nhỏ khơng có như: Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 Mở đầu - Yêu cầu độ ổn định, chất lượng điện áp tần số vùng ảnh hưởng lớn, - Yêu cầu khả điều khiển dịng cơng suất trao đổi khu vực - Vấn đề ổn định điện áp ĐDSCA, đặc biệt đường dây dài, với vấn đề bù công suất phản kháng (CSPK) đường dây Trong chế độ vận hành ĐDSCA, việc bù thông số đường dây thiết bị bù dọc bù ngang có vai trị quan trọng giải pháp nhằm nâng cao tính ổn định cho hệ thống Với việc áp dụng thành tựu đạt công nghệ bán dẫn vào lĩnh vực truyền tải điện, linh kiện điện tử công suất lớn, điện áp cao Thyristor, Gate Turn-Off Thyristor sử dụng vào hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS - Flexible AC Transmission System) FACTS góp phần vào việc giải hạn chế đường dây truyền tải, nâng cao tính ổn định tận dụng triệt để thiết bị hệ thống có Mục đích nghiên cứu luận văn: Qua tính tốn phân tích CĐXL HTĐ Việt Nam xem xét, đánh giá hiệu việc đặt thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor (SVC) nhằm nâng cao khả tải san điện áp phân bố dọc hệ thống 500kV Bắc - Nam Nội dung luận văn Với mục tiêu nêu trên, luận văn trình bầy chương: Chương I: Hiện trạng HTĐ Việt Nam qui hoạch phát triển đến 2010 Chương II: Tổng quan cơng nghệ FACTS Chương III: Mơ hình HTĐ tính tốn chế độ xác lập có xét đến SVC Chương IV: Tính tốn phân tích chế độ xác lập HTĐ Việt Nam đánh giá nhu cầu sử dụng SVC lưới truyền tải Chương V: Hiệu SVC để ổn định điện áp nâng cao giới hạn truyền tải Đối tượng phạm vi nghiên cứu Hệ thống điện Việt Nam thời điểm cuối năm 2004 dự kiến đến năm 2010 nêu đề án "Tổng sơ đồ phát triển Điện lực Việt Nam giai đoạn 2001- Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 Mở đầu 2010 có xét triển vọng đến năm 2020" (Tổng sơ đồ V hiệu chỉnh) phê duyệt "Kế hoạch năm 2006-2010" Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN) Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Các kết nghiên cứu luận văn góp phần đánh giá ổn định HTĐ Việt Nam bước đầu cho thấy hiệu thiết bị bù tĩnh có điều khiển (SVC) chế độ vận hành hệ thống điện đề xuất vị trí lắp đặt cơng suất thiết bị bù thích hợp nhằm nâng cao tính ổn định HTĐ Việt Nam Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo cô giáo Bộ môn Hệ thống điện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian thực luận văn Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với Thầy giáo GS.TS Lã Văn Út, người quan tâm, tận tình hướng dẫn giúp tác giả xây dựng hoàn thành luận văn Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 Hiện trạng HTĐ Việt nam Qui hoạch phát triển đến 2010 Chương I HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ QUI HOẠCH PHÁT TRIỂN ĐẾN 2010 I.1 Hiện trạng hệ thống điện Việt Nam I.1.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ điện Hiện nay, hệ thống điện Việt Nam có tổng cơng suất đặt nguồn điện 10.452MW, công suất khả dụng khoảng 10.223MW, với cấu nguồn điện sau: Thuỷ điện 40%, nhiệt điện 20%, tua bin khí (TBK) 35%, diezel nguồn khác 5% Nguồn thuộc EVN 8.747 MW (chiếm 84%) nguồn EVN 1698MW (16%) Tổng công suất tăng thêm năm 2004 1.464MW Danh sách nhà máy điện có trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1: Danh mục NMĐ tính đến cuối năm 2004 TT I II Cơng suất đặt (MW) Công suất khả dụng (MW) 4.198 4.210 + Thác Bà 108 120 + Hồ Bình 1.920 1.920 + Yaly 720 720 + Vĩnh Sơn 66 66 + Sông Hinh 70 70 + Đa Nhim 160 160 + Trị An 400 400 + Thác Mơ 150 150 + Hàm Thuận 300 300 + Đa Mi 175 175 + Cần Đơn 78 78 + Thủy điện nhỏ 51 51 2.068 2.018 105 105 Tên nhà máy điện Thủy điện Nhiệt điện + ng Bí (than) Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005 Hiện trạng HTĐ Việt nam Qui hoạch phát triển đến 2010 TT Công suất đặt (MW) Cơng suất khả dụng (MW) + Ninh Bình (than) 100 100 + Na Dương (than) 100 100 + Formosa (than) 150 150 + Phả Lại (than) 440 400 + Phả Lại (than) 600 600 + Thủ Đức (dầu) 165 156 + Trà Nóc (dầu) 33 32 + Hiệp Phước (NMĐ độc lập) 375 375 4.526 4.434 + Thủ Đức 128 70 + Bà Rịa 389 378 2.992 2.969 150 150 245 153 0 + Miền Trung 176 91 + Miền Nam 69 62 Mua khác 275 275 10.445 10.223 Tên nhà máy điện III Tua bin khí + Trung tâm NĐ Phú Mỹ + Trà Nóc IV Diezel + Miền Bắc V Tổng cộng Tình hình sản xuất điện giai đoạn 1995-2004 trình bày bảng 1.2 Sản xuất điện năm 2004 tăng gấp 3,16 lần năm 1995 với tốc độ tăng trưởng bình quân giai đoạn 1995-2004 13,6%/năm Diễn quá trình tiêu thụ điện giai đoạn 1995-2004 trình bày Bảng 1.3 Từ ta thấy năm qua điện thương phẩm tăng gấp 3,5 lần Tốc độ tăng truởng điện thương phẩm đạt bình quân đạt 15,1% Năm 2004, nhu cầu phụ tải tăng trưởng mức cao, cơng suất cực đại tồn hệ thống lên đến 8.376MW Sản lượng điện thương phẩm năm 2004 đạt 39,7 tỷ kWh, đạt 101,03% so với kế hoạch, tăng 13,3% so với năm 2003 Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005