Bài giảng phân tích thiết kế hệ thống năng lượng power system ad phần 1

6/19/2013 Phân tích Thiết kế Hệ thống Năng lượng – Power System A&D Trần Nhật Nam BM Kĩ thuật Điện namtn@wru.vn Về Mơn học Power System A&D • Mơn học CƠ SỞ Hệ thống Điện • Giáo trình: – Tiếng Việt: Đã có chất lượng khơng tốt – Tiếng Anh: Có nhiều: • GT chính: Hadi Saadat, Power System Analysis 2nd Edition, McGraw Hill 2002 • GT bổ xung: J D Glover and S Sarma Mulukutla, Power System Analysis and Design 3rd Edition, Thompson Learning 2002 • GT khác: John J Grainger & William D Stevenson, Jr., Power System Analysis International Edition, McGraw Hill 1994 6/19/2013 Về Mơn học Power System A&D • u cầu: – Làm đầy đủ tập giao – Hoàn thành Bài Tập Lớn – Có đủ kiểm tra – Có mặt lớp thời điểm điểm danh – Không sử dụng tài liệu tiếng Việt thi hết mơn – Có chuẩn bị trước lên lớp (gọi hỏi câu hỏi liên quan đến vấn đề cũ + mới) Yêu cầu Kiến thức Kiến thức sở Mạch điện Kiến thức Toán Tiếng Anh (Để đọc GT TLTK) Khả lập trình (C\C++…) ứng dụng Matlab (Khơng bắt buộc) • Phần mềm: Matlab, Microsoft Excel, Microsoft Mathematics… • Website: en.wikipedia.org… • • • • 6/19/2013 Mục tiêu Mơn học • Trang bị kiến thức sở Hệ thống Điện, phục vụ cho môn học sau • Cung cấp kiến thức phục vụ cơng việc phân tích Thiết kế Hệ thống Điện • Nắm cách thức xây dựng Chương trình tính tốn quy mơ lớn • Sử dụng phần mềm tính tốn Chun dụng Khơng Chun dụng • Làm quen với thuật ngữ Tiếng Anh chuyên ngành CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN • Hệ thống Điện Một chiều: – Thomas Edison – Ứng dụng phạm vi hẹp: RI2 @LV • Hệ thống Điện Xoay chiều: – Nikola Tesla & Westinghouse Electric – Máy biến áp (William Stanley) – Hệ thống truyền tải HVDC: ±x00 kV – Xu kết nối: Interconnected System 6/19/2013 CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN • Hệ thống Điện đại: – Khâu phát điện (Máy phát + Máy biến áp) – Truyền tải liên khu vực Truyền tải cục (Lưới truyền tải HVAC/HVDC) – Hệ thống phân phối (Lưới Trung áp) – Phụ tải CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN • Khâu phát điện: – Máy phát đồng bộ: • Khơng vành góp → Phát cơng suất lớn điện áp cao (30kV) • Cơng suất từ 50 MW đến 1500 MW • Tốc độ 1800/3600 rpm – Cực lồi/ẩn – Turbine thủy lực/hơi – Máy biến áp: • Truyền tải hiệu suất cao từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác • Tích VI sơ cấp thứ cấp gần • Máy tăng áp: Tỷ số vòng dây a → Dòng thứ cấp giảm 1/a 6/19/2013 CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN • Hệ thống truyền tải: – Truyền lượng từ nơi phát đến nơi tiêu thụ – Liên kết vùng để phục vụ điều độ kinh tế ứng cứu cố khẩn cấp – Cấp điện áp: 69kV, 115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV 765kV (USA); 35kV, 110kV, 220kV, 500kV (VN) – Các tụ bù kháng sử dụng để trì điện áp truyền tải Hình 1.1: Các thành phần Hệ thống Điện (các cấp điện áp USA) 6/19/2013 CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN • Hệ thống phân phối: – Cấp điện áp: 4-34.5kV (USA), 6-35kV(VN) – Phụ tải CN cấp điện thẳng – Phía thứ cấp: • • • • Phụ tải 240/120V, pha, ba dây Phụ tải 208Y/120V, ba pha, bốn dây Phụ tải 480Y/277V, ba pha bốn dây Phụ tải 380/220V (VN) CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN • Phụ tải: Công nghiệp, thương mại & dân dụng – Phụ tải công nghiệp: phức hợp, thành phần chủ yếu động cơ, f(f,V) – Phụ tải dân dụng thương mại: chủ yếu Chiếu sáng Nhiệt Lạnh → Tiêu thụ Q – Hệ số tải: Load Factor → L.F 6/19/2013 CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN • Hệ thống Bảo vệ: – – – – Instrument transformers Circuit breakers, Disconnect switches & Fuses Lightning arresters Control equipments & Protective relays • Trung tâm điều khiển (ECC): SCADA • Phân tích máy tính: → Tham số, hoạt động đường dây; Tính tốn trào lưu cơng suất, đặt bù; Lên kế hoạch phát điện; Phân tích độ máy đồng bộ, Sự cố đối xứng không đối xứng, Nghiên cứu ổn định & Điều khiển Hệ thống Điện CHƯƠNG – KIẾN THỨC CƠ BẢN • Cơng suất mạch AC • Cơng suất tức thời p(t) = thành phần: – Tiêu thụ lượng – Mượn trả lượng từ nguồn • Cơng suất trung bình (thực) P Công suất phản kháng Q → Công suất biểu kiến S • Cân cơng suất • Hiệu chỉnh Hệ số cơng suất • Dịng cơng suất phức • Mạch điện pha 6/19/2013 CHƯƠNG – KIẾN THỨC CƠ BẢN • Cơng suất mạch xoay chiều pha: CHƯƠNG – KIẾN THỨC CƠ BẢN • Hai thành phần công suất tức thời: – θ = θv – θi θ > → Dòng điện chậm sau Điện áp ↔ Tải có tính cảm (inductive) θ < → Dòng điện vượt trước Điện áp ↔ Tải có tính dung (capacitive) 6/19/2013 CHƯƠNG – KIẾN THỨC CƠ BẢN • Thành phần thứ 1: → Cơng suất trung bình tới tải:  Cơng suất Thực – Công suất Tác dụng  |V||I| - Công suất biểu kiến [VA]  cosθ – Hệ số cơng suất (PF) (Sớm pha/Trễ pha) • Thành phần thứ 2:  Đập mạch với tần số gấp đôi  Giá trị trung bình  Biên độ đập mạch – Công suất Phản kháng: CHƯƠNG – KIẾN THỨC CƠ BẢN • Cơng suất Phức: – Phasor Điện áp Dịng điện: → &→ Định nghĩa Cơng suất Phức → Biểu thức Công suất Phức: 6/19/2013 CHƯƠNG – KIẾN THỨC CƠ BẢN • Vấn đề Hiệu chỉnh PF:  Cùng P, PF