Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện nguyễn thị minh thu

GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 PHẦN I: THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 Chương 1: Phân tích nguồn phụ tải Xác định sơ chế độ làm việc nguồn Tổng hợp thông tin nguồn điện phụ tải điện bước đầu quan trọng thiết kế mạng điện, bước định thành công hay thất bại cơng việc Từ đưa phương án nối dây hợp lý, đáp ứng nhu cầu phụ tải Trước thiết kế phải nắm đặc điểm nguồn phạm vi thiết kế như: số nguồn điện, đặc điểm nguồn phát…Và tải như: số phụ tải, công suất yêu cầu, sơ đồ bố chí, mức độ đảm bảo cung cấp điện… Nhiệm vụ thiết kế mạng lưới điện hệ thống điện nghiên cứu phân tích giải pháp, phương pháp để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải với chi phí nhỏ không hạn chế độ tin cậy cung cấp điện chất lượng điện Để chọn phương án tối ưu cần tiến hành phân tích đặc điểm nguồn cung cấp điện dự kiến sơ đồ nối điện cho đạt hiệu kinh tế cao- Kỹ thuật cao 1.1 Nguồn điện Trong hệ thống điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, hệ thống điện nhà máy điện 1.1.1 Hệ thống điện Hệ thống điện (HT) có hệ số cơng suất cosφđm= 0,85 → tgφ = 0,62 Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn cần phải có trao đổi công suất nguồn cung cấp cần thiết, đảm bảo cho hệ thống thiết kế làm việc bình thường chế độ vận hành Mặt khác, hệ thống có cơng suất vơ lớn nên ta chọn hệ thống nút cân công suất nút sở điện áp Công suất hệ thống vô lớn nên ta không cần phải dự trữ công suất nhà máy nhiệt điện (NĐ), công suất tác dụng công suất phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống điện 1.1.2 Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện (NĐ) gồm tổ máy phát Công suất định mức tổ máy phát 60 MW Như tổng công suất định mức nhà máy điện bằng: ∑PF =3.60 =180 MW Hệ số công suất cosφđm= 0,8 Điện áp định mức Uđm = 10,5 kV Nhiên liệu nhà máy nhiệt điện than đá, dầu khí đốt Hiệu suất nhà máy nhiệt điện tương đối thấp (khoảng 30 ÷ 40%), đồng thời công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng ÷ 15%, tuỳ theo loại nhà máy nhiệt điện Đối với nhà máy nhiệt điện, máy phát làm việc ổn định phụ tải có P ≥ 30%Pđm, cịn P ≤ 30%Pđm máy phát ngừng làm việc.Công suất phát kinh tế máy phát nhà máy nhiệt điện thường (70 ÷ 90)%P đm Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 Phụ tải Các phụ tải phân thành loại theo yêu cầu đảm bảo cung cấp điện liên tục Phụ tải loại 1: Bao gồm phụ tải quan trọng nhất, có cố ngừng cung cấp điện làm hỏng thiết bị đắt tiền phá vỡ quy trình cơng nghệ sản xuất, gây thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân gây ảnh hưởng khơng tốt trị ngoại giao Theo yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện nên phụ tải loại phải cung cấp điện từ nguồn độc lập, thời gian ngừng cung cấp điện cho phụ tải loại phép khỏang thời gian đóng tự động nguồn dự trữ Đường dây cung cấp điện cho phụ tải loại phải dây kép mạch vòng Phụ tải loại 2: Bao gồm phụ tải quan trọng phụ tải này, việc điện gây thiệt hại lớn kinh tế đình trệ sản xuất giảm sút số lượng sản phẩm máy móc cơng nhân phải ngừng, phá vỡ hoạt động bình thường đại đa số người dân Do mức đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục cho phụ tải phải dựa yêu cầu kinh tế song đa số trường hợp người ta thường cung cấp đường dây đơn Phụ tải loại 3: Bao gồm phụ tai không quan trọng nghĩa phụ tỉa mà việc điện không gây hậu nghiêm trọng Do hộ phụ tải loại cung cấp điện dây đơn cho phép ngừng cung cấp điện thời gian cần thiết để sửa chữa cố hay thay phần hư hỏng mạng điện không ngày 1.2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 Bảng 1.1: Số liệu phụ tải chế độ cực đại cực tiểu Phụ tải Thông số Pmax (MW) 35 34 36 55 20 33 27 40 17 Pmin (MW) 24,5 23,8 25,2 38,5 14 23,1 18,9 28 11,9 Cos 0,9 đm Uđm (kV) 22 Yêu cầu điều chỉnh điện áp KT KT KT KT KT KT KT KT KT Loại I I I I III I I I III Tmax (h) 3500 4000 4000 3500 3500 3500 3500 4000 4000 Mạng điện gồm có phụ tải với tổng cơng suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại là∑ P = 297MW, chế độ cực tiểu là∑ Pmin =70%Pmax=207,9MW Các phụ tải 1, 2, 3, 4, 6, có mức đảm bảo cung cấp điện loại I Các phụ tải có mức đảm bảo cung cấp điện loại III Cả phụ tải có yêu cầu điều chỉnh điện áp khác thường Dựa phân bố phụ tải so với nguồn,ta nối phụ tải 2, với góp hệ thống ,các phụ tải cịn lại nối với nhà máy nhiệt điện Còn phụ tải cấp điện từ hai phía nhà máy hệ thống làm nhiệm vụ liên lạc trao đổi công suất cần thiết Công suất tiêu thụ phụ tải điện tính sau: Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 Q max  P max.tg Smax  P max  jQ max Smax  P max  Q max 2 Từ cosφdm=0,9  tgφ=0,484 Dựa vào bảng số liệu ta có bảng thông số phụ tải chế độ cực đại cực tiểu sau: Bảng 0.1: Bảng tính tốn số liệu phụ tải chế độ cực đại cực tiểu Phụ tải Loại I Cos Pmax+jQmax Smax Pmin+jQmin Smin 0,9 35+j16,94 38,884 24,5+j11,858 27,219 I 0,9 34+j16,456 37,773 23,8+j11,519 26,441 I 0,9 36+j17,424 39,995 25,2+j12,197 27,997 I 0,9 55+j26,62 61,103 38,5+j18,634 42,772 III 0,9 20+j9,68 22,219 14+j6,776 15,554 I 0,9 33+j15,972 36,662 23,1+j11,180 25,663 I 0,9 27+j13,068 29,996 18,9+j9,148 20,997 I 0,9 40+j19,36 44,439 28+j13,552 31,107 III 0,9 17+8,228 18,887 11,9+j5,760 13,221 329,958 207,9+j100,624 230,971 Tổng dm 297+j143,748 1.3 Cân công suất tác dụng Đặc điểm quan trọng lượng điện truyền tải cách tức thời từ nguồn cung cấp tới hộ tiêu thụ khơng thể tích trữ điện thành số lượng nhận thấy Tính chất xác định đồng trình sản xuất tiêu thụ điện Tại thời điểm chế độ xác lập hệ thống điện, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất tổng công suất hộ tiêu thụ tổn thất công Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 suất mạng điện, nghĩa cần phải thực cân công suất phát công suất tiêu thụ Ngoài để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường, hệ thống cần phải có lượng công suất dự trữ định Dự trữ hệ thống điện vấn đề quan trọng, liên quan đến vận hành phát triển hệ thống Vì vậy, phương trình cân cơng suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại hệ thống điện thiết kế có dạng: PHT  PNĐ  Ptt  m Pmax   P  Ptd  Pdt Trong đó: PNĐ – tổng cơng suất nhà máy nhiệt điện phát PHT – tổng công suất tác dụng lấy từ hệ thống m – hệ số đồng thời xuất phụ tải cực đại (m=1) ∑Pmax – tổng công suất phụ tải chế độ cực đại ∑∆P – tổng tổn thất mạng điện, lấy 5%∑Pmax Ptd – cơng suất tự dùng nhà máy điện, lấy 10% tổng công suất đặt nhà máy Pdt – Cơng suất tác dụng dự trữ hệ thống có cơng suất vơ lớn nên Pdt =0 Ptt – Công suất tiêu thụ mạng điện Tổng công suất tác dụng phụ tải phụ tải cực đại là: ∑Pmax = 297 MW Tổng tổn thất cơng suất tác dụng mạng điện có giá trị: ∆P = 5% ∑Pmax =0,05 297 = 14,85 MW Công suất tác dụng tự dùng nhà máy điện bằng: Ptd =10%.Pđm =0,1.180 = 18 MW Do cơng suất tiêu thụ mạng điện có giá trị: Ptt = 297 + 14,85 + 18 = 329,85 MW Mặt khác : PNĐ = Pđm = 180 MW Vậy chế độ phụ tải cực đại hệ thống cần cung cấp công suất cho phụ tải bằng: PHT =Ptt – Pđm = 329,85 – 180= 149,85 MW Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 1.4 Cân công suất phản kháng Sản xuất tiêu thụ điện dòng điện xoay chiều đòi hỏi cân điện sản xuất điện tiêu thụ thời điểm Sự cân địi hỏi khơng cơng suất tác dụng mà công suất phản kháng