Nghiên ứu giải pháp nâng ao hất lượng điện năng lưới điện 110 kv khu vự miền bắ

Các sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện và thiết bị sinh nhiệt, làm tăng thêm tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trê

B Ộ GIÁO DỤ C VÀ ĐÀO T Ạ O

Nguyễ n Ti n Thành ế

H Ệ THỐ NG ĐI Ệ N

Hà N i, 20 ộ 06

Nguyễ n Ti n Thành ế

LƯỚ I ĐI Ệ N 110 KV KHU V C MI N B C Ự Ề Ắ

Chuyên ngành: H ệ thống điệ n

NGƯ I HƯ Ờ Ớ NG D N KHOA H C Ẫ Ọ :

Phạm Văn Hòa

Hà N i, 20 ộ 06

Mục lục

Mở đầu 2

Chơng I : Các vấn đề về chất lợng điện năng 4

1.1 Tiêu chuẩn chất lợng phục vụ 4

1.1.1 Chất lợng điện năng 4

1.1.2 Độ tin cậy cung cấp điện 6

1.2 Cân bằng công suất phản kháng và Điều chỉnh điện áp trong HTĐ 7

1.2.1 Khái quát chung 7

1.2.2 Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện 8

1.2.3 Điều chỉnh điện áp trên lới hệ thống 28

Chơng II : Lới điện 110 220 kV khu vực miền Bắc - 35

2.1 Khái quát chung về tình hình kinh tế xã hội của các tỉnh phía Bắc - 35

2.2 Hiện trạng hệ thống điện miền bắc 39

2.2.1 Tình hình tiêu thụ điện khu vực miền Bắc 39

2.2.2 Hiện trạng nguồn điện miền Bắc 44

2.2.3 Hiện trạng lới điện 110 220 kV miền Bắc - 49

2.3 Đánh giá về chất lợng lới 110 220kV khu vực MB - 54

2.3.1 Về sự cố 54

2.3.2 Về tổn thất công suất, tổn thất điện năng và độ lệch điện áp 55

2.3.3 Về quá tải 55

Chơng III : Đề xuất các giảI pháp nâng cao chất lợng điện năng lới điện 110 kV khu vực miền Bắc 56

3.1 Các biện pháp tổng thể 56

3.1.1 Trạm 110kV 56

3.1.2 Đờng dây 110kV 57

3.2 Các giải pháp nâng cao chất lợng điện năng lới 110 kV cho tỉnh Nam Định 57

3.2.1 Sơ đồ hiện trạng lới điện 110 220 kV Nam Định - 57

3.2.2 Chất lợng điện năng lới 110 220 kV khu vực Nam định - 63

3.2.3 Kết quả dự báo nhu cầu điện tỉnh Nam Định giai đoạn 2010 2015 - 67

3.2.4 Cải tạo và phát triển lới điện tỉnh Nam Định giai đoạn 2006 2010 - 82

Chơng IV : Kết luận chung 99

Tài liệu tham khảo 101

Các Phụ lục

Tóm tắt luận văn 103

Nhận thức rõ tầm quan trọng của chất lợng điện năng, là một cán bộ

trong Xí nghiệp Điện cao thế miền Bắc, Tôi nhận đề tài “Nghiên cứu giải

pháp nâng cao chất lợng điện năng lới điện 110 kV khu vực miền Bắc“

Mục đích của đề tài là đa ra những đánh giá về hiện trạng chất lợng

điện năng lới điện 110 kV khu vực miền Bắc, từ đó đề ra các giải pháp, các

đề xuất để nâng cao chất lợng điện năng lới điện Xí nghiệp Điện cao thế miền Bắc đang quản lý vận hành

Đối tợng nghiên cứu của đề tài là hiện trạng lới điện 110 kV Xí nghiệp

Điện cao thế miền Bắc đang quản lý vận hành

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là lới điện 110 kV khu vực miền Bắc Vì

đề tài mang tính chất nghiên cứu và tính phơng pháp luận để đa ra các giải pháp, các đề xuất để nâng cao chất lợng điện năng Do vậy trong đề tài chỉ tập trung nghiên cứu tính toán và đa ra các giải pháp cho một tỉnh (trong đề tài tôi chọn tỉnh Nam Định) từ đó theo phơng pháp tơng tự sẽ tính toán và

đa ra các giải pháp với toàn lới điện

ý nghĩa khoa học là bằng các cơ sở khoa học tính toán, kiểm chứng lại thực tế từ đó đa ra các giải pháp để hoàn thiện thực tế

ý nghĩa thực tiễn của đề tài là đa ra các giải pháp, các đề xuất và các giải pháp các đề xuất đó nếu đợc sự quan tâm, đầu t thì chất lợng điện năng sẽ

đợc nâng cao, tổn thất điện năng giảm, góp phần thúc đẩy phát triển nền kinh tế Vì điều kiện thực tế, đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, Tôi mong nhận đợc sự đóng góp, giúp đỡ của các thầy giáo trong Ban giám khảo

của các đồng nghiệp để Tôi hoàn thiện đề tài và đa những ý tởng của đề tài

áp dụng vào thực tế

Chương I

Cỏ vấn đề về c hất lượng điện năng

1.1 Tiêu chuẩn chất lợng phục vụ

Chất lợng phục vụ tốt nhất bao gồm chất lợng điện năng và độ tin cậy Các yêu cầu chất lợng điện năng đợc định lợng cụ thể và có tính chất pháp

định mà hệ thống điện phải thỏa mãn, còn độ tin cậy cung cấp điện có tính thỏa hiệp giữa cơ quan quản lý hệ thống điện và ngời dùng điện

∆

Độ lệch tần số phải nằm trong giới hạn cho phép :

∆fmin ≤∆f ≤ ∆ fmax Cũng có nghĩa là tần số phải luôn nằm trong giới hạn cho phép:

fmin ≤ ≤ f fmax trong đó:

fmin = fđm - f∆ min

fmax = fđm + ∆fmax

- Độ dao động tần số đợc đặc trng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tần số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1% Độ dao động tần số không đợc lớn hơn giá trị cho phép

1.1.1.2 Chất lợng điện áp

Chất lợng điện áp gồm các chỉ tiêu sau:

- Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lới điện

δ

U là điện áp thực tế trên cực các thiết bị dùng điện

δU phải thỏa mãn điều kiện:

δU- U U≤ δ ≤ δ +

δU-và δU+ là giới hạn trên và giới hạn dới của độ lệch điện áp

Tiêu chuẩn về độ lệch điện áp của các nớc là khác nhau, ví du: Tiêu chuẩn của Nga, độ lệch điện áp 5%; Tiêu chuẩn của Pháp, độ lệch điện áp ±

±5,5%; Tiêu chuẩn của Singapore, độ lệch điện áp ±6%

Khi điện áp quá cao làm tuổi thọ thiết bị dùng điện giảm, nhất là thiết bị chiếu sáng Còn khi điện áp thấp quá làm cho các thiết bị dùng điện giảm công suất, nhất là đèn điện Điện áp cao hoặc thấp quá đều gây ra phát nóng phụ cho các thiết bị dùng điện, làm giảm tuổi thọ và năng suất công tác, làm hỏng sản phẩm nếu điện áp thấp quá thì nhiều thiết bị dùng điện không làm …việc đợc

Độ lệch điện áp là tiêu chuẩn điện áp quan trọng nhất ảnh hởng lớn đến giá thành hệ thống điện

- Độ dao động điện áp

Sự biến thiên nhanh của điện áp đợc tính theo công thức:

% , 100

Tốc độ biến thiên từ Umin đến Umax không nhỏ hơn 1%/s

Dao động điện áp gây ra dao động ánh sáng, làm hại mắt ngời lao động, gây nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và các thiết bị điện tử… Độ dao động

điện áp đợc hạn chế trong miền cho phép

- Độ không đối xứng

Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng

Sự không đối xứng này đợc đặc trng bởi thành phần thứ tự nghịch U2 của

điện áp

Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết

bị dùng điện, giảm khả năng tải của lới điện và tăng tổn thất điện năng

- Độ không sin

Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến nh máy biến áp không tải,

bộ chỉnh lu, thyristor… làm biến dạng đờng đồ thị điện áp, khiến nó không còn là hình sin nữa và xuất hiện các sóng hài bậc cao Uj , Ij Các sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện và thiết bị sinh nhiệt, làm tăng thêm tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trên lới điện và thiết bị dùng điện, giảm chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện, gây nhiễu máy thu thanh, máy thu hình và các thiết bị điện tử, thiết bị điều khiển khác…

Tiêu chuẩn Nga quy định:

1

U

Uj∑ = ∑ j ≤ , với j = 3, 5, 7…

U1 - trị hiệu dụng của sang hài bậc nhất của điện áp

Tần số đợc đảm bảo bằng cách điều khiển cân bằng công suất tác dụng chung trong toàn hệ thống điện và đợc thực hiện trong các nhà máy điện Chất lợng điện áp đợc đảm bảo nhờ các biện pháp điều chỉnh điện áp trong lới truyền tải và phân phối Các biện pháp điều chỉnh điện áp và thiết bị để thực hiện đợc chọn lựa trong quy hoạch và thiết kế lới điện, và đợc hoàn thiện thờng xuyên trong vận hành Các tác động điều khiển đợc thực hiện trong vận hành gồm có tác động dới tải và ngoài tải

1.1.2 Độ tin cậy cung cấp điện

- Độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian mất điện trung bình năm cho một hộ dùng điện và các chỉ tiêu khác đạt giá trị hợp lý chấp nhận đợc cho cả phía ngời dùng điện và hệ thống điện

- Độ tin cậy cung cấp điện đợc đảm bảo nhờ kết cấu của hệ thống điện

và lới điện đợc lựa chọn trong quy hoạch thiết kế Thông thờng hệ thống

điện đảm bảo độ tin cậy ở mức trung bình có thể chấp nhận đợc, đó là độ tin cậy rất cao ở các nút chính của hệ thống (có liên lạc với nhiều nguồn) và ở các nút địa phơng (có ít nhất hai nguồn) ở lới phân phối mức tin cậy thấp hơn Theo thời gian, cùng với sự phát triển của kinh tế và đời sống, mức tin cậy trung bình cũng ngày càng đợc nâng cao

- Các phụ tải có tính chất chính trị, xã hội cao đợc đảm bảo độ tin cậy

đặc biệt hoặc rất cao bằng các sơ đồ riêng Các phụ tải công nghiệp hoặc phụ tải thơng mại có yêu cầu cao về độ tin cậy (hơn mức của lới điện chung) sẽ

đợc cấp điện với các sơ đồ có độ tin cậy cao hơn, hoặc sử dụng các biện pháp phụ thêm, riêng biệt để đảm bảo độ tin cậy cao

- Do mức độ điện khí hóa ngày càng cao trong sản xuất cũng nh trongsinh họat, yêu cầu của phụ tải điện về độ tin cậy ngày càng cao, do đó hệ thống điện cũng phải hoàn thiện không ngừng về cấu trúc cũng nh phơng thức vận hành để đáp ứng

1.2 Cân bằng công suất phản kháng

và Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện

1.2.1 Khái quát chung

Vì lý do kinh tế, công suất phản kháng của các nhà máy điện chỉ có thể

đảm đơng một phần yêu cầu công suất phản kháng của phụ tải, nhng là phần quan trọng có thể đáp ứng tức thời các biến đổi nhanh công suất phản

kháng của phụ tải trong chế độ làm việc bình thờng cũng nh sự cố Phần còn lại phải dùng các thiết bị bù để cung cấp cho phụ tải

Bù công suất phản kháng để phục vụ điều chỉnh điện áp, do vậy điện áp trong các chế độ vận hành là tiêu chuẩn kỹ thuật chính để chọn công suất bù,

vị trí và luật điều khiển tụ bù Điều chỉnh điện áp trong vận hành là thao tác các tụ bù cùng với điều chỉnh kích từ ở máy phát điện và điều chỉnh các đầu phân áp ở các biến áp có trang bị điều áp dới tải

Phơng thức điều chỉnh điện áp lựa chọn ảnh hởng nhiều đến bài toán

bù, nó quyết định mục tiêu cũng nh cách thức đặt bù Ngợc lại, cách thức

đặt bù ảnh hởng đến chất lợng điều chỉnh điện áp, do đó hai bài toán này liên hệ chặt chẽ với nhau

1.2.2 Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

1.2.2.1 Đặt vấn đề

Vấn đề đặt ra của bài toán bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

là cần xác định vị trí đặt bù, công suất bù, luật điều chỉnh tụ bù tại mỗi vị trí sao cho điện áp tại mọi nút hệ thống nằm trong phạm vi cho phép trong mọi chế độ vận hành bình thờng và sự cố

* Ta xét các hàm mục tiêu:

Chi phí cho bù nhỏ nhất, nhng vẫn đảm bảo:

- Điện áp tại mọi nút lớn nhất trong giới hạn cho phép;

- Điều kiện ổn định tĩnh và ổn định điện áp hệ thống đợc đảm bảo coa nhất trong mọi chế độ vận hành bình thờng và sự cố

* Các biến điều khiển:

- Điện áp máy phát;

- Vị trí đầu phân áp của máy biến áp điều áp dới tải;

- Nguồn công suất bù đã có và điều khiển đợc;

- Nguồn công suất phản kháng đa thêm vào

Trong số các biến điều khiển này, ba biến trên là có sẵn, chỉ có một phần biến thứ ba đợc xác định trong bài toán bù

* Các hạn chế:

- Hạn chế trên và dới công suất bù ở các nút;

- Hạn chế trên và dới các nút;

- Hạn chế về khả năng điều áp dới tải của máy biến áp;

- Hạn chế mức bù công suất phản kháng từng vùng điều chỉnh điện ápcủa hệ thống điện

Bài toán xác định công suất bù rất phức tạp, phải lập mô hình và giải bài toán cho từng chế độ vận hành, sau đó tổng hợp lại sẽ đợc đồng thời vị trí bù, công suất bù tối u và luật điều chỉnh tụ bù

Sau đây ta sẽ xem xét một số phơng pháp giải bài toán bù

1.2.2.2 Phơng pháp giải của EDF

EDF phát triển hệ thống ba mô hình: COMPENS, RAPSI và MEIXCO

để giải bài toán bù công suất phản kháng

* Chơng trình COMPENS cho chế độ bình thờng

Giả thiết rằng hệ thống điện có n nút, q máy biến áp có điều áp dới tải,

ký hiệu nh sau:

Qi - công suất phản kháng phát hoặc nhận tại nút i;

Ui - môđun điện áp tại nút i;

θi - góc pha của điện áp tại nút i;

Ci - công suất tụ bù;

Si - công suất kháng điện cần đặt thêm tại nút i;

Hàm mục tiêu để xác định dung lợng Ci và Si là: Ci và Si nhỏ nhất trong mọi trạng thái vận hành, đồng thời tận dụng khả năng của các nguồn bù đã có và

điều áp dới tải để sao cho mức điện áp trên lới là cao nhất ( P sẽ nhỏ nhất).∆Hàm mục tiêu có dạng:

Min F = Σ(Umax – Ui ) + ΣCi + ΣSi (1) Với các ràng buộc:

Pi0 - công suất tác dụng phát tại nút i;

Di0 , Ei0 - công suất tác dụng và phản kháng yêu cầu tại nút i;

Ngoài ra còn có thể hạn chế mức độ bù tại các vùng k (k = 1…p):

0 ≤ αk ≤ 1Nếu thêm điều kiện này thì ràng buộc (3) sẽ là:

Qimin + αk (Qimax - Qimin) + Ci – Si – Ei0 = ψi (θ, U, T) ; i Є vùng k (4)

Qj + Cj – S j – E j0 = ψj (θ, U, T) ; j không Є vùng k (5)Các biến của bài toán là đầu phân áp của các máy biến áp có điều áp dới tải, công suất bù C và công suất kháng điện S

Mô hình này đợc giải bằng phơng pháp quy hoạch tuyến tính liên tiếp, trong đó ở từng bớc giải các ràng buộc (3), (4), (5) đợc tuyến tính hóa chung quanh giá trị của lời giải ở bớc trớc đó Đó là quy hoạch tuyến tính trong từng giai đoạn của thuật giải Ngoài ra còn có thể dùng phơng pháp gradient hay phơng pháp Lagrang cải biên

Bài toán đợc giải cho mọi trạng thái vận hành (một trạng thái của hệ thống điện là tổ hợp của trạng thái phụ tải và cấu trúc lới) của hệ thống điện, trong mỗi trạng thái giá trị của Ci và Si đợc ghi nhận Sau khi các giá trị này

đợc tổ hợp lại sẽ nhận đợc tổng dung lợng bù Qn cũng nh bậc thay đổi công suất cần có của từng trạm bù Có thể có nhiều phơng án chia bậc, do vậy cần chọn phơng án có vốn đầu t nhỏ nhất

* Chơng trình RAPSI cho chế độ sự cố

Chơng trình RAPSI cho phép phân tích độ an toàn điện áp trong chế độ

sự cố, có thể phân tích rất nhanh khối lợng lớn trạng thái sự cố của hệ thống

điện Chơng trình bỏ qua chế độ quá độ và tính trạng thái của hệ thống điện sau sự cố ở các thời điểm sau khi hệ thống điều chỉnh điện áp đã hoàn thành công việc của mình

- Hệ thống điều chỉnh sơ cấp điện áp và tần số đợc mô phỏng nh sau: + Biến đổi của công suất phát theo đặc tính điều chỉnh tốc độ

+ Điện áp trên cực máy phát điện giữ giá trị nh trớc khi xảy ra sự cố

- Điều chỉnh cấp 2 tần số và điện áp đợc mô phỏng nh sau:

+ Biến đổi công suất phát của tổ máy tham gia điều chỉnh tần số tỷ lệ với công suất khả phát của chúng

+ Giữ vững điện áp ở các nút hoa tiêu của các vùng điều chỉnh điện áp cấp 2 + Công suất phản kháng của các tổ máy phát đợc sắp xếp theo:

Qi = Qi min + αk (Qimax - Qimin) Chơng trình tính cho các giai đoạn khác nhau sau khi sự cố, ngay sau khi sụ cố máy biến áp điều áp dới tải cha kịp tác động thì không xét, sau này khi điều chỉnh cấp 2 đã tác động xong thì mới xét đến điều áp dới tải.Trong cả hai chơng trình, COMPENS sau khi tính xong công suất bù tối

u, RAPSI sau khi tính xong một chế độ sự cố, sẽ tính chỉ tiêu ổn định điện áp cho từng vùng và theo chỉ tiêu này để hiệu chỉnh công suất bù

Sau khi tính xong giai đoạn 1, tức là chế độ sau khi điều chỉnh điện áp sơ cấp hoạt động mà điện áp ở nút nào đó không đạt yêu cầu an toàn, thì có nghĩa

là cần phải đặt thiết bị điều chỉnh cấp 1 SVC ở đó, dung lợng của SVC là dung lợng bù cần thiết để sau giai đoạn 1, điện áp các nút trở về giới hạn an toàn

hệ thống Vị trí cụ thể và công suất bù đặt trên lới truyền tảI lại là một bàI toán kinh tế - kỹ thuật cần giải

Vấn đề nữa là luật điều chỉnh ở các bộ tụ này Cứ theo nh tính toán ở trên cũng thấy đợc bộ tụ bù ở mỗi nút cần điều chỉnh thế nào Tuy nhiên, khi

bộ tụ đã đợc đặt, nó cần đợc điều khiển tối u về phơng diện điện áp cũng nh tổn thất trên lới

Các cách điều khiển tụ bù nối vào nút hệ thống có thể là:

- Điều khiển từ xa, do điều độ viên thực hiện bằng tay

- Điều khiển tự động theo tiêu chuẩn điện áp cao siêu cao địa phơng,-

có bậc đóng và cắt khác nhau cho giờ cao điểm và thấp điểm Đóng cắt thực hiện theo đồng hồ thời gian, điều độ viên có thể can thiệp từ xa Điều khiển kiểu này không đáp ứng đợc yêu cầu của hệ thống điện phức tạp

- Điều khiển theo luật cần bằng đơn giản với mục tiêu kinh tế, giảm tổn thất công suất tác dụng trên lới hệ thống bằng cách hạn chế dòng công suất phản kháng bằng bù công suất phản kháng địa phơng

- Điều khiển theo mức của điều chỉnh điện áp cấp 2 Mục đích là duy trì mức điện áp cho trớc

Các bộ tụ nối vào lới trung áp đợc điều khiển nh sau:

- Theo đồng hồ thời gian, trong từng thời điểm nhất định thì đóng hoặc cắt bớt tụ bù

- Điều khiển từ xa sẽ điều khiển phối hợp một lúc nhiều bộ tụ bù

- Rơle varmetric dùng bộ vi xử lý xác định trong thời gian thực từ dòng,

áp, công suất phản kháng yêu cầu mà xác định lợng tụ cần đóng vào hoặc cắt

ra Cách này cho phép giữ mức bù tối u, cứ 10 phút tính bù 1 lần

1.2.2.3 Các mô hình giải khác

* Phơng pháp xét đến độ nhạy của chỉ tiêu ổn định điện áp, độ lệch điện áp

và tổn thất công suất tác dụng đối với sự biến đổi công suất phản kháng nút

Phơng pháp này bao gồm các bớc sau:

- Sắp xếp các nút tải theo thứ tự u tiên theo ảnh hởng của sự biến đổi

công suất phản kháng ở nút đó đến ổn định điện áp, độ lệch điện áp và tổn thất công suất tác dụng

- Lập ba vectơ giá cả thích hợp cho từng nút cho sự biến đổi của điện áp, công suất phản kháng và đầu phân áp

- Lập hàm Lagrang và giải hàm này để tìm ra nút cần bù và công suất bù tối thiểu

Khi giải tích lới điện bằng phơng pháp Newton Raphson ta có hệ - phơng trình:

U U

Q Q

U

P P

trong đó ma trận Jacobi JQ chỉ bao gồm các nút tải

ổn định điện áp đợc đánh giá theo tiêu chuẩn: hiệu ứng điều chỉnh điện

áp theo công suất phản kháng của các nút tảI i: ∂Qi/ ∂Ui Tính ∂Qi/ ∂Ui cho từng nút tảI sau đó sắp xếp nút tải theo độ tăng của ∂Qi/∂Ui Nên bù ở các nút có ∂Qi/ ∂Ui thấp vì khả năng ổn định điện áp ở các nút này thấp ∂Qi/ ∂Ui

là thành phần nằm trên đờng chéo của ma trận Jacobi JQ

Chỉ tiêu độ lệch điện áp đợc xét theo ảnh hởng của biến đổi công suất phản kháng nút đến môđun điện áp nút và các nút lân cận Khi có công suất phản kháng ở một nút nào đó biến đổi thì sẽ ảnh hởng đến môđun điện áp của tất cả các nút, ảnh hởng này thể hiện trên cột của ma trận JQ, do đó phải lập ra tiêu chuẩn để đánh giá ảnh hởng này Nên bù ở các nút mà sự biến đổi

công suất phản kháng ở nút đó ảnh hởng nhiều đến mức điện áp của hệ thống, do đó nút đợc sắp xếp theo điều kiện này

Tổn thất công suất tác dụng phụ thuộc biến đổi Q nh sau:

bù duy nhất Nếu có nút không thể đặt bù do một điều kiện nào đó thì hệ số u tiên của nút đó bằng 0

Bớc 3 là lựa chọn số lợng nút bù ít nhất và dung lợng bù nhỏ nhất Nút bù đợc chọn theo thứ tụ u tiên đã lập, đầu tiên chọn n0 nút bù, dùng tính toán chế độ có xét đến mọi khả năng điều chỉnh của các nguồn công suất phản kháng đã có và vừa đa thêm vào, cùng với điều áp dới tảI để kiểm tra xem điện áp và các hạn chế khác có bị vợt khung không, nếu không thì dừng lại, nếu có thì tăng số nút bù lên n1 = n0 + 1, rồi tính lại

Sau khi đã có đợc số nút bù thì dùng mô hình tuyến tính để tối u hóa dung lợng bù ở các nút bù bằng cách giảm dần dung lợng bù đã lựa chọn ban đầu Tính cho mọi chế độ rồi tổng hợp lại cho kết quả chung

Mô hình tuyến tính nh sau:

Min F = C1T U∆ G +C 2T Q∆ L + C3T ∆T (8)Với các hạn chế:

- Hạn chế điều chỉnh điện áp nguồn điện:

∆UGmin U≤∆ G ≤ ∆UGmax

- H¹n chÕ ®iÒu chØnh c«ng suÊt ph¶n kh¸ng nót t¶i:

∆QLmin Q≤∆ L ≤ ∆QLmax

- H¹n chÕ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p díi t¶i

∆Tmin ≤∆T ≤ ∆Tmax

QNgoµi ra cßn cã h¹n chÕ ∆ G nót nguån vµ ∆UL nót t¶i, c¸c h¹n chÕ nµy phô thuéc cÊu tróc líi

NÕu gi¶ thiÕt ∆P = 0, ta cã hÖ ph¬ng tr×nh líi ®iÖn:

T U U J

J J

J J J Q

Q

L G

LT LL LG

QT QL QG

J J

J J J U

Q

L G

LT LL LG

QT QL QG

' ' '

C i

i i i i C i C

(C¸c rµng buéc:

ai = 1 hoặc 0 ; 1 : có đặt bù , 0 : không đặt bù

)10(

J iQ )

t ,U (QQ

P )

t ,U (PP

J ihQQ - )

t ,U( Q

),,(

J iQ )

t ,U (QQ

P )

t ,U (PP

J i0QQ -

t ,U(QQ

0 )

t ,U( PP

QaQ0

QaQ0

G

max Gi gh

gh gh Gi

min

Gi

max Gi gh gh gh Gi

min

Gi

L i

ri Ci gh gh gh i

max min

max min

G

max Gi N

N N Gi

min

Gi

max Gi N N N Gi

min

Gi

L ri

Ci N N N i

N

i

N N N i

N

i

rimax i ri

Cimax i

=+

θ

θ θ θ θ

i gh gh gh i

N N

ct

UP

ttt

UUU

vào lới điện

Pi , Qi - công suất tác dụng từ nút i truyền vào lới

PiN , QiN - công suất phụ tải nút i trong chế độ bình thờng

PGi , QGi - công suất nguồn i phát vào hệ thống

JL , JG - tập các nút tải và nút nguồn

Pi U( gh , θgh, tgh ), Qi U( gh , θgh, tgh ) công suất t- ải giới hạn theo

điều kiện ổn định phụ tảI tại nút i

ci , hi – giới hạn cho phép

U , θ, t - vectơ điện áp nút, góc pha vào đầu phân áp của máy

biến áp điều áp dới tải, nếu có chỉ số “N” ở trên thì là chế độ bình thờng, nếu có chỉ số “N” ở trên thì là chế độ giới hạn

Mô hình đợc giải làm hai bớc:

công suất bù ở mọi nút

giải mô hình tuyến tính hóa nguyên để giảm bớt đến nhỏ nhất số nút bù -

Trong bớc 2 cũng phải dùng đến các hệ số độ nhạy đối với sự biến đổi công

suất phản kháng nút nh ở mô hình đầu tiên

* Mô hình phát triển tại viện công nghệ Ilinois (Mỹ)

Di , CCi , Cri , c hệ số giá cả-

ai - biến nguyên có giá trị 1 hoặc 0

Mô hình dùng để xác định vị trí và dung lợng tụ hoặc kháng bù đặt thêm khi hệ thống điện phát triển

* Phơng pháp áp dụng ở Liên Xô (cũ)

Dùng phơng pháp giải tích các chế độ max, min bình thờng và sự cố, trong mỗi chế độ tính đến điều chỉnh các nguồn công suất phản kháng có sẵn (kể cả kháng điện hay chế độ nhận công suất phản kháng của máy bù đồng bộ), điều chỉnh điện áp ở máy phát điện, điều áp dới tải và công suất phản kháng đa thêm vào (gồm tụ bù và kháng điện) theo điều kiện kỹ thuật là điện

áp các nút nằm trong giới hạn cho phép và khả năng tải của các đờng dây Công suất bù đặt ở mọi nút trung gian 110kV Sau khi xác định công suất phản kháng cần bù thêm thì tính bù kinh tế, phụ thêm công suất bù vào các trạm trung gian và khu vực cho đến khi đạt đợc tg tối u của từng nút ϕ Ngời ta tính sẵn các đờng cong tg tối u cho các khu vực của hệ thống ϕ

điện , đờng cong này phụ thuộc độ dài lới điện, thời gian tổn thất công suất lớn nhất và các thông số khác Từ các thông số giải tích của lới điện, ngời ta tính và tra đồ thị đợc tgϕ tối u, sau đó so với tgϕ thực tế để tính công suất

1.2.2.4 Các hình thức bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

- Tổn thất công suất và điện năng trên đờng dây cao

Bù dọc là giải pháp mắc nối tiếp tụ điện vào đờng dây để giảm bớt (bù) cảm kháng XL của đờng dây bằng dung kháng XC của tụ điện

Thiết bị bù dọc thờng đợc sử dụng để giảm tổng trở của đờng dây làm giảm góc lệch pha giữa các véc tơ điện áp ở đầu và cuối đờng dây , tăng khả năng tải của đờng dây, cải thiện điều kiện phân bố điện áp dọc đờng dây, giảm tổn thất điện năng trên đờng dây

Khi mắc thêm tụ nối tiếp vào đờng dây thì điện kháng tổng của mạch tải điện sẽ giảm xuống còn (XL-XC) Giả sử góc lệch ϕ giữa dòng điện phụ tải

I và điện áp cuối đờng dây U2 không đổi thì độ lệch điện áp U1 ở đầu đờng dây và góc lệch pha giữa vectơ điện áp giữa hai đầu đờng dây giảm xuống δ khá nhiều

Khả năng tải của đờng dây theo điều kiện ổn định tĩnh đợc đánh giá một cách gần đúng theo biểu thức quen thuộc:

δ sin 2

1 C

X

U U P

−

=Trong đó :

- P là công suất truyền tải (MW);

- U1 và U2 là điện áp ở đầu và cuối đờng dây (kV);

- XL là cảm kháng của đờng dây (Ω);

- XC là dung kháng của thiết bị bù ( );Ω

- δ còn đợc gọi là “góc truyền tải” , góc giữa U1 và U2

Dung kháng Xc mắc nối tiếp vào đờng dây càng lớn, giới hạn về khả năng tải của đờng dây càng cao và góc truyền tải càng bé

Một tác dụng quan trọng nữa của các bộ tụ bù dọc là dòng điện tải chạy qua tụ điện sẽ phát ra một lợng công suất phản kháng bù lại phần tổn thất trên cảm kháng của đờng dây, do đó làm giảm tổn thất công suất và điện năng trong các chế độ tải đầy

Mức độ bù dọc của đờng dây đợc đặc trng bằng hệ số bù dọc KC:

%100xX

XK

Ngợc lại, nếu chọn mức bù dọc quá bé (KC < 25%) thì ảnh hởng và hiệu quả của thiết bị bù dọc không đáng kể Không bù đắp đợc những phức tạp trong việc lắp đặt và tổ chức bảo vệ chúng

Cùng một mức độ bù dọc KC nào đó, bộ tụ bù dọc có thể đợc đặt tập trung hoặc phân tán ở nhiều vị trí khác nhau trên đờng dây, chẳng hạn :

- Phân tán thành hai nửa đặt ở hai đầu đờng dây;

- Đặt tập trung ở giữa đờng dây;

- Đặt tập trung ở cuối đờng dây;

- Phân thành hai nửa đặt ở vị trí 1/3 và 2/3 chiều dài đờng dây;

Đối với những đờng dây có chiều dài lớn, các thiết bị bù dọc thờng

đợc tính toán và đặt cho từng đoạn có chiều dài 250 500km Khi chọn vị ữ trí đặt thiết bị bù dọc ngời ta thờng xét đến 3 ba tiêu chuẩn sau:

- Trị số dòng điện ngắn mạch qua bộ tụ;

- Thuận lợi cho việc quản lý vận hành bộ tụ

0 P P U1

Không có bù dọc

Có bù dọc

U2 C

π/2

P'gh =U1U2/(Xl-Xc)

Hình 1.1- Hiệu quả của bù dọc lên trị số của góc δ và

công suất tải giới hạn trên đờng dây

* Bù Ngang:

Bù ngang đợc thực hiện bằng cách lắp kháng điện có công suất cố định hay các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của các trạm biến áp Kháng bù ngang này có thể đặt ở phía cao áp hay phía hạ áp của máy biến áp Khi đặt ở phía cao áp thì có thể nối trực tiếp song song với đờng dây hoặc nối qua máy cắt đợc điều khiển bằng khe hở phóng điện

Dòng điện IL của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung

đờng dây phát ra do chúng ngợc chiều nhau Nhờ đó mà công suất phản kháng do đờng dây phát ra sẽ bị tiêu hao một lợng đáng kể và qua đó có thể hạn chế đợc hiện tợng quá áp ở cuối đờng dây

Việc lựa chọn dung lợng và vị trí đặt của kháng bù ngang có ý nghĩa rất quan trọng đối với một số chế độ vận hành của đờng dây trong hệ thống

điện nh chế độ vận hành non tải, không tải của đờng dây

-Trong chế độ không tải, phía nguồn khép mạch, phía tải hở mạch thì các nguồn phát vẫn phải phát công suất tác dụng rất lớn để bù vào tổn thất

điện trở của đờng dây và máy biến áp Để khắc phục sự quá áp và quá tải máy phát ta phải đặt kháng bù ngang tại một số điểm trên đờng dây

- Trong chế độ non tải (PTải < PTN), thì công suất phản kháng trên đờng dây thừa và đi về hai phía của đờng dây Để đảm bảo đợc trị số cosϕ chophép của máy phát, ta phải đặt kháng bù ngang ở đầu đờng dây để tiêu thụ công suất phản kháng

- Trong chế độ tải cực tiểu thì cống suất phản kháng do đờng dây sinh

ra rất lớn (đối với đờng dây siêu cao áp 500kV với Q0 ≈ 1 MVAR/km) thì ta phải đặt các kháng bù ngang phân bố dọc theo đờng dây để tiêu thụ lợng công suất phản kháng này Thông thờng, khoảng cách giữa các kháng bù ngang từ 200 500km.-

- Công suất phản kháng của đờng dây phát ra phát ra trong chế độ không tải đợc tính gần đúng nh sau:

QC = Udd2 x b0 x lTrong đó:

- Udd là iện áp danh định của đờng dây;

- l là chiều dài của đờng dây (km);

- b0 : Dung dẫn đơn vị của đờng dây

Đối với các đờng dây siêu cao áp có điện áp 330 750kV thì ta có thể ữ

- X0 là điện kháng đơn vị của đờng dây (Ω/km);

- l là chiều dài của đờng dây (km)

Nh vậy công suất phản kháng của đờng dây phát ra là:

l Z

U Q

% 100

C L C

L L

Q

Q I

I

Trong đó:

- QL là công suất phản kháng của kháng bù ngang;

- QC là công suất phản kháng của điện dung đờng dây phát ra

Đối với các đờng dây có cấp điện áp 500kV, tổng công suất của các kháng bù ngang trên đờng dây thờng bằng 60 70% công suất phản kháng -

do điện dung đờng dây phát ra

1.2.2.5 Một số thiết bị điều khiển công suất phản kháng trong Hệ thống điện

* Tụ bù tĩnh điều khiển bằng thyristor (SVC)

SVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ công suất phản kháng có thể

điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor, đợc tổ hợp từ hai thành phần cơ bản:

- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản kháng (có thể phát hay tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ theo chế độ vận hành)

- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử nh thyristor; các cửa đóng mở (GTO- Gate turn off)

SVC đợc cấu tạo từ 3 phần tử chính bao gồm:

- Kháng điều chỉnh bằng thyristor – TCR (Thyristor Controlled Reactor): có chức năng điều chỉnh liên tục công suất phản kháng tiêu thụ

- Kháng đóng mở bằng thyristor – TSR (Thyristor Switched Reactor):

có chức năng tiêu thụ công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor

- Bộ tụ đóng mở bằng thyristor – TSC (Thyristor Switched Capacitor):

có chức năng phát công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor

Sử dụng SVC cho phép nâng cao khả năng tải của đờng dây một cách

đáng kể mà không cần dùng đến những thiết bị bù đặc biệt và phức tạp trong vận hành nh các bụ bù tĩnh điện hay máy bù đồng bộ Các chức năng chính của SVC bao gồm:

- Điều khiển điện áp tại nút có đặt SVC có thể cố định giá trị điện áp

- Điều khiển trào lu công suất phản kháng tại nút đợc bù

- Giới hạn thời gian và cờng độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch ) trong hệ thống điện

- Tăng cờng tính ổn định của hệ thống điện

- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện nh ngắn mạch, mất tải đột ngột

Ngoài ra, SVC còn có các chức năng phụ mang lại hiệu quả khá tốt cho quá trình vận hành hệ thống điện nh:

- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh

- Tăng cờng khả năng truyền tải của đờng dây

- Giảm góc làm việc δ làm tăng cờng khả năng vận hành của đờng dây

MBA bù

TCR

Hình 1.2 Cấu tạo và nguyên lý của SVC-

* Tụ bù dọc điều khiển bằng thyristor (TCSC)

Cũng tơng tự nh phần tử SVC, phần tử TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator) là thiết bị điều khiển trở kháng nhanh của đờng dây và hoạt động trong điều kiện ổn định của hệ thống điện Nó đợc tổ hợp từ một hay nhiều modul TCSC, mỗi một modul bao gồm hai thành phần cơ bản:

- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt dung kháng (có thể thay

đổi đợc nhờ bộ điều chỉnh van thyistor)

- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử nh van thyristor; các cửa đóng mở GTO,

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCSC nh hình sau:

Hình 1.3- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của TCSC Ngoài ra, TCSC còn có một số thiết bị phụ nh bộ lọc F nhằm lọc bỏ các sóng hài bậc cao, thiết bị đóng ngắt phục vụ các chế độ vận hành của TCSC trong các chế độ khác nhau của hệ thống điện

Các chức năng chính của TCSC bao gồm:

- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh

- Giảm sự thay đổi điện áp

- Tăng cờng khả năng truyền tải của đờng dây

- Tăng cờng tính ổn định của hệ thống điện

- Giảm góc làm việc δ làm tăng cờng khả năng vận hành của đờng dây

- Hạn chế hiện tợng cộng hởng tần số thấp trong hệ thống điện Ngoài ra, TCSC còn có nhiều chức năng khác có thể tăng tính linh hoạt trong vận hành các đờng dây siêu cao áp nói riêng và hệ thống điện nói chung Tuỳ theo yêu cầu của từng đờng dây siêu cao áp cụ thể và chức năng của chúng trong từng hệ thống điện cụ thể mà ta có thể áp dụng các phơng pháp, mạch điều khiển TCSC cho phù hợp với các chế độ vận hành trong hệ thống điện

* Tụ bù ngang điều khiển thyristor (STATCOM)

STATCOM (Static Compensator) là sự hoàn thiện của tụ bù tĩnh SVC, bao gồm các bộ tụ điện đợc điều chỉnh bằng các thiết bị điện tử nh thyistor

và cửa đóng mở GTO So với SVC, nó có u điểm là kết cấu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích lớn nh SVC và đặc biệt là nó điều khiển linh hoạt và hiệu quả hơn

MBA liên kết

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của STATCOM- Các tính năng của STATCOM cũng nh của SVC nhng khả năng điều chỉnh, điều khiển các thông số của STATCOM ở mức cao hơn, bao gồm:

- Điều khiển điện áp tại nút có đặt STATCOM có thể cố định giá trị

điện áp

- Điều khiển trào lu công suất phản kháng tại nút đợc bù

- Giới hạn thời gian và cờng độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch ) trong hệ thống điện

- Tăng cờng tính ổn định của hệ thống điện

- Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện nh ngắn mạch, mất tải đột ngột

Ngoài ra, STATCOM còn có đặc điểm nổi trội so với SVC nh sau:

- Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển khi loại trừ đợc sự cố

- Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn điện

áp lới và ngợc lại, tiêu thụ công suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn điện áp lới

1.2.3 Điều chỉnh điện áp trên lới hệ thống

1.2.3.1 Mục tiêu của điều chỉnh điện áp trên lới hệ thống

a) Sự biến đổi điện áp trên lới hệ thống

Tổn thất điện áp trên lới hệ thống đợc tính nh sau:

2

U

QX PR U

=

∆

Trên lới hệ thống X >> R nên có thể viết:

2

U

QX U

Có hai loại biến thiên điện áp trên lới hệ thống:

- Biến đổi chậm gây ra bởi sự biến đổi tự nhiên của phụ tải theo thời gian

- Biến đổi nhanh do nhiều nguyên nhân khác nhau: sự dao độg điều hòa hoặc ngẫu nhiên của phụ tải, sự biến đổi sơ đồ lới điện, hoạt động của bảo vệ rơle và các thiết bị tự động hóa, khởi động hay dừng tổ máy

b) Mục tiêu điều chỉnh điện áp

- Giữ vững điện áp trong mọi tình huỗng vận hành bình thờng cũng nh

sự cố, trong phạm vi cho phép xác định bởi giới hạn trên và dới Các giới hạn này đợc xác định nh sau:

+ Giới hạn trên xác định bởi khả năng chịu áp của cách điện và hoạt

động bình thờng của các thiết bị phân phối cao và siêu cao áp Nếu điện áp tăng cao sẽ làm già hóa nhanh cách điện và làm cho thiết bị hoạt động không chính xác

+ Giới hạn dới xác định bởi điều kiện an toàn hệ thống, tránh quá tải

đờng dây và máy biến áp (trong lới điện có điều áp dới tải khi P là hằng số thì nếu U giảm I sẽ tăng gây quá tải), tránh gây mất ổn định điện áp (hiện tợng suy áp) Nếu có nhà máy điện nguyên tử thì phải giữ điện áp trên lới tự dùng của các nhà máy này rất chặt chẽ

- Trong giới hạn kỹ thuật cho phép, giữ mức điện áp sao cho tổn thất công suất tác dụng nhỏ nhất, đây là điều kiện kinh tế Nói chung thì trong điều kiện tổn thất vầng quang nhỏ (do thiết kế hoặc do thời tiết tốt), mức điện áp nên đợc giữ ở mức cao nhất có thể thì P sẽ nhỏ.∆

c) Điều kiện để có thể điều chỉnh đợc điện áp

- Điều kiện cần: đủ công suất phản kháng và công suất phản kháng này phải đợc phân bố hợp lý ở từng khu vực của hệ thống

- Điều kiện đủ: nguồn công suất phản kháng phải điều khiển đợc trong phạm vi cần thiết

1.2.3.2 Phơng tiện điều chỉnh điện áp

Các phơng tiện điều chỉnh điện áp bao gồm:

- Điều chỉnh kích từ máy phát điện;

- Điều chỉnh dới tải hệ số biến áp (đầu phân áp) ở máy biến áp tăng áp

và ở máy biến áp giảm áp theo thời gian

- Điều chỉnh điện áp ở các máy biến áp bổ trợ chuyên dùng để điều chỉnh điện áp

- Điều chỉnh công suất phản kháng của các nguồn công suất phản kháng

đặt trên lới gồm có: nguồn điều khiển hai chiều vô cấp (SVC) và tụ điện, kháng điện điều chỉnh hữu cấp

- Điều chỉnh ngoài tải đầu phân áp ở các máy biến áp chỉ có đầu phân áp

cố định, điều chỉnh theo mùa

1.2.3.3 Phơng thức điều chỉnh điện áp

- Điều chỉnh sơ cấp là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi

điện áp nhanh và ngẫu nhiên bằng tác động của các thiết bị điều chỉnh điện áp máy phát và các máy bù tĩnh Trong trờng hợp điện áp biến đổi lớn thì các bộ

tự động điều áp dới tải ở các máy biến áp cũng tham gia vào quá trình điều chỉnh Điều chỉnh sơ cấp thực hiện tự động trong thời gian rất nhanh Điều chỉnh sơ cấp nhằm mục đích giữ điện áp lới điện ở mức an toàn, tránh nguy cơ suy áp trong chế độ bình thờng và nhất là khi sự cố

- Điều chỉnh thứ cấp để đối phó với các biến đổi chậm và có biên độ lớn của điện áp Điều chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉ định của các thiết bị điều chỉnh sơ cấp của các máy phát và các bộ tụ bù có điều khiển

tự động trong miền nó đảm nhận Quá trình này kết thúc trong vòng 3 phút

- Điều chỉnh cấp 3 điều hòa mức điện áp giữa các miền điều chỉnh cấp 2, tối u hóa mức điện áp của hệ thống điện theo tiêu chuẩn kinh tế và an toàn Quá trình này có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động

Ba cấp điều chỉnh điện áp trên đợc phân biệt theo thời gian và trong không gian Theo thời gian để tránh mất ổn định của quá trình điều chỉnh, trong không gian để có thể chiếu cố u tiên các yêu cầu khu vực

1.2.3.4 Hệ thống điều chỉnh điện áp cấp 2

- Nguyên tắc: chia lới hệ thống thành các miền điều chỉnh riêng biệt Trong từng miền, các nguồn công suất phản kháng (nhà máy điện, bộ tụ bù, kháng điện) đợc điều chỉnh tự động và phối hợp để giữ vững mức điện áp của miền Nhiệm vụ của điều chỉnh này đợc thực hiện bằng cách giữ điện áp ở nút hoa tiêu (nút kiểm tra) luôn bằng giá trị chỉ định đợc xác định theo yêu cầu của hệ thống điện trong từng khoảng thời gian vận hành

- Nút hoa tiêu đợc chọn theo các điều kiện sau:

+ Nút hoa tiêu phải là nút đặc trng cho miền, sự biến đổi điện áp ở nút hoa tiêu phải tơng quan với sự biến đổi điện áp toàn miền Điều kiện này

đợc thỏa mãn nếu khoảng cách từ nút hoa tiêu đến các nút còn lại trong miền

là nhỏ

+ Mỗi miền phải bao gồm các tổ máy phát có khả năng cung cấp đủ công suất phản kháng cho yêu cầu của miền

+ Khoảng cách điện giữa nút hoa tiêu của miền và các miền lân cận phải

đủ lớn để các miền không ảnh hởng đến nhau Điều kiện này nhằm đảm bảo tính độc lập giữa các miền

1.2.3.5 Khái niệm về mô hình tính toán điều chỉnh tối u điện áp trong vận hành

∆Pij = Pij + P ji = U i2gij + Uj2gij - 2Ui Uj gij cos θij = Gk(Ui 2 + Uj2 - 2Ui Uj cos θij)

Gk = gij là phần thực của tổng dẫn đờng dây k

Tổng tổn thất công suất tác dụng của hệ thống là tổng tổn thất công suất tác dụng của tất cả các đờng dây:

=

k

ij j i j i k

i lấy ch ấtc c c n tkể c n t c n bằn ; ấy ch ấtc c c nútn n k á

θi = θi – θj

PL – ổ hấtcô g suấttá d ng

* C ác biế n điều khiển

Tổn hất cô g suất tá dụ g p ụ hu c vào p ân b côn suất phản

khán rên  i hệ h n Phân b công suất p ản k án p ụ h ộc vàocô g suất p ản k áng của c c bộ ụ b QCi điện áp c c n à máy điện Ugi hệ số

biến áp của c c máy biến áp điều áp d ới tảiTi và p ân bố cô g suất tá dụn Cá biến này á độ g đến điện áp c c n t tải Ui và g c p a θi àm ch ổ

thất cô g suất tá d ng hay đ i S á đ ng này hô g q a hệ p  n rìn

c n bằng côn suất n tcủa hệ h n điện,tro g đ ro g một chế đ ,điện áp

ng ồn đ ợc cho rớc và ạo hàn c c n t P-V, hệ số biến áp đ ợc hể hiện

tro g ma rận ổn dẫn,cò cô g suấtb hể hiện ro g ph ảin t

* C ác ràng buộc

Cá ràng buộc à c n bằn cô g suất tá d ng vàc n bằn cô g suất phản

k án ron oàn hệ hố g điện…

* C ác hạn chế

Đó à hạn chế của c c biến điềukhiển QCi Ugi Ti hạn chế của điện áp

c c n t hạn chế d ng điện rên c c đ ng dây,hạn chế ổn định n …

Đây k ô g p ải là bài toán dễ giải đặ biệt là ch c c hệ h ng điện

p ức ạp có n iều c p điện áp,nhiều mạ h vò g

Bào oán ốiu hóa ổn hấtcông suất á d ng p ảiđ ợc giảisau k iđã

giải bài toán p ân b ối  cô g suấttrên hệ h n điện,sau đó k igiải bài

toán ối u hóa ổ hất côn suấttá d n v i giả hiết góc pha của điện áp

kh n đ i cô g suấttá dụ g n tk ôn đ i Hai bàitoán này đ ợc giải lên

t ếp heo v ng kín ch đến khikếtquả h itụ

Bài toán h n đ c giải bằn p ơn pháp q y h ạ h u ến ính sau

khiđã u ến ín h a p  n rình hàm mục iêu và c c ràn buộc,h ặc bằn

p  n p áp gradient

* Ta xem xét một mô hình ính oán điều chỉnh đ i ện áp

- Hàm mục iêu

Min ∆PL = M ∆URàn b ộc:

J2’ ∆U = 0 Hạn chế:

∆Qmi n ≤ J1’ ∆U ≤ ∆Qmax ∆Umin ≤ ∆U ≤ ∆Umax

L

U

P U

P U

P

2 1

N – số nútcủa hệ h n điện

J1’ – ma rận Ja o ichỉbao g m ản h ở g của p ụ ải

J2’ - ma rận Ja o ic i biên chỉ bao g m ản h n của p ụ ải và của hệ số

Tron m« h×nh nµy k « g xÐt rùc iÕp hÖ sè biÕn ¸p.

Ph n p ¸p gi¶i d ng gi¶i tch íi ®iÖn b»n ph ¬ g p ¸p ¸ h biÕn,

qu ho¹ h uyÕn nh vµ gradientc ibiªn

Chương I

Lưới điện 110 - 22 kV kh vực miền Bắc

2.1 Khái quát chung về tình hình kinh tế - xã hội

của các tỉnh phía Bắc

Lới điện miền Bắc trải rộng trên 28 tỉnh, thành phố do 3 Công ty Điện lực quản lý: Công ty Điện lực 1, Công ty Điện lực Hà Nội, Công ty Điện lực Hải Phòng (mới tách ra khỏi Công ty Điện lực 1 từ năm 1999), chiếm tới trên 40% sản lợng điện tiêu thụ trong toàn quốc Dân số của miền Bắc đến năm

2001 là 36,1 triệu ngời chiếm tỷ lệ hơn 46% dân số cả nớc Tổng diện tích

tự nhiên miền Bắc là hơn 240 ngời/km2, tuy nhiên phân bố không đều và tập trung chủ yếu ở các vùng đồng bằng và các thành phố lớn

So với hai miền Nam và Trung, miền Bắc là khu vực có tốc độ phát triển kinh tế trung bình Tuy nhiên sự phân bố về dân số và phát triển kinh tế ở các khu vực trong miền Bắc không đều Tổng sản phẩm quốc nội khu vực miền Bắc (GDP) năm 2000 là 95,07 ngàn tỷ đồng (giá so sánh năm 1994) chiếm gần 34,4% tổng GDP toàn quốc

Tốc độ tăng trởng kinh tế khu vực miền Bắc trong giai đoạn 1995 2000

-đạt khoảng 6,45%/năm, trong khi tốc độ tăng trởng kinh tế của cả nớc là 7,16% Căn cứ vào đặc điểm điều kiện địa lý tự nhiên và quản lý hành chính kinh tế, có thể khu vực miền Bắc đợc chia làm 4 vùng:

* Khu vực Tây Bắc:

Bao gồm các tỉnh Điện Biên, Lai Châu, Sơn La và Hoà Bình Tổng diện tích tự nhiên là 35,6 ngàn km2 (chiếm khoảng 24% tổng diện tích toàn miền Bắc) Đây là khu vực dân c tha thớt nhất nớc ta với mật độ dân số là 64

ngời/km2 Đây cũng là khu vực kinh tế chậm phát triển nhất trong miền Tổng GDP của vùng này là 3.594 tỷ đồng (giá 1994), trong đó hơn 50% là dịch vụ Tuy nhiên khu vực này là nguồn tiềm năng rất lớn về thuỷ điện Nhà máy thuỷ điện lớn nhất hiện nay là thuỷ điện Hoà Bình nằm trong khu vực này Trong tơng lai, khu vực này sẽ xây dựng các nhà máy thuỷ điện bậc thang trên sông Đà nh các nhà máy thuỷ điện (NMTĐ) Sơn La, Lai Châu, Huội Quảng, Bản Chác, Nậm Chiến Tổng sản lợng thuỷ điện của khu vực này có thể lên đến 30 tỷ kWh

* Khu vực miền núi phía Bắc:

Gồm 9 tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Lào Cai, Bắc Cạn, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Yên Bái, Thái Nguyên, Phú Thọ Với diện tích tự nhiên 55,6 ngàn km2

và tổng số dân sinh sống gần 6,5 triệu ngời, đây cũng là khu vực đông dân c (mật độ trung bình là 137 ngời/km2) So với khu vực Tây Bắc, khu vực này tuy có phát triển hơn nhng cũng là nơi có hạ tầng cơ sở kinh tế kém phát triển, mặc dù trong khu vực có tiềm chứa rất nhiều loại khoáng sản nh sắt,

đồng, thiếc, kẽm… Năm 2000, tổng giá trị sản phẩm quốc nội của khu vực miền núi phía Bắc là gần 12 ngàn tỷ đổng chiếm 12,5% tổng sản phẩm quốc nội toàn miền Bắc Do nạn phá rừng trong nhiều năm đã xảy ra nghiêm trọng nên trong vài năm trở lại đây, có nhiều trận lũ quét ở các tỉnh Bắc Cạn, Tuyên Quang, Thái Nguyên gây nhiều thiệt hại về ngời và của Chính phủ đã chỉ

đạo cho xây dựng các nhà máy thuỷ điện trên sông Lô, sông Gâm và sông Chảy để vừa phát điện, vừa chống lũ Trong thời gian tới khu vực này sẽ chú trọng phát triển các ngành công nghiệp khoáng sản, chế biến các mặt hàng nông nghiệp có giá trị kinh tế cao nh chè, thuốc lá và tăng cờng trao đổi, buôn bán kinh tế với Trung Quốc

* Khu vực Đông Bắc:

Gồm 4 tỉnh Hải Dơng, Bắc Giang, Quảng Ninh và Hải Phòng; là một

trong các khu vực kinh tế trọng điển của miền Bắc Đây là khu vực có nguồn nguyên liệu hoá thạch lớn nhất trong nớc Trong các tỉnh Đông Bắc, tỉnh Quảng Ninh và Hải Phòng là đơn vị có kinh tế phát triển nhất Thành phố Hải Phòng là một đầu tầu kinh tế của miền Bắc Tổng GDP năm 2000 của hải Phòng là 7,9 ngàn tỷ đồng Tốc độ tăng trởng kinh tế giai đoạn 1995-2000 của hải Phòng là 6,7% cao hơn một chút so với miền Bắc nói chung Trong khu vực có nhiều cơ quan xí nghiệp kinh tế, công nghiệp lớn nh cảng Hải Phòng là cảng biển lớn nhất của nớc ta, các xí nghiệp luyện cán thép,- sản xuất xi măng…

Với điều kiện tập trung nhiều mỏ than trữ lợng lớn, Quảng Ninh là nơi sản xuất và xuất khẩu than lớn nhất nớc ta Tổng trữ lợng than ở khu vực Quảng Ninh ớc tính hơn 3000 tỷ tấn Dự kiến có thể phát triển trong khu vực này hơn 4000MW, nhiệt điện đốt than không chỉ cung cấp cho nhu cầu tại chỗ

mà còn cung cấp cho các khu vực khác trong miền Bắc Trong những năm qua, Quảng Ninh có tốc độ tăng GDP bình quân khoảng 6,5%/năm Ngành công nghiệp đã đợc khôi phục và phát triển, giá trị sản lợng công nghiệp tăng trung bình gần 10%, sản lợng than sạch tăng từ 3,8 triệu tấn năm 1991 lên khoảng 10 triệu tấn năm 2000 Trong tỉnh có nhiều dự án liên doanh với nớc ngoài đã đợc cấp giấy phép với số vốn đầu t hàng trăm triệu USD Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của khu vực giai đoạn tới là chú trọng phát triển các cơ sở công nghiệp lớn nh xi măng, thép, công nghiệp khai thác than và xây dựng các nhà máy nhiệt điện đốt than cung cấp năng lợng điện cho các vùng kinh tế khác trong miền Bắc Ngoài ra, với lợi thế về biển và các thắng cảnh sẵn có, sẽ chú trọng các ngành nghề buôn bán, dịch vụ nh du lịch, buôn bán xuất nhập khẩu thông qua các cảng biển lớn khu vực

* Khu vực xung quanh Hà Nội:

Gồm các đơn vị hành chính thủ đô Hà Nội, các tỉnh Hà Tây, Hng Yên,