Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu phần mềm PSSE tính toán lưới điện

GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay điện năng đã trở thành dạng năng lượng không thể thay thế trong các lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Việc truyền tải điện là một trong ba khâu cơ bản của quá trình sản xuất, tiêu thụ và phân phối điện năng. Một Hệ thống điện có vận hành ổn định hay không phụ thuộc rất nhiều vào các hệ thống các đường dây truyền tải. Tổn thất điện áp cao hay thấp phụ thuộc hoàn toàn vào thông số các đường dây tải điện. Đồng thời mức độ tin cậy cung cấp điện được quyết định bởi cấu hình hệ thống truyền tải điện năng. Do vậy việc thiết kế, xây dựng và vận hành Hệ thống điện luôn luôn phải được đề cao. Trên cơ sở đó, đồ án tốt nghiệp này sẽ tiến hành phân tích, tính toán thiết kết một hệ thống điện cấp khu vực đồng thời một chuyên đề về tính toán chế độ lưới điện bằng việc sử dụng chương trình PSS/E và nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ của nhà máy điện và hệ thống điện. Mặc dù, trong đồ án này có một số chi tiết đã được đơn giản hoá nhưng đây là những cơ sở quan trọng cho việc thiết kế một Hệ thống điện lớn. Bản đồ án tốt nghiệp gồm hai phần lớn cụ thể như sau: Phần I: Thiết kế lưới điện khu vực Phần II: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ của nhà máy điện và hệ thống điện GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến qúy thầy cô của trường Đại Học Điện Lực, đặc biệt là các thầy cô của khoa Hệ Thống Điện đã hướng dẫn và giảng dạy tận tình để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để em hoàn chỉnh đồ án này. Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: TS. Nguyễn Đăng Toản là người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án. Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợp những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt được kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ án rộng lớn nên những thiếu sót là không thể tránh khỏi. Kính mong quý thầy cô, bạn bè góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn. Hà Nội, 10 tháng 10 năm 2013 Sinh viên thực hiện Trương Văn Dũng GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng MỤC LỤC Chương 1 : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 2 1.1 NGUỒN CUNG CẤP 2 1.1.1 Hệ thống điện 2 1.1.2 Nhà máy điện 2 1.2 CÁC PHỤ TẢI 3 1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 5 1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 7 1.3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 8 1.3.1 Chế độ phụ tải cực đại 8 1.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 8 1.3.3 Chế độ sự cố 9 1.4 KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC LOẠI SƠ ĐỒ 10 1.4.1 Kết luận 10 1.4.2 Phân tích các loại sơ đồ 10 Chương 2 : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN 11 2.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 11 2.1.1 Những vấn đề cần quan tâm 11 2.1.2 Các phương án 11 2.1.2.1 Nhóm I 12 2.1.2.2 Nhóm II 12 2.1.2.3 Nhóm III 13 2.1.2.4 Nhóm IV 13 2.2 NGUYÊN TẮC CHUNG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CÁC NHÓM 14 2.2.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện 14 2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn 14 2.2.3 Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 15 2.3 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO CÁC NHÓM 17 2.3.1 Nhóm I 17 2.3.1.1 Phương án 1 17 GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng 2.3.1.2 Phương án 2 20 2.3.2 Nhóm II 22 2.3.2.1 Phương án 1 22 2.3.2.2 Phương án 2 24 2.3.3 Nhóm III 27 2.3.3.1 Phương án 1 27 2.3.3.2 Phương án 2 28 2.3.4 Nhóm IV 31 2.3.4.1 Chọn điện áp định mức của mạng điện 31 2.3.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn 32 2.3.4.3 Tính tổn thất điện áp của đường dây truyền tải 34 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 35 Chương 3 : TÍNH TOÁN KINH TẾ 36 3.1 NHÓM I 37 3.1.1 Phương án 1 37 3.1.1.1 Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây 37 3.1.1.2 Tính vốn đầu tư xây dựng mạng điện 37 3.1.1.3 Xác định chi phí vận hành hàng năm 38 3.1.2 Phương án 2 39 3.2 NHÓM II 40 3.2.1 Phương án 1 40 3.2.2 Phương án 2 40 3.3 NHÓM III 42 3.3.1 Phương án 1 42 3.3.2 Phương án 2 42 3.4 NHÓM IV 43 3.5 KẾT LUẬN 43 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 44 Chương 4 : LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 45 GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng 4.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 45 4.1.1 Chọn số lượng, công suất các máy biến áp trong các trạm tăng áp của nhà máy điện 45 4.1.2 Chọn số lượng và công suất các máy biến áp trong trạm hạ áp 45 4.2 CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN 47 4.2.1 Trạm biến áp tăng áp 47 4.2.2 Trạm biến áp trung gian 48 4.2.3 Trạm biến áp hạ áp 49 4.2.4 Sơ đồ hệ thông điện thiết kế 51 4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 51 Chương 5 : TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/E 53 5.1 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PSS/E 53 5.1.1 Giới thiệu chung 53 5.1.2 Giới thiệu chương trình PSS/E 53 5.2 TÍNH TOÁN TRONG HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 56 5.2.1 Điện áp các nút trong mạng điện 56 5.2.2 Trở kháng của đường dây 56 5.2.3 Máy biến áp hai cuộn dây 57 5.2.4 Máy phát điện 58 5.3 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 58 5.3.1 Chế độ cực đại 58 5.3.1.1 Tính toán trào lưu công suất 61 5.3.1.2 Tính điện áp các nút và góc pha 68 5.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 69 5.3.3 Chế độ sau sự cố 72 5.4 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 73 5.4.1 Yêu cầu điều chỉnh điện áp của các phụ tải 73 5.4.2 Chọn đầu phân áp cho các máy biến áp 76 5.4.2.1 Tính toán chọn đầu phân áp cho trạm 1 76 5.4.2.2 Tính toán chọn đầu phân áp cho trạm 3. 77 GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng 5.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 79 Chương 6 : TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 80 6.1 VỐN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN 80 6.2 TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG MẠNG ĐIỆN 81 6.3 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN 81 6.4 TÍNH CHI PHÍ GIÁ THÀNH 82 6.4.1 Chi phí vận hành hàng năm 82 6.4.2 Chi phí tính toán hàng năm 82 6.4.3 Giá thành truyền tải 83 6.4.4 Giá thành xây dựng 1MW công suất phụ tải trong chế độ cực đại 83 6.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 83 Chương 7 : TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG 84 7.1 ỔN ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 84 7.1.1 Phân loại ổn định trong hệ thống điện 84 7.1.2 Ổn định quá độ góc roto 84 7.2 NHẬP SỐ LIỆU, KIỂM TRA SỰ ĐÚNG DẮN CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG 85 7.2.1 Chuẩn bị case để dùng cho mô phỏng động 85 7.2.2 Chuẩn bị số liệu động cho các thiết bị 86 7.2.3 Tạo ra file chứa các thông số động 88 7.3 MÔ PHỎNG ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN KHI SỰ CỐ 89 7.4 NHẬN XÉT 93 7.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 93 GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT HT Hệ thống điện NĐ Nhà máy nhiệt điện MFĐ Máy phát điện CĐXL Chế độ xác lập GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng DANH MỤC HÌNH Hình 1-1. Sơ đồ vị trí nguồn và phụ tải 4 Hình 2-1. Sơ đồ mạng điện nhóm I 12 Hình 2-2. Sơ đồ mạng điện nhóm II 12 Hình 2-3. Sơ đồ mạng điện nhóm III 13 Hình 2-4. Sơ đồ mạng điện nhóm IV 13 Hình 2-5.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 17 Hình 2-6. Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm I 20 Hình 2-7.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm II 22 Hình 2-8.Sơ đồ mạng điện 2 nhóm II 24 Hình 2-9.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm III 27 Hình 2-10.Sơ đồ mạng điện phương án 2 nhóm III 28 Hình 2-11.Sơ đồ mạng điện nhóm IV 31 Hình 3-1.Phương án tối ưu của mạng điên 44 Hình 4-1.Sơ đồ trạm biến áp của nhiệt điện 47 Hình 4-2.Sơ đồ trạm biến áp trung gian 48 Hình 4-3. Sơ đồ bộ đường dây – máy biến áp 49 Hình 4-4.Sơ đồ cầu trong trạm biến áp hạ áp 50 Hình 5-1.sơ đồ khối chương trình PSS/E 55 Hình 5-2.Thông số nút 58 Hình 5-3.Thông số nhà máy điện 59 Hình 5-4.Thông số máy phát điện 59 Hình 5-5.Thông số tải 59 Hình 5-6.Thông số nhánh 60 Hình 5-7.thông số máy biến áp 2 cuộn dây 60 Hình 5-8.Hộp thoại lưu file case data 60 Hình 5-9.Hộp thoại tùy chỉnh tính trào lưu công suất 61 Hình 5-10.Kết quả dòng công suất từ NĐ tới các phụ tải 64 Hình 5-11.Kết quả công suất từ HT đến các phụ tải 65 Hình 5-12.Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT 65 Hình 5-13.Kết quả tính cho nhánh HT-2 65 Hình 5-14.Kết quả tính cho nhánh NĐ-3 65 Hình 5-15.Kết quả tính cho nhánh NĐ-4 66 Hình 5-16.Kết quả tính cho nhánh NĐ-5 66 Hình 5-17.Kết quả tính cho nhánh NĐ-6 66 [...]