áp dụng pss-adept 5.0 trong lưới điện phân phối - hà xuân trường

Với việc đào tạo áp dụng phần mềm PSS/ADEPT, các sinh viên và kỹ sư điện sau khi học xong các khoá học có thể đảm nhận được việc khai thác và quản lý trực tiếp các hệ thống lưới điện ph

Tài liệu tập huấn

HÀ HỘI – THÁNG 10 NĂM 2007

The Power System Simulator/Advanced

Distribution Engineering Productivity TooL

ÁP DỤNG PSS/ADEPT 5.0

TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Phần 1 Kiến thức chuẩn bị

HÀ HỘI – THÁNG 10 NĂM 2007

The Power System Simulator/Advanced

Distribution Engineering Productivity TooL

ÁP DỤNG PSS/ADEPT 5.0

TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

GIÁO TRÌNH TẬP HUẤN

Áp dụng PSS-ADEPT 5.0 trong lưới điện phân phối

Biên soạn-Trình bày:

Nguyễn Hữu Phúc Đặng Anh Tuấn Nguyễn Tùng Linh

Lời nói đầu

Kế hoạch phát triển của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam trước đây nay là Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đến năm 2010 là thách thức lớn cho EVN trong việc quản lý hiệu quả hệ thống lưới Điện hiện tại, vừa phải mở rộng phát triển Trong vòng 5 năm tới, EVN dự tính sẽ xây lắp thêm 280.000 km đường dây Điện phân phối, 14.000 km Truyền tải, 5.000 trạm biến áp mới; tăng gấp đôi số lượng thiết bị Viễn thông, nhằm đáp ứng được việc tăng 360% nhu cầu phụ tải trong nước Tốc độ tăng trưởng này đưa ra nhu cầu thông tin cấp bách về công tác vận hành hệ thống Điện hiện có, và về các dự án mới đối với các nhà quản lý của EVN Tự động hóa thông tin sẽ đẩy mạnh công suất các nhà máy điện, nâng cao độ chính xác, và giảm thiểu nhân công trong các quy trình EVN đã cam kết thực hiện những dự án cung cấp thông tin cho việc đưa ra các quyết định tốt hơn Những dự án này bao gồm: Hệ thống Thông tin Quản lý Tài chính (FMIS), Hệ thống Thông tin chăm sóc Khách hàng (CCIS), Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS)

và triển khai áp dụng các phần mềm phân tích tính toán lưới điện

Về việc áp dụng các phần mềm phân tích và tính toán lưới điện, từ năm 2004 EVN đã chỉ đạo áp dụng các phần mềm chuyên ngành để tính toán lưới điện cho tất cả các đơn vị trực thuộc

Trong các phần mềm tính toán và phân tích lưới điện hiện nay, có nhiều phần mềm phân tích tính toán như: Phân bố cống suất, ngắn mạch, đặt tụ bù tối

ưu, phối hợp bảo vệ.v.v…Với các sản phẩm thương mại như: APEN Oneliner, họ PSS/*, CYME, EMTP, VPro.v.v…Các phần mềm này có thuật toán phức tạp và thường phải qua tập huấn mới sử dụng được Phần mềm PSS/ADEPT của Shaw Power Technologics, Inc được sử dụng rất phổ biến

Chúng tôi được biết Trường Đại học Điện lực Hà Nội là trường Đại học đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao và chủ yếu cho EVN Trường Đại học Điện lực Hà Nội luôn hướng đến việc đẩy mạnh các nghiên cứu triển khai nhằm giúp cho sinh viên của trường nắm vững những kiến thức cơ bản và có kỹ năng thực hành trong các lĩnh vực công tác chuyên môn nói chung và áp dụng các phần mềm chuyên ngành tiên tiến nói riêng Hiện nay, trườngđang triển khai nhiều chương trình đào tạo nhằm trang bị kiến thức và kỹ năng sử dụng phần mềm chuyên ngành Điện cho EVN

Với việc đào tạo áp dụng phần mềm PSS/ADEPT, các sinh viên và kỹ sư điện sau khi học xong các khoá học có thể đảm nhận được việc khai thác và quản

lý trực tiếp các hệ thống lưới điện phân phối và có thể làm tốt công tác quản lý

nghiên cứu, có khả năng thích ứng trước sự phát triển của khoa học, kỹ thuật và giải quyết những vấn đề thuộc chuyên ngành điện trong quá trình áp dụng các phần mềm cùng chức năng

Hơn nữa, do lưới điện không ngừng phát triển mở rộng, theo đó các yêu cầu cung cấp điện liên tục cho khách hàng với chất lượng điện năng ngày càng cao cũng gia tăng Thiết bị trên lưới điện phân phối hiện nay vốn có đặc điểm là đa dạng về chủng loại, phức tạp về cấu tạo Quá trình vận hành nhằm thực hiện những thao tác mang tính lập đi lập lại nhiều lần nhưng lại đòi hỏi độ chính xác cao vì vậy rất cần thiết phải tự động hóa bằng cách đưa nhiều thiết bị tự động, xử

lý thông tin tự động nhằm tăng khả năng truyền đạt và xử lý thông tin Bằng máy tính và các phần mềm chuyên dùng chúng ta có thể ngăn chặn trước và hạn chế hỏng hóc trong quá trình vận hành lưới điện Những thành tựu mới về Công nghệ Thông tin như về khả năng lưu trữ của phần cứng, tốc độ tính toán, các phương pháp hệ chuyên gia, mạng neuron,…đã cung cấp những phương tiện và công cụ mạnh để tăng cường nghiên cứu mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực điện năng Đảm bảo và giữ vững mối liên hệ hữu cơ của các thành phần trong hệ thống sản xuất truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng

Trường Đại học Điện lực Hà Nội đã phối hợp cùng Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu áp dụng phần mềm này Trường Đại học Điện lực Hà Nội thực hiện tập huấn cho các đơn vị trực thuộc nhằm trang bị khả năng sử dụng phần mềm chuẩn tính toán và phân tích lưới điện dựa trên phần mềm PSS/ADEPT Điều này, nhằm giúp các đơn vị Điện lực tham dự từng bước hệ thống hoá, chuẩn hoá kiến thức áp dụng tính toán

về điện trong các hoạt động của mình nhất là công tác quản lý kỹ thuật vận hành lưới điện Ưu tiên là các bài toán: phân bố công suất trên lưới, ngắn mạch, bù công suất phản kháng, độ tin cậy

Phần mềm PSS/ADEPT được phát triển dành cho các kỹ sư và nhân viên kỹ thuật trong ngành điện Nó được sử dụng như một công cụ để thiết kế và phân tích lưới điện phân phối PSS/ADEPT cũng cho phép chúng ta thiết kế, chỉnh sửa

và phân tích sơ đồ lưới và các mô hình lưới điện một cách trực quan theo giao diện đồ họa với số nút không giới hạn Tháng 04-2004, hãng Shaw Power Technologies đã cho ra đời phiên bản PSS/ADEPT 5.0 với nhiều tính năng bổ sung và cập nhật đầy đủ các thông số thực tế của các phần tử trên lưới điện Trường Đại học Điện lực Hà Nội sẽ trang bị kiến thức Công nghệ Thông tin nói chung và phần mềm tính toán kỹ thuật chuyên ngành điện nói riêng cho các đơn vi tham dự khoá học Trường Đại học Điện lực Hà Nội thông qua các khoá

đào tạo kết hợp với trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, triển khai ứng dụng các phần mềm tính toán kỹ thuật điện theo yêu cầu của EVN Tạo điều kiện để các đơn vị trong EVN tìm hiểu các phương pháp tính toán các bài toán điện cơ bản và cách xây dựng thuật toán tính toán áp dụng trong phần mềm tính toán chuyên nghiệp là phần mềm PSS/ADEPT của hãng Shaw Power Technologics Inc-USA Đánh giá, theo dõi và giám sát hiệu quả công tác phát triển xây dựng mới, đại tu cải tạo, quản lý kỹ thuật và vận hành lưới điện của các đơn vị dựa vào công cụ hiệu quả là phần mềm tính toán kỹ thuật điện PSS/ADEPT Làm cơ sở để đội ngũ cán bộ kỹ thuật các đơn vị dễ dàng tiếp thu và nắm bắt các phầm mềm khác sau này, ví dụ như PSS/E EasyPower,…

Các khoá đào tạo sử dụng phần mềm do trường Đại học Điện lực tổ chức, sẽ góp phần nâng cao khả năng ứng dụng máy tính, nhất là sử dụng các phần mềm tính toán chuyên ngành điện cho các đơn vị trực thuộc các Công ty Điện lực trong EVN Qua khóa học, sẽ phổ biến kinh nghiệm và triển khai các kết quả nghiên cứu các phần mềm, để các đơn vị tiếp tục áp dụng vào thực tế công tác tại đơn vị Góp phần hoàn thành tốt công tác sản xuất kinh doanh của đơn vị trên cơ

sở các kết quả tính toán từ các phần mềm mạnh Tạo ra sự phối hợp sẵn sàng dựa trên quan hệ tốt đẹp vốn có giữa các Công ty Điện lực-đơn vị quản lý lưới điện và trường Đại học Điện lực-đơn vị giáo dục đào tạo đều là các thành viên trực thuộc EVN

Và giáo trình này được biên soạn nhằm mục đích phục vụ cho các buổi tập huấn phần mềm PSS/ADEPT 5.0 như trên

Nhóm biên soạn rất cám ơn sự hợp tác mà Trường Đại học Điện lực Hà Nội

đã dành cho nhóm nói riêng cũng như cho Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh nói chung Đặc biệt, nhóm biên soạn chân thành cám ơn Khoa Công nghệ Thông tin của Trường Đại học Điện lực Hà Nội nhất là Thầy Nguyễn Hữu Quỳnh đã nhiệt tình hỗ trợ chúng tôi thực hoàn thành giáo trình tập huấn này cũng như cơ hội được tham gia giảng dạy tại Trường Đại học Điện lực Hà Nội

Nhóm biên soạn cũng cám ơn một số công tác viên đã hỡ trợ xây dụng giáo trình này

Nhóm biên soạn

Các chương trình chuyển đổi:

1 Chương trình Chuyển Excel Æ DAT File

2 Chương trình Chuyển DAT File Æ Excel

3 Chương trình xử lý số liệu đầu vào

4 Chương trình Tính Công Suất Nguồn

5 Chương trình Tính Tổng Trở Máy Biến Thế

6 Chương trình thi kết thúc khoá học bằng trắc nghiệm trực tiếp trên máy tính

Và các CD-ROM:

-CD1: Giáo trình điện tử hỗ trợ

-CD2: Các bài giảng và bài tập

-CD3: Dữ liệu lưới điện

-CD4: Dữ liệu lưới điện (tt) và source các chương trình họ PSS/*

-CD5: Các chương trình hỗ trợ khoá học

Gồm các tài nguyên học tập như: tài liệu tham khảo, User’s Guide, website PTI (offline, xem không cần kết nối internet), web documents, source software PSS/ADEPT and untilities, các phần mềm chuyển đổi dữ liệu và demo phục vụ ứng dụng tính toán bằng PSS/ADEPT, …

Qua kinh nghiệm tập huấn và để giúp các học viên thuộc các đơn vị Điện lực

áp dụng nhanh phần mềm PSS/ADEPT Chúng tôi chú trọng chính vào 4 mục tiêu áp dụng triển khai PSS/ADEPT như sau:

Và các nội dung nâng cao:

¾ Biểu diễn trạng thái lưới điện trước và sau khi giải các bài toán phân tích

¾ Sử dụng các lớp dữ liệu

¾ Tổ chức và quản lý phụ tải và khách hàng sử dụng điện

¾ Khả năng hỗ trợ các cơ sở dữ liệu khác

¾ Bổ sung các thông số dây dẫn vào từ điển cấu trúc dây dẫn

¾ Mở rộng bài toán phân tích cho lưới điện qui mô lớn, nhiều cấp điện

áp

¾ Đánh giá lưới điện trước và sau khi giải các bài toán phân tích

¾ Áp dụng kết quả tính toán làm cơ sở để vận hành lưới điện Thực hiện lập và bảo vệ các kế hoạch tiểu, trung và đại tu hay phát triển mới lưới điện

Những nội dung này giúp học viên tìm hiểu thêm một số kiến thức hữu ích liên quan

Tóm lược nội dung sẽ được trình bày trang đầu tiên của các phần và các chương các tập giáo trình

Nhóm biên soạn

Tạo sơ đồ

Creating diagrams

Thiết lập thông số mạng lưới

Program, network settings

Chạy 8 bài toán phân tích

Power System Analysis

BÁO CÁO

Reports, diagrams

Thuật ngữ, ký hiệu và viết tắt.

CAD: Computer Aided Design

CAM: Computer Aided Manufacture

CNPM: Công nghệ phần mềm

CNTT: Công nghệ thông tin

CSDL: Cơ sở dữ liệu

GUI: Graphic user interface

GIS: Hệ thống thông tin địa lý-Geographic Information System IA: Trí tuệ nhân tạo-Inlelligence Artificielle

MIS: Hệ Thông Tin quản lý

NNLT: Ngôn ngữ lập trình

PC: Personal computer

SQL: Structured query language

DS: Disconect Swicth-Dao cách ly

EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam

Hộ sử dụng điện: Hộ sử dụng điện qua câu lại, qua điện kế phụ

ngành điện qua điện kế chính

LBS: Load break switch-Dao cách ly đóng cắt có tải

LĐPP: Lưới điện phân phối

LTD: Dao cách ly chịu sức căng-Line Tenson Disconect

MBA: Máy biến áp

ĐLKV: Điện lực khu vực

PC HCMC: Công ty điện lực TP HCM

EPU Trường Đại học Điện lực Hà Nội

REC: Máy cắt tự động đóng lại-Recloser

SCADA: Hệ thống điều khiển và giám sát thu thập dữ liệu

Dữ liệu mẫu có sẵn trên CD-ROM/DATA

Hết chương !

Mục lục tổng quát

Phần Một: Kiến thức chuẩn bị

CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH LƯỚI ĐIỆN

CHƯƠNG 2 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT

CHƯƠNG 3: NGẮN MẠCH

CHƯƠNG 4: BÀI TOÁN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỂM DỪNG TỐI ƯU CHƯƠNG 5: PHỐI HỢP BẢO VỆ

CHƯƠNG 6: SÓNG HÀI

CHƯƠNG 7: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ BÙ TỐI ƯU

CHƯƠNG 8: ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY

CHƯƠNG 9: CÁC VẤN ĐỀ KHÁC CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Phần Hai: Hướng dẫn sử dụng phần mềm

CHƯƠNG 1: HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT PHẦN MỀM PSS/ADEPT

CHƯƠNG 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT

Phần Ba: Kỹ năng áp dụng

CHƯƠNG 1: DỮ LIỆU CHUẨN BỊ

CHƯƠNG 2: CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ KẾT QUẢ ÁP DỤNG

CHƯƠNG 4: XỬ LÝ SỐ LIỆU

CHƯƠNG 5: BỔ SUNG THÔNG SỐ DÂY DẪN VÀO TỪ ĐIỂN DÂY DẪN

CHƯƠNG 6: BIỂU DIỄN, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN HỖ TRỢ

RA QUYẾT ĐỊNH

CHƯƠNG 7: ĐÚC KẾT KINH NGHIỆM ÁP DỤNG TẠI MỘT SỐ LƯỚI ĐIỆN CỦA CÁC ĐIỆN LỰC KHU VỰC

ÁP DỤNG PSS/ADEPT 5.0

TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Phần Một Kiến thức chuẩn bị

01

MỤC LỤC CHI TIẾT PHẦN 1

MỤC LỤC CHI TIẾT PHẦN 1 1

CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH LƯỚI ĐIỆN 6

I Lưới điện phân phối 7

I.1 Lưới điện phân phối 8

I.2 Các loại sơ đồ hệ thống lưới phân phối: 9

I.2.1 Sơ đồ hình tia: 10

I.2.2 Sơ đồ hình tia được cải tiến 11

II Mô hình lưới điện của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 13

II.1 Nút 13

II.2 Nguồn 14

II.2.1 Nhiều nguồn hoạt động 14

II.2.2 Nguồn 3 pha 15

II.3 Phụ tải 16

II.4 Tụ bù 17

II.5 Đường dây 17

II.6 Máy biến thế 18

II.6.1 Máy biến thế lực 19

II.6.2 Máy biến thế lực được kết nối thành máy biến thế tự ngẫu 22

II.6.3 Bộ điều áp 23

II.7 Mô hình máy điện 30

CHƯƠNG 2: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 38

I Phương trình đại số phi tuyến 39

I.1 Phương pháp Gauss – Seidel 39

I.2 Phương pháp Newton – Raphson 40

II Phân bố công suất trong lưới điện 41

II.1.1 Phương trình cân bằng công suất 41

II.1.2 Phương pháp Gauss – Seidel 41

II.1.3 Phương pháp Newton – Raphson giải bài toán phân bố công suất 42

III Phương pháp tính phân bố công suất của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 44

III.1.1 Nguồn 45

III.1.2 Dây và cáp 45

III.1.3 Máy biến thế 45

III.1.4 Mô hình máy điện 46

CHƯƠNG 3: NGẮN MẠCH 49

I Lý thuyết bài toán ngắn mạch 50

I.1 Phương pháp đơn vị tương đối 50

I.2 Tổng trở tương đương Thevenin 51

I.3 Sự cố không đối xứng 53

I.4 Xây dựng mạng thứ tự của hệ thống điện 55

I.5 Sự cố trên đường dây phân phối hình tia: 56

II Phương pháp tính ngắn mạch của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 57

II.1.1 Nguồn 57

II.1.2 Đuờng dây và cáp 57

II.1.3 Máy biến áp 58

II.1.4 Mô hình máy điện 58

II.1.5 Mô hình tải tĩnh 59

II.1.6 Tổng trở tương đương Thevenin 59

CHƯƠNG 4: BÀI TOÁN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỂM DỪNG TỐI ƯU 62

I Khảo sát và tính toán máy điện 63

I.1 Máy điện đồng bộ 63

I.2 Máy điện không đồng bộ 63

I.3 Tính khởi động động cơ của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 66

I.3.1 Nguồn 66

I.3.2 Máy điện đang hoạt động 66

I.3.3 Khởi động máy điện 66

I.3.4 Khởi động máy biến thế tự điều chỉnh 66

I.3.5 Các phương pháp tính khởi động động cơ 67

I.3.6 Gia tốc động cơ 68

I.3.7 Khởi động động cơ tĩnh 68

I.3.8 Khởi động động cơ với khảo sát ổn định quá độ 69

I.3.9 Những đặc trưng khác của khảo sát khởi động động cơ 69

II Tính toán xác định điểm dừng tối ưu của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 70

II.1 Giới thiệu 70

II.2 Thiết đặt thông số kinh tế cho bài toán TOPO 72

II.3 Đặt các tùy chọn cho bài toán TOPO 72

CHƯƠNG 5: THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ PHỐI HỢP CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 75

I Các thiết bị bảo vệ 76

I.1 Cầu Chì 76

I.1.1 Giới thiệu 76

I.1.2 Đặc tính bảo vệ: 77

I.1.3 Phân loại 77

I.1.4 Phạm vi ứng dụng của cầu chì 80

I.2 Máy Cắt và Relay 81

I.2.1 Giới thiệu: 81

I.2.2 Đặc tính và phân loại máy cắt 81

I.2.3 Relay: 86

I.3 Recloser 88

I.3.1 Giới thiệu chung: 88

I.3.2 Phân loại: 88

I.3.3 Vị trí lắp đặt Recloser 91

I.3.4 Các thông số chính của Recloser 91

II Phối hợp các thiết bị bảo vệ 91

II.1 Cơ sở phối hợp: 91

II.2 Các phương pháp phối hợp giữa cầu chì với cầu chì: 92

II.2.1 Giới thiệu 92

II.2.2 Các phương pháp phối hợp giữa cầu chì với cầu chì 92

II.2.3 Cầu chì cho máy biến áp 96

II.3 Phối hợp Recloser với cầu chì 97

II.3.1 Các nguyên tắc phối hợp Recloser 97

II.3.2 Sử dụng đặc tuyến TCC có hiệu chỉnh 98

II.4 Phối hợp Relay với cầu chì 100

II.4.1 Phối hợp cầu chì phía nguồn với relay 101

II.4.2 Phối hợp relay với cầu chì phía tải 102

II.5 Phối hợp Recloser với Recloser 103

II.5.1 Phối hợp bằng cách sử dụng đặc tuyến TCC 103

II.5.2 Nguyên tắc phối hợp cơ bản của Recloser điện tử 103

II.5.3 Những trạng thái đặc biệt và phụ trợ của Recloser điện tử 104

CHƯƠNG 6: SÓNG HÀI 108

I Lý thuyết sóng hài 109

I.1 Các nguồn gây sóng hài trong lưới điện: 109

I.1.1 Tải phi tuyến: 109

I.1.2 Bão hòa mạch từ máy biến áp: 113

I.1.3 Máy phát cấp cho tải không đối xứng: 114

I.1.4 Lưới điện: 114

I.2 Ảnh hưởng của sóng hài đến các thiết bị điện: 115

I.2.1 Máy điện quay: 115

I.2.2 Máy biến áp: 115

I.2.3 Dây trung tính: 116

I.2.4 Dây dẫn điện: 117

I.2.5 Nhiễu điện từ: 117

I.2.6 Tụ điện: 117

I.2.7 Ảnh hưởng đến các thiết bị khác: 119

I.3 Phương pháp khắc phục họa tần: 120

I.3.1 Dùng cuộn kháng triệt sóng hài: 120

I.3.2 Dùng các mạch lọc: 122

I.3.3 Dùng bộ chuyển đổi xung trong thiết bị đổi điện, điều khiển: 124

II Phương pháp tính sóng hài của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 125

II.1 Phương pháp phân tích 125

II.1.1 Tải tĩnh 125

II.1.2 Động cơ không đồng bộ 127

II.1.3 Động cơ đồng bộ 128

II.1.4 Tụ điện mắc shunt 129

II.1.5 Đường cây và cáp 130

II.1.6 Máy biến áp 132

II.2 Tính toán sóng hài 133

II.2.1 Tổng dẫn và tổng trở 133

II.2.2 Tính toán sóng hài 134

CHƯƠNG 7: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ BÙ TỐI ƯU 137

I Lý thuyết bù cho lưới phân phối: 138

II Phương pháp tính xác định vị trí bù tối ưu của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 140

II.1 Thiết lập các thông số kinh tế lưới điện cho CAPO 140

II.2 Cách PSS/ADEPT tính các vấn đề kinh tế trong CAPO 142

II.3 Thiết lập các tùy chọn cho phép phân tích CAPO 142

II.4 Cách PSS/ADEPT tìm vị trí đặt tụ bù tối ưu 144

II.5 Cách chạy bài toán tìm vị trí đặt tụ bù tối ưu 146

II.6 Report sau khi phân tích và tính toán 146

CHƯƠNG 8: ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY 149

I Lý thuyết bài toán đánh giá độ tin cậy 150

I.1 Độ tin cậy là gì 150

I.2 Có 4 phần liên quan đến độ tin cậy 150

I.3 Độ tin cậy của hệ thống điện 150

I.4 Đáp ứng hệ thống 150

I.5 An ninh hệ thống 150

I.6 Các lĩnh vực chức năng 150

I.7 Các mức đánh gía độ tin cậy đáp ứng tĩnh 151

I.7.1 Mức thứ nhất: 151

I.7.2 Mức thứ hai: 151

I.7.3 Mức thứ ba: 151

I.8 Các ký hiệu trong độ tin cậy: 151

I.9 Chỉ số hệ thống (System Indices) 152

I.10 Xác định các chỉ số tin cậy- 153

I.11 Các thuật ngữ cơ bản của hỏng hóc, cắt thiết bị và ngừng cung cấp điện 153

I.11.1 Sự cố hỏng hóc: 153

I.11.2 Cắt thiết bị: 153

I.11.3 Ngừng cung cấp điện: 153

I.12 Các chỉ số tại nút tải –hệ thống phân phối 154

I.13 Tính toán λ, r và U 154

I.14 Khả năng sẳn sàng làm việc của thiết bị 155

I.15 Tổng quan cơ bản về độ tin cậy của hệ thống phân phối 156

I.16 Định nghĩa các chỉ tiêu độ tin cậy: 156

I.17 Các tính toán cơ bản cho mạng hình tia 159

I.18 Nguyên tắc tính toán: 159

I.19 Các chỉ số độ tin cậy cơ bản –tại nút tải: 159

II Phương pháp tính đánh giá độ tin cậy của phần mềm PSS/ADEPT 5.0 159

II.1.1 Hệ số SAIFI (Tần suất ngắt điện trung bình trong hệ thống) 159

II.1.2 Hệ số SAIDI (Thời gian ngắt điện trung bình trong hệ thống) 160

II.1.3 Hệ số CAIDI (Thời gian ngắt điện trung bình một vụ) 160

II.1.4 Hệ số CAIFI (Số lần ngắt điện trung bình trên một khách hàng) 160

II.1.5 Hệ số ASAI (Mức độ cung cấp điện) 160

II.1.6 ENS = Σ La(i)ui 160

II.1.7 Phương pháp tính 161

II.1.8 Sử dụng module DRA trong PSS/ADEPT 161

II.1.9 Tính toán chỉ số tin cậy 162

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 165

Ha Xuan Truong Phone : 090.656.1078 Email : TruongHaXuan@gmail.com

CHƯƠNG 1:

MÔ HÌNH LƯỚI ĐIỆN

CHƯƠNG 1:

MÔ HÌNH LƯỚI ĐIỆN

Phần mềm PSS/ADEPT 5.0 là công cụ hiệu quả giúp cho các đơn vị Điện lực phân tích và tính toán lưới điện trên địa bàn quản lý Qúa trình áp dụng phần mềm cho thấy, phần mềm sử dụng rất tốt cho các qui trình phân tích lưới điện phân phối Chương đầu của giáo trình tập trung giới thiệu hai chủ đề chính đó là lưới điện phân phối và mô hình thể hiện các phần tử của lưới điện phân phối trong phần mềm Phần kiến thức về lưới phân phối đã trở nên rất quen thuộc với các Điện lực khu vực thuộc các Công ty Điện lực, do vậy được trình bày ngắn gọn Phần mô hình hoá các phần tử lưới điện được trình bày chi tiết Khối kiến thức này rất quan trọng, giúp chúng ta bước đầu tìm hiểu về quá trình mô hình hoá về lưới điện trên máy tính Đảm bảo tính chính xác về mặt toán học trong quá trình mô phỏng không chỉ trên máy tính mà còn thể hiện đầy đủ các tính chất về điện học của mô hình phần tử lưới điện được mô phỏng

Mô hình hóa và mô phỏng bằng máy tính đang là một kỹ thuật được áp dụng cho tất cả các ngành khoa học kỹ thuật và kinh tế Nếu trước kia việc thiết lập một

mô hình, triển khai các dự toán, tính toán thống kê và trình bày số liệu, đòi hỏi có kiến thức về toán ứng dụng nhiều, giải các phương trình vi phân, tính các tính tích phân, các phương pháp thống kê thì hiện nay với sự giúp đỡ của máy tính và nhất là các ngôn ngữ lập trình bậc cao (như Matlab, Mapple…), các kiến thức toán này đã tích hợp hoàn toàn trong các hàm và lệnh của các ngôn ngữ, tạo điều kiện cho người dùng tiếp cận trực tiếp và tập trung vào vấn đề mình nghiên cứu mà không phải dành quá nhiều thời gian cho kỹ thuật lập trình hay công cụ toán lý thuyết Hiện nay có hai phương pháp mô phỏng để mô hình hóa các phần tử trong kỹ thuật

mô hình hóa bằng máy tính Đó là mô phỏng qua mô hình tính toán và qua mô hình

đồ họa trực quan Về phương pháp mô phỏng qua mô hình tính toán chỉ cho phép người dùng thiết kế thành những sơ đồ đơn tuyến, thường dùng trong các phần mềm

kỹ thuật, đòi hỏi người sử dụng có những hiểu biết cơ bản về lĩnh vực họ đang nghiên cứu Đối với mô phỏng qua mô hình đồ họa trực quan thì ngược lại, phần lớn các phần mềm đi theo hướng này tập trung vào tính phổ biến, dễ sử dụng cho người dùng Tuy nhiên, cả hai phương pháp đều có đặc điểm chung là người dùng chỉ cần tập trung sâu vào các nội dung kỹ thuật và thuật toán giải bài toán Điều này làm cho nhiều người không có chuyên môn sâu về công nghệ thông tin có thể giải quyết những vấn đề của chuyên môn mình bằng máy tính

Phần mềm PSS/ADEPT sử dụng phương pháp mô phỏng qua mô hình tính toán Các phần tử trên lưới điện được mô hình chỉ những người làm việc trong ngành mới sử dụng đuợc Người sử dụng chỉ cần hiểu sâu về vấn đề kỹ thuật và các

thuật toán về tính toán phân bố công suất, ngắn mạch, bù công suất v.v Và đó là thế mạnh của các phương pháp mô phỏng thông qua các mô hình bằng máy tính

I Lưới điện phân phối

Lưới hệ thống: Lưới hệ thống bao gồm các đường dây tải điện và trạm biến

áp khu vực, nối liền các nhà máy điện tạo thành hệ thống điện, có các đặc điểm:

- Lưới có nhiều mạch vòng kín để khi ngắt điện bảo quản đường dây hoặc sự

cố l đến 2 đường dây vẫn đảm bảo liên lạc hệ thống

Vận hành kín để bảo đảm liên lạc thường xuyên và chắc chắn giữa các nhà máy điện với nhau và với phụ tải

- Điện áp từ l10 kV đến 500 kV

Lưới truyền tải: Lưới truyền tải làm nhiệm vụ tải điện từ các trạm khu vực

đến các trạm trung gian (TTG) Các đặc điểm của lưới truyền tải:

- Sơ đồ kín có dự phòng: 2 lộ song song, có dự phòng ở lưới phân phối Vận hành hở vì lý do hạn chế dòng ngắn mạch có thiết bị tự đóng nguồn dự trữ khi sự

cố Điện áp 35, l10, 220 kV

Thực hiện bằng đường dây trên không là chính, trong các trường hợp không thể làm đường dây trên không thì dùng cáp ngầm Phải bảo quản định kỳ hàng năm

Lưới phân phối: Lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các

trạm trung gian (hoặc TKV hoặc thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải

+ Lưới phân phối gồm 2 phần

- Lưới phân phối trung áp có điện áp 6,10,15,22kV phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp / hạ áp và các phụ tải trung áp

Lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220 V

Đối tượng quan tâm chính của giáo trình tập huấn này là lưới điện phân phối, sau đây trình bày kiến thức ôn tập về lưới điện phân phối

Hình 1: Sơ đồ khối cấp điện áp

Hình 2: Lưới điện truyền tải cao thế

I.1 Lưới điện phân phối

Đặc điểm chính của hệ thống lưới phân phối là cung cấp điện trực tiếp đến người sử dụng Trong công cuộc phát triển đất nước hiện nay, việc cung cấp điện năng là một trong những ngành quan tâm hàng đầu của Chính Phủ nói chung và của Thành Phố nói riêng Vì vậy để đảm bảo chất lượng điện năng thì việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống lưới điện phân phối là hết sức quan trọng

Hệ thống phân phối điện năng được xây dựng và lắp đặt phải đảm bảo nhận điện năng từ một hay nhiều nguồn cung cấp và phân phối đến các hộ tiêu thụ Lưới phân phối trung áp có điện áp 6, 10,15,22, 35KV phân phối điện cho các trạm phân phối trung hạ áp, lưới hạ áp 220/380V cấp điện cho các phụ tải hạ áp

Hình 3: Lưới điện phân phối trung thế

Hình 4: Lưới điện phân phối hạ thế

Hình 5: Trạm hạ thế

Đảm bảo cung cấp điện tiêu thụ ít gây ra mất điện nhất Bằng các biện pháp cụ thể như có thể có nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát …

Lưới điện phân phối vận hành dễ dàng linh hoạt và phù hợp với việc phát triển lưới điện trong tương lai

Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định điện áp.Độ biến thiên điện áp cho phép là ± 5% Uđm

Đảm bảo chi phí duy tu, bảo dưỡng là nhỏ nhất

I.2 Các oại sơ đồ hệ thống ưới phân phối:

Khi thiết kế xây dựng lưới phân phối có thể chọn một trong các hệ thống điện chính sau:

Hệ thống hình tia đơn giản

Hệ thống hình vòng phía cao áp – hình tia phía hạ áp

Cáp truyền tải

Máy cắt đường dây phía sơ cấp Máy cắt chính

Hệ thống chọn lọc phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp

Hai nguồn phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp

Hệ thống mang hình nút

I.2.1 Sơ đồ hình tia:

* Điều thuận lợi hình tia đơn giản nhận điện ở cấp điện áp cơ bản tại một trạm đơn và hạ điện áp xuống cấp sử dụng

Trong trường hợp này khách hàng nhận điện từ hệ thống cao áp và thông qua

cơ cấu đóng cắt cao áp, máy biến áp cùng với tủ phân phối phía hạ áp, thiết bị có thể tháo ra bằng cầu dao, cách ly phía cao áp, cách ly máy biến áp và cách ly tủ phân phối phía hạ áp Đường dây phía hạ áp chạy từ tủ phân phối nối với các Panelboard, ở đây là nơi tiếp nhận tải của nó Mỗi đường dây được nối với tủ phân phối thông qua máy cắt hay thiết bị quá dòng

Từ đường đó toàn bộ tải được cung cấp điện từ một nguồn đơn, điều thuận lợi

ở đây là có thể cấp điện cho nhiều loại tải khác nhau làm giảm tối đa việc lắp đặt máy biến áp Tuy nhiên độ sụt áp cao và hiệu quả sử dụng lại thấp bởi vì những đường dây cấp điện bên hạ áp là nguồn cung cấp đơn Giá thành của đường dây và máy cắt bên hạ áp rất cao khi dây dẫn và công suất MBA trên 1000KVA

Khi có sự cố ở thanh cái thứ cấp hay trong máy biến áp nguồn thì sẽ cắt toàn

bộ tải Không thể phục vụ cấp điện cho đến khi việc sửa chữa kết thúc Sự cố ở đường dây hạ áp sẽ cắt toàn bộ tải trên đường dây đó

Một sơ đồ hình tia cải tiến để có thể cung cấp điện tốt hơn cho hộ tiêu thụ được trình bày trong sơ đồ sau đây:

Hình 6: Một sơ đồ hình tia cải tiến

I.2.2 Sơ đồ hình tia được cải tiến

Từ máy biến áp chính, các đường dây được nối đến các trạm hạ áp thông qua những máy cắt phân phối Mỗi vùng phụ tải sẽ nhận được điện năng từ trạm hạ áp đơn vị Điện áp cao từng bước được hạ xuống ở cấp điện áp thấp hơn phù hợp với từng phụ tải Máy biến áp được nối đến các thanh cái phụ tải của chúng thông qua một máy cắt

Mỗi trạm hạ áp đơn vị là sự kết hợp giữa máy biến áp ba pha, cầu chì bên cao

áp và tủ phân phối bên hạ áp Tất cả được nối với máy cắt hoặc cầu chì Những mạch này được kết nối với tải qua những thiết bị bảo vệ

Mỗi máy biến áp xác định rõ một vùng phụ tải và phải có khả năng đáp ứng trong trường hợp tải lớn nhất Nếu có bất kỳ sự thay đổi giữa các vùng phụ tải, đòi hỏi các máy biến áp phải có công suất lớn hơn so với trong trường hợp sơ đồ hình tia đơn giản Tuy nhiên do công suất được phân phối đến tải ở điện áp cao nên tổn thất điện năng, chi phí lắp đặt giảm xuống, độ ổn định điện áp được cải thiện

So với sơ đồ hình tia chưa cải tiến, sơ đồ này sẽ giảm được chi phí đầu tư khi công suất yêu cầu lớn hơn 1000kVA Một sự cố ở phía thứ cấp hoặc ở máy biến áp phân phối chỉ làm mất điện trong phạm vi phụ tải mà máy biến áp đó đảm trách Việc giảm số lượng máy biến áp trên đường dây phía sơ cấp sẽ làm tăng tính linh hoạt cung cấp điện của hệ thống Tối ưu hóa về vận hành cũng như chi phí lắp đặt hệ thống phải được tính toán sao cho mức độ an toàn và tính liên tục cung cấp điện nằm trong các tiêu chuẩn đề ra

Hình vòng phía cao áp – hình tia phía hạ áp:

Hệ thống này bao gồm một hay nhiều vòng ở phía cao áp với hai hay nhiều máy biến áp nối trên một vòng Hệ thống này là loại có hiệu quả nhất Khi có hai vòng phục vụ không ảnh hưởng đến nhau

Hình 7: Sơ đồ hình vòng phía cao áp - hình tia phía hạ áp

Mỗi vòng phía cao áp được vận hành khi có một cầu dao phân đoạn ở vị trí mở

để ngăn sự hoạt động song song của những nguồn Khi trạm đơn vị bên hạ áp được dùng, mỗi máy biến áp có hai dao cách ly phân đoạn và cầu chì của tải bên cao áp Bằng cách đóng cầu dao phân đoạn thích hợp, nó có thể không nối với một vài phần còn lại của hệ thống Bằng cách mở cơ cấu đóng ngắt máy biến áp, nó có thể không nối một vài máy biến áp của vùng

Cơ cấu khoá thường được dùng để ngăn ngừa sự hoạt động song song của hai đường dây nguồn Một cơ cấu tự động có thể được điều khiển giữa hai máy cắt chính và máy cắt liên kết

Sơ đồ này rất đảm bảo và phục hồi nhanh chóng khi có sự cố:

1 Việc cách ly thiết bị cơ bản xảy ra trên một đường dây đến, máy cắt chính liên quan được mở ra và sau đó máy cắt liên kết được đóng lại có thể bằng tay hay bằng cơ cấu chuyển đổi tự động

2 Khi một đường dây phía cao áp bị sự cố, máy cắt vòng liên quan được mở

ra và thiết bị cắt toàn bộ tải tính đến dao cách ly vòng thường mở Xác định chính các phần cáp bị sự cố, sau đó dao cách ly phân đoạn vòng khác đóng lại và việc cấp điện cho trạm đơn vị hạ áp được phục hồi trong khi đường dây bị sự cố được thay thế

3 Nếu sự cố xảy ra trên đường dây dẫn đến phía tải của một máy cắt đường dây vòng, máy cắt vòng sẽ được giữ vị trí mở sau khi nó cắt và dao cách ly phân đoạn được thao tác mở ra vì thế đoạn dây sự cố có thể được phân ra và thay thế

sự cố Máy cắt chính

phía sơ cấp

Dưới tình trạng này tất cả các trạm đơn vị hạ áp được cung cấp thông qua một máy cắt đường dây vòng khác Vì thế tất cả đường dây nối của vòng phải được chọn

đủ cung cấp cho toàn bộ tải của vòng ấy

4 Khi máy biến áp bị sự cố hay bị quá tải, cầu chì cao áp của máy biến áp sẽ chảy ra, và sau đó cơ cấu đóng ngắt được thao tác mở ra, không nối máy biến áp với vòng nữa và việc tách ra với tất cả các tải của những trạm đơn vị khác không bị ảnh hưởng

I Mô hình lưới điện của phần mềm PSS/ADEPT 5.0

PSS/ADEPT làm việc với mô hình hệ thống ba pha, bốn dây với dạng tổng quát Hệ thống được mô tả bằng các thành phần tổng trở cân bằng thứ tự thuận và thứ tự không Các phần tử trong hệ thống điện được mô phỏng bao gồm:

• Các nút

• Nguồn ba pha cân bằng và không cân bằng

• Đường dây và thiết bị ngắt

I 1 Nút

Tất cả các mối nối của thiết bị được qui định là nút Mỗi nút trong mô hình

hệ thống PSS/ADEPT bao gồm:

• Điểm trung tính (nếu có nối đất)

• Ba, hai, hay một điểm của pha A, B, và C

Các pha có trong một nút được xác định bằng sự hiện diện của chúng trong đường dây, máy biến thế, hay thiết bị ngắt nuôi nó, và không được qui định như là thuộc tính của các nút Do đó, một nút có thể bao gồm ban đầu chỉ một điểm pha A,

và sau đó các điểm pha thứ hai và ba theo hệ thống nuôi nó khi được nâng cấp từ một lên nhiều pha

Hình 8: Mô hình nút

Mỗi điểm nút phải được đặt một tên có từ một đến tám ký tự “Tên” này có thể là số, số và chữ, hay một chuỗi ký tự Tên nút có thể được đặt theo sơ đồ nhất quán với cơ sở dữ liệu của người sử dụng Tên nút không được diễn dịch về số lượng hay chữ vì mục đích báo cáo hay liệt kê danh sách dữ liệu.Ngoài ra, thứ tự liệt kê các nút được qui định bằng cách liệt kê chúng một cách tuần tự trong file dữ liệu thô ba pha Thứ tự tên nút được liệt kê trong file sẽ thực hiện việc thiết lập thứ

tự tên nút liệt kê trong báo cáo, và ảnh hưởng đến thứ tự nhánh rẽ trong bản sơ đồ topo và được giải thích trong phần kế

I 2 Nguồn

Nhiều nguồn có thể được sử dụng cùng lúc trong PSS/ADEPT Tuy nhiên, hệ thống phải có ít một nguồn hoạt động (chẳng hạn, một nút có biên độ điện áp thứ tự thuận là hằng số và góc là hằng số) Nguồn là tập hợp các nguồn áp nối sao cân bằng được nối đất cố định tại điểm trung tính Nguồn có tổng trở sao cho nó có dạng thứ tự thuận và không

Trong bài toán phân bố công suất, nguồn được xem là có điện áp hằng số trong thứ tự thuận, bỏ qua tổng trở thứ tự thuận Trong tính toán khởi động động cơ

và ngắn mạch, nguồn được xem là có điện áp hằng số sau khi nhập vào tổng trở trong thứ tự thuận Tổng trở thứ tự nghịch và không được sử dụng cho tất cả các tính toán

Kỹ thuật đơn giản là giữ lại một nguồn như nút nguồn và mô hình nguồn còn lại như các máy cùng phát tương đương, nghĩa là các máy điện đồng bộ có tải kW

âm Dữ liệu thứ tự của các nguồn này là được phản ảnh trong dữ liệu thứ tự của các máy cùng phát riêng tương ứng

I 2.2 Nguồn 3 pha

Một nguồn 3 pha bao gồm 3 nguồn điện áp 1 pha được đấu nối hình Y Mỗi nguồn điện áp 1 pha có trở kháng và giá trị điện áp xác định Nguồn 3 pha có cùng biên độ điện áp cả 3 pha nhưng các pha lệch nhau 1200 và 3 tổng trở pha cũng bằng nhau Một nguồn 3 pha còn được thể hiện qua tổng trở tương thứ tự thuận, nghịch

và zero

Hình 9: Các thành thứ tự của nguồn 3 pha

Mô hình một nguồn 3 pha được trình bày ở hình 10 Nguồn có thể nối với tổng trở đất Zg = Rg + jXg, mổi cuộn dây của mổi pha có trở kháng riêng là Zs và trở kháng hỗ cảm giữa 2 pha là Zm Chúng ta có 2 cách để tính toán một nguồn: một là thông mô hình 3 pha ABC hoặc thông qua các trở kháng thứ tự thuận, ngịch và zero Cả 2 cách đều có sự tương đương lẫn nhau Trở kháng thứ tự thuận Z1=Zs–Zm

và thứ tự 0 là Z0=Zs+2Zm, trở kháng thứ tự nghịch Z2=Z1 Khi nguồn được nối với đất, tổng trở thứ tự 0 được xác định là Z0=Zs+2Zm+3Zg

Hình 10: Mô hình nguồn 3 pha

I 3 Phụ tải

Phụ tải chính là các khách hàng sử dụng điện Có 2 loại: phụ tải 1 pha và phụ tải

3 pha và được biểu diễn như hình 11 dưới đây:

Hình 11: Mô hình tải 1 pha và 3 pha

Phụ tải trong PSS/ADEPT có thể nối giữa 2 node (line-to-line or line-to-neutral) hoặc giữa pha và đất (line-to-ground) Một node trong PSS/ADEPT có thể đặt được nhiều phụ tải (không hạn chế) Phụ tải 3 pha nối Wye còn có trở kháng đất Rg+jXg

Các tải tĩnh có thể được qui định là có công suất bằng hằng số, tổng trở hằng

số, hay đặc tính dòng là hằng số Ngoài ra, tải có thể được qui định có nối đất hay không nối đất Đối với loại tải được nối đất, tải được nêu trong PSS/ADEPT như

được kết nối giữa pha và trung tính, trong khi đó, tải không nối đất được nhập vào trong pha A thì thực tế là được kết nối giữa pha A – B, tải không nối đất nhập vào trong pha B là được kết nối giữa pha B – C, và tải không nối đất nhập vào trong pha

C là được kết nối giữa pha C – A Vì thế, pha thích hợp cần phải hiển thị trên nhánh nối với nút mà tải không được nối đất được qui định

I 4 Tụ bù

Chúng ta khảo sát tụ bù ngang như sau:

Tụ bù ngang dùng để giảm độ sụt áp trong một vùng xác định bằng cách phát công suất kháng lên đường dây Ngoài ra, bù ngang còn làm tăng khả năng truyền tải trên lưới, giảm tổn thất công suất và nâng cao hệ số cống suất

Các tụ bù ngang thường được lắp đặt thành các giàn tụ bù và dể dàng trong việc đóng cắt các tụ khi vận hành lưới điện

Tụ bù ngang 3 pha có 2 cách đấu nối là sao và tam giác Y Trong trường hợp đấu Y, trung tính được nối với trở kháng đất Rg+jXg

Hình 12 Mô hình tụ bù ngang

I 5 Đường dây

Đoạn dây chạy giữa hai nút Một đoạn dây luôn bao gồm ít nhất một dây pha

Nó có thể có một, hai, hay ba dây pha Một đoạn dây thường bao gồm một dây trung tính, nhưng dây trung tính có thể không có trong trường hợp của hệ thống không được nối đất

Đường dây truyền tải được qui định bằng các tổng trở đối xứng thứ tự thuận

và không, và bằng các giá trị nạp thứ tự thuận và không Vì vậy, tính bất đối xứng của đường dây truyền tải do vị trí của các dây dẫn trên trụ không cụ thể rõ ràng đối với PSS/ADEPT; đúng hơn là tất cả các đường dây được giả thiết là được hoán vị hay các dây dẫn được đặt sao cho có thể bỏ qua sự bất đối xứng

Các đoạn dây một hay hai pha phải được qui định như thể nó là đường dây

ba pha với các pha bị mất Vì thế, nếu một đường dây hai pha được xây dựng như hình 13a, tổng trở thứ tự thuận và không của nó phải được qui định như thể nó được xây dựng như hình 13b Tương tự, đường dây một pha được xây dựng như hình 13c phải được qui định như thể nó là đường dây ba pha có bố trí như hình 13d

Hình 13 Mô hình các đường dây

I 6 Máy biến thế

PSS/ADEPT có khả năng mô hình nhiều loại kết nối máy biến thế kể cả máy biến thế lực, máy biến thế tự ngẫu, bộ điều áp và máy biến thế ba cuộn dây Một số kết nối máy biến thế là được mô hình ngầm trong PSS/ADEPT và được phân biệt bởi mã LOẠI máy biến thế như được trong hình 14 Đối với mỗi loại kết nối được minh hoạ, PSS/ADEPT chấp nhận dữ liệu tổng trở thứ tự thuận và không từ Tự điển xây dựng hay Tập tin dữ liệu thô và tự động sử dụng các điện áp và dòng điện khi giải bài toán kết nối máy biến thế Người sử dụng có trách nhiệm qui định tổng trở

mà có tổng trở thật của dãy máy biến thế hợp lệ trong các kết nối đặc biệt

Các kết nối máy biến thế mà có thể không được mô tả trực tiếp bằng một trong các loại được cho trong hình 14 thường có thể được mô hình bằng cách kết hợp của các mô hình tuyệt đối Chẳng hạn, mô hình một dãy máy biến thế ba pha, cần thiết phải nhận biết được cách mà từng máy biến thế một pha riêng lẽ được kết

nối, và xây dựng lên một mô hình điện tương ứng sử dụng 1, 2, hay 3 mô hình máy biến thế riêng lẽ và các giá trị thích hợp cho các tổng trở thứ tự thuận và không của dãy Máy biến thế ba cuộn dây có thể được trình bày trong PSS/ADEPT dùng mô hình sao tương đương

I 6.1 Má biến thế ực

Các loại máy biến thế 1, 2, 3, và 11 sử dụng các kết hợp thích hợp của hai dây tương đương được trình bày trong hình 14 Tổng trở thứ tự của máy biến thế được mô hình theo kiểu ngược lại vị trí điều áp của máy biến thế và vẫn không đổi bất kể vị trí của điều áp Các máy biến thế ba, hai, hay một pha có điện áp cơ bản sơ cấp là khác điện áp cơ bản thứ cấp phải được đưa ra bằng cách sử dụng các loại máy biến thế đó

Hình 14 Mô hình các máy biến áp

Tỷ số vòng dây đơn vị của máy biến thế, t, phải là

nom

nom n n n

n t

1 1

2

=

trong đó

n1nom Số của các vòng dây cuộn sơ cấp để có điện áp hở mạch bằng với điện

áp cơ bản của nút sơ cấp với thông lượng định mức trong máy biến thế

n2nom Số của các vòng dây cuộn thứ cấp để có điện áp hở mạch bằng với điện áp cơ bản của nút thứ cấp với thông lượng định mức trong máy biến thế

n1 Số vòng thực tế của cuộn sơ cấp

n2 Số vòng thực tế của cuộn thứ cấp

Một định nghĩa khác của tỷ lệ vòng dây, t, là

nom oc nom c

n n n

v t

1 1 2

V2oc điện áp tương ứng với vị trí nấc điều áp thứ cấp với thông lượng định mức trong máy biến thế

V1nom điện áp tương ứng với nấc điều áp sơ cấp danh định với thông lượng định mức trong máy biến thế

V2nom điện áp tương ứng với nấc điều áp thứ cấp danh định với thông lượng định mức trong máy biến thế

Trong hầu hết nhưng không trong tất cả các trường hợp, V1nom và V2nom

sẽ bằng các điện áp cơ bản của các nút mà các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp kết nối

Bất chấp việc kết nối của dãy máy biến thế hay vị trí vật lý của các nấc điều

áp trên các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, PSS/ADEPT yêu cầu vị trí nấc đó được định

rõ bằng tỷ lệ các vòng dây đơn vị thực tế, như được định nghĩa ở trên Bởi vì tỷ lệ các vòng dây đơn vị liên kết điện áp sơ cấp và thứ cấp với các giá trị điện áp danh định của các điện áp đó, hệ số 1.7320508 (√3) không xuất hiện trong tỷ lệ các vòng dây được qui định cho các dãy sao tam giác hay tam giác sao trong PSS/ADEPT Vì vậy tỷ lệ các vòng dây đơn vị của một máy biến thế được kết nối cho:

13.8 kV pha-pha và 7.969 kV pha-đất sơ cấp 4.8kV pha-pha và 2.771 kV pha-đất thứ cấp

Hình sao sơ cấp-tam giác thứ cấp được kết nối, và được điều áp cộng 5% phía thứ cấp là

Tự động xử lý kết nối dãy máy biến thế trong PSS/ADEPT được áp dụng chỉ khi tất cả các máy biến thế riêng biệt được kết nối thành dãy là có cùng kích thước Khi sử dụng các máy biến thế pha có kích thước không đồng đều, cần thiết phải đưa

ra các nút ảo cho phần cài đặt PSS/ADEPT, và đưa ra cách trình bày dãy “không đối xứng” bằng hai hay nhiều kết nối

Người sử dụng cần phải nhận biết và qui định cả kết nối được dùng trong dãy máy biến thế và pha của nó Pha được qui định qua PSS/ADEPT có tham chiếu tới quy ước Trong quy định pha:

• Các pha A, B, và C là luôn luôn được xác định bởi các số 1, 2, và 3, tương ứng

• Các cặp pha AB, BC, và CA là luôn luôn được xác định bởi các số 1,

2, và 3, tương ứng

• Các máy biến thế riêng biệt, hay các cặp cuộn dây trong máy biến thế

ba pha luôn luôn có cặp đối với các pha A, B, và C Chính là, cuộn dây A-đến-trung tính luôn luôn có cặp với A-đến-trung tính hay cuộn A-đến-B tương ứng, v.v… Chỉ

có sự thay đổi pha +30 độ trong máy biến thế sao-tam giác có thể được mô hình với PSS/ADEPT; các sự sắp xếp thay đổi pha 120 độ có thể được bằng cách cặp cuộn dây A-đến-trung tính/cặp dây B-đến-C chẳng hạn, là không được nhận biết

Sự chuyển đổi pha từ 30 độ tới âm 30 độ là có được bởi đảo dấu mã loại máy biến thế

I 6.2 Má biến thế ực được kết nối thành má biến thế tự ng u

Máy biến thế lực được kết nối trong cấu hình tự động phải được mô hình bằng cách sử dụng loại 1, 2, 3, hay 11

Tổng trở của máy biến thế tự ngẫu ít hơn của một máy biến thế được kết nối trong cấu hình hai cuộn dây thông thường và vì vậy nên được nhập vào PSS/ADEPT một cách thích hợp Cũng vậy, việc chuyển đổi kVA của một máy biến thế tự ngẫu được tăng nhờ được so sánh tới máy biến thế hai cuộn dây chuẩn

và phải được nhập vào tương ứng Thay đổi cấp tải tự động

Máy biến thế lực có thể được mô hình với bộ điều tải (LTC) trong PSS/ADEPT Cách thức điều chỉnh LTC được định rõ nhờ vào tình trạng nhánh của máy biến thế

Mỗi máy biến thế trong PSS/ADEPT có thể được cho một dãy mục tiêu điện

áp, tỷ lệ các vòng dây cao nhất có thể đơn vị, và tỷ lệ các vòng dây thấp nhất có thể,

và bước điều áp đơn vị Các máy biến thế có thể được thiết kế để trực tiếp điều khiển điện áp tại nút sơ cấp hay thứ cấp của nó Nút ‘TO’ trong hồ sơ minh họa nút nào được hiệu chỉnh mặc định Cách khác, một máy biến thế có thể được mô hình

để điều khiển điện áp tại một nút ở xa đã qui định từ vị trí máy biến thế xuống đường dây hay giữ cho điện áp nút ‘TO’ bù áp rơi trên dây Tất cả các máy biến thế điều áp, tỷ lệ các vòng dây đơn vị là được điều chỉnh, trong giới hạn qui định, để giữ điện áp giám sát hay bù trong dãy mục tiêu đã định

Đối với các máy biến thế LTC, các điều áp có thể được đặt phía cao hay phía

hạ áp Người sử dụng có thể qui định vị trí đặt bằng cách xác định điểm nút ‘TO’ trong dữ liệu máy biến thế là phía điều áp, như được trình bày trong hình 15

Hình 15 Xác định nút TO trong dữ liệu máy biến áp

Máy biến thế điều chỉnh điện áp với cuộn dây nối sao ở vị trí ‘TO’ của nó sẽ luôn điều chỉnh điện áp pha-trung tính Máy biến thế điều chỉnh điện áp với cuộn dây nối tam giác ở vị trí ‘TO’ của nó sẽ luôn điều chỉnh điện áp pha-pha

Bộ bù điện áp rơi trên đường dây là một dụng cụ mô hình thay đổi điện áp thứ cấp máy biến thế trước khi nó đến sensor điện áp Chức năng của bộ bù điện áp rơi đường dây là cho điện áp được định trước tăng lên giảm biến động điện áp dọc đường dây do thay đổi tải đến mức tối thiểu

Bù điện áp rơi đường dây được thực hiện bằng cách tính toán các điện áp biểu kiến cho bởi

VAPP = (điện áp pha-đất nút “TO”) – ZCOMP * (dòng phía ‘TO’)

đối với mỗi pha và sau đó xem xét biên độ của VAPP (AN, BN, hay CA) cho máy biến thế nối sao hay của VAPP (AB, BC, hay CA) cho máy biến thế nối delta

Điều áp tương ứng được di chuyển nếu điện áp biểu kiến dưới dãy được qui định trong dữ liệu máy biến thế hay nó được đi chuyển trở xuống ngược lại

Nếu sử dụng nút ở xa, các tổng trở đền bù sẽ được tính toán để người sử dụng xem xét Ghi chú, tổng trở đền bù đứng trước trên điều khiển nút ở xa

Dãy mục tiêu điện áp của máy biến thế không được hẹp hơn kích thứơc của bước điều áp máy biến thế, vì điều này có thể khiến cho việc điều chỉnh điện áp máy biến thế phải tìm kiếm tiếp tục Dãy điện áp hợp lý quy ước là một phần trăm đối với máy biến thế có bước 5/8%

I 6.3 Bộ điều áp

Ngược với máy biến thế lực thay đổi bước điện áp từ bước này tới bước khác, Bộ điều áp đơn thuần tăng hay giảm điện áp thứ cấp theo yêu cầu bởi các điều

kiện tải Các bộ điều áp hiện đại thường cung cấp một dãy +10% điện áp điều chỉnh trong các bước 32/0.00625 Đây là các giá trị mặc định cho việc điều chỉnh máy biến thế trong PSS/ADEPT Các loại máy biến thế 4 tới 10 và 12 tới 15 là các mô hình tuyệt đối được dùng cho các bộ điều áp giới thiệu Tổng trở của các máy biến thế này là được chỉnh đổi với vị trí điều áp ngược với các loại 1, 2, 3 và 11 với tổng trở là hằng số Tổng trở là được mô tả là zero lúc bộ đổi nấc máy biến thế là danh định vì bộ điều áp cho đặc tính dòng thẳng Lúc bộ điều áp tại mức điện áp đầy đủ thì sẽ sử dụng tổng trở nhập vào Đối với các bộ chuyển đổi trung gian, điện trở là một hàm của số vòng dây, và điện kháng là một hàm của các vòng dây bình phương

Bộ điều áp có định mức quy ước theo kVA điều chỉnh hay amp

Ví dụ, một bộ điều áp ba pha, +10%, 750 kVA thực sự có thể được áp dụng cho mạch ba pha định mức 8250 kVA và có thể thay đổi điện áp đường dây dương hay âm 10% định mức Nếu được áp dụng tới một phát tuyến cơ bản 13.2 kV, dòng định mức sẽ là:

A

kV

1 0 2 13 3

×

× Tổng định mức kVA ba pha của bộ điều áp là:

kV

Ví dụ minh hoạ như thế nào tính gần đúng tổng trở của bộ điều áp được mô tả ở trên: Nếu máy biến thế đã được kết nối như máy biến thế hai cuộn dây tiêu chuẩn, ta sẽ có cho mỗi pha:

Hình 16 Mô hình bộ điều áp

Máy biến thế phân phối quy ước có tổng trở khoảng 2% Nghĩa là, nếu thứ cấp của máy biến thế ở trên đã bị ngắt mạch, tổng trở của máy biến thế khoảng chừng 2% trên cơ sở 250 kVA và điện áp định mức 0.762 kV

Nếu máy biến thế đó được kết nối trong cấu hình tự động, ta có:

với tổng kVA là 2750 cho từng pha

Với thử nghiệm ngắn mạch như ở trên, cùng tổng trở sẽ được xác định, tuy nhiên, cơ bản mới là 2750 kVA và 8.38 kV Vì vậy, tổng trở trên các giá trị cơ bản là:

kV

kVA

kVA

%

38 8

762 0 250

mô hình bộ điều áp này Giả thiết rằng bộ điều áp được nối đất cố định, kháng thứ tự

không(X 0 ) sẽ có cùng giá trị

II.6.3.1 Mô hình tổng trở trung tính trong máy biến thế

Mô hình tổng trở trung tính của một máy biến thế được xử lú trong PSS/ADEPT bằng cách chỉnh đổi tổng trở thứ tự không máy biến thế Một máy biến thế được nối đất cố định, tổng trở thứ tự không (Z0) là cài đặt bằng tổng trở thứ tự thuận (Z1) Khi tổng trở trung tính có (Zg), tổng trở thứ tự không được định nghĩa như sau đây:

Z0 = Z1 + 3Zg

Vì tổng trở cần phải được nhập vào theo đơn vị trong PSS/ADEPT, tổng trở trung tính cần phải chuyển đổi thành đơn vị cơ bản kVA của máy biến thế và điện

áp cơ bản của cuộn dây mà tổng trở nối đất được kết nối

Ví dụ sau phác thảo thủ tục tính toán tổng trở thứ tự không của máy biến thế ba pha, 12 MVA, 69 kV/13.2 kV, 8%, nối tam giác sao với điện trở trung tính 10 ohm:

Trên cơ bản máy biến thế chúng ta có: Z1 = 0.0+j0.08p.u

Chuyển đổi tổng trở nối đất (Rg) thành đơn vị như sau:

II.6.3.2 Máy biến thế 3 cuộn dây

Mặc dù PSS/ADEPT không có các mô hình riêng cho máy biến thế ba pha, chúng có thể được mô hình chính xác dùng tương đương hình Y Các thông số tương đương có thể có từ nhà sản xuất hay từ một thử nghiệm Trong phần thử nghiệm này, một cuộn dây được ngắn mạch và một để hở mạch trong khi một điện

áp được áp dụng cho cuộn dây còn lại Thử nghiệm này cho ta biết ba trở kháng rò

rỉ biểu kiến khi ở trên điện áp cơ bản của từng cuộn dây tương ứng và cơ bản MVA chung, các tổng trở này là: Zlh, Zlt, và Zht

Liên hệ các tổng trở này với mạch tương đương, Zlh là tổng của tổng trở rò rỉ cuộn dây điện áp cao và thấp Xi+Xh, v.v…

Các thông số thử nghiệm này là được đo tại vị trí nấc điều áp danh định, theo, có liên quan đến tổng trở nhánh điều áp danh định của mạch tương đương, như được thiết kế trong hình 17 bởi:

ZLH = Zl+Zh ZLT = Zl+Zt ZHT = Zh+Zt

Bài toán yêu cầu là:

Zl = (ZLH+ZLT-ZHT)/2

Zh = (ZLH+ZHT-ZLT)/2

Zt = (ZLT+ZHT-ZLH)/2

Trong đó tất cả các tổng trở là dạng đơn vị đối với cùng một cơ bản kVA

Hình 17 Mô hình máy biến áp 3 cuộn dây

Hình 18 Mô hình tương đương máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

Các tổng trở Zh, Zl, và Zt là thứ tự thuận được xác định như đã trình bày ở trên ZNh, ZNl, và ZNt là các tổng trở nối đất đơn vị của cuộn dây cao, hạ và thứ ba tương ứng Vì vậy, nếu cuộn dây hình sao được nối đất cố định, ZN bằng 0 Nếu cuộn dây hình sao không được nối đất ZN là vô cực

Ví dụ như định mức ba pha của máy biến thế ba cuộn dây là:

Sơ cấp nối Y, 66 kV, 1500 kVA, nối đất cố định

Thứ cấp nối Y, 13.2 kV, 1000 kVA, 10 ohm điện trở nối đất

Thứ ba nối Δ, 2.3 kV, 500 kVA

Các thông số thử nghiệm là:

ZHL = 0.004 + j0.07, cơ bản 1500 kVA, 66-kV ZHT = 0.005 + j0.09, cơ bản 1500 kVA, 66-kV ZLT = 0.005 + j0.08, cơ bản 1000 kVA, 13.2 kV

Chuyển đổi ZLT thành cơ bản cuộn dây phía cao kVA:

dạng đơn vị trên cơ bản 1500 kVA, ta có:

Đối với thứ tự không:

Trong PSS/ADEPT mỗi nhánh của ba cuộn dây tương đương được thể hiện bởi một máy biến thế nối tới nút “ảo” Điện áp của nút “ảo” là tuỳ ý

Đối với ví dụ ở trên, các kết nối được trình bày trong hình 19

Hình 19 Ví dụ một máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

II.6.3.3 Máy biến thế nối đất

Trong một hệ thống khi thứ cấp hoàn toàn được kết nối delta, không có tải một pha vì hệ thống trung tính nối đất không tồn tại Trong hệ thống đó, khi được

đề nghị phục vụ tải một pha, các máy biến thế nối đất được dùng để thiết lập một hệ thống trung tính nối đất Hầu hết các loại máy biến thế nối đất thông thường là loại sao-tam giác hay zig-zag Cả hai loại cung cấp một đường dẫn tổng trở thấp cho dòng thứ tự không và đường dẫn tổng trở cao cho sự cài đặt được cân bằng các dòng ba pha và có thể mô hình trong PSS/ADEPT dùng máy biến thế lực sao-tam giác Vị trí hình sao của máy biến thế cần phải được kết nối tới hệ thống delta như được minh họa ở dưới để cung cấp đường dẫn cho dòng đất Thứ cấp tam giác của dãy nối đất có thể được tải, nhưng thường thì không

Hình 20 Máy biến thế nối đất

Từng pha kVA và bản tên các tổng trở của máy biến thế nối đất phải được nhập vào trực tiếp trong PSS/ADEPT cho các loại hình sao tam giác Tuy nhiên cho các loại zig-zag, nếu kích cỡ kVA là định mức của cuộn dây riêng lẻ của nhánh, kVA phải được nhân √3 khi nhập vào trong PSS/ADEPT Cách khác, luôn luôn