... nhà máy NĐ, phụ tải 5 và 6 Ta có 2 phương án như sau: 2.3.2.1 Phương án 1 NÐ m 2k 4 2, 4 6 50km 5 Hình 2-7.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm II Tính toán tương tự phương án 1 nhóm I, ta được các kết quả như sau: Bảng 2-9 .Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm II Công suất Đường dây truyền tải S (MVA) Chiều dài đường dây (km) Số lộ Điện áp tính toán U (kV) NĐ-6 35 + j16,95 42,42 2 77,93... hành tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn ra phương án tối ưu của từng nhóm, kết hợp lại ta được phương án nối điện tối ưu nhất cho cả mạng điện  Đối với nhóm IV, do sơ đồ nối điện luôn là tối ưu nên ta chỉ tính toán kỹ thuật mà không phải so sánh về kinh tế  Căn cứ vào ưu, nhược điểm của các loại sơ đồ đấu dây: hình tia, liên thông, mạch vòng; ta có thể lựa chọn ra những sơ đồ tối ưu để tính toán kinh... dây phương án 2 nhóm I 21 Bảng 2-8.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm I 21 Bảng 2-9 .Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm II 22 Bảng 2-10.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm II 23 Bảng 2-11.Thông số của đường dây phương án 1 nhóm II 23 Bảng 2-12.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm II 23 Bảng 2-13 .Điện áp tính toán và điện áp định... cung cấp 9 Bảng 2-1 .Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I 17 Bảng 2-2.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 1 nhóm I 18 Bảng 2-3.Thông số của đường dây phương án 1 nhóm I 19 Bảng 2-4.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 19 Bảng 2-5 .Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm I 20 Bảng 2-6.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm I 21 Bảng... 42, 42  16  tính toán như sau: Bảng 2-1 .Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 1 nhóm I Đường dây Công suất truyền tải S (MVA) Chiều dài đường dây (km) NĐ-3 NĐ-4 35 + j16,95 35 + j16,95 42,42 60 Số lộ Điện áp tính toán U (kV) Điện áp định mức Uđm (kV) 2 1 77,93 108,07 110 Từ kết quả tính toán trên ta lựa chọn điện áp định mức cho mạng điện ở phương án này là Uđm  110kV GVHD: TS Nguyễn Đăng... đồ mạng điện phương án 2 nhóm I 1 Chọn điện áp định mức của mạng điện Dòng công suất chạy trên NĐ-3 có giá trị: SN3  S4  S3  (35  j16,95)  2  70  j33,90MVA Dòng công suất chạy trên đường dây 3-4: S34  S4  35  j16,95MVA Kết quả tính toán như sau: Bảng 2-5 .Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm I Công suất Đường dây Chiều dài truyền tải S đường dây (MVA) Điện áp tính (km) toán. .. Bảng 2-20.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 1 nhóm III 28 Bảng 2-21 .Điện áp tính toán và điện áp định mức phương án 2 nhóm III 29 Bảng 2-22.Chọn tiết diện dây dẫn phương án 2 nhóm III 29 Bảng 2-23.Thông số của tất cả các đường dây phương án 2 nhóm III 29 Bảng 2-24.Các giá trị tổn thất điện áp phương án 2 nhóm III 30 Bảng 2-25 .Điện áp tính toán và điện áp định mức nhóm IV ... 2-5.Sơ đồ mạng điện phương án 1 nhóm I 1 Chọn điện áp định mức của mạng điện * Tính điện áp định mức trên đường dây NĐ-3: Dòng công suất truyền tải trên đường dây NĐ -3 là: SN3  S3  35  j16,95MVAr Điện áp tính toán trên đoạn đường dây NĐ-3 theo công thức (2.1), ta có: 35  77,93kV 2 Tính điện áp trên đường dây NĐ-4 tương tự như đối với đường dây NĐ-3 Kết quả U N3  4,34 42, 42  16  tính toán như... Chương 2 : Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án và lựa chọn phương án tối ưu  Chương 3 : Tính toán kinh tế  Chương 4 : Lựa chọn máy biến áp và sơ đồ trạm cho phương án tối ưu GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng 2 Chương 1 : PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 1.1 NGUỒN CUNG CẤP Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, đó là hệ thống điện và nhà máy nhiệt điện 1.1.1 Hệ thống điện Công... quả tính toán điện áp và tổn thất điện áp 68 Bảng 5-5 Giá trị Sgh và Spt của các trạm hạ áp 69 Bảng 5-6.Kết quả tính toán điện áp và tổn thất điện áp 71 Bảng 5-7 .Điện áp các nút và tổn thất điện áp các nút 73 Bảng 5-8.Thông số điều chỉnh của MBA không có điều chỉnh điện áp dưới tải 74 Bảng 5-9.Thông số điều chỉnh của MBA điều chỉnh điện áp dưới tải 75 Bảng 5-10 .Điện áp các . Nội, 10 tháng 10 năm 2013 Sinh viên thực hiện Trương Văn Dũng GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng MỤC LỤC. SV: Trương Văn Dũng KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT HT Hệ thống điện NĐ Nhà máy nhiệt điện MFĐ Máy phát điện CĐXL Chế độ xác lập GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng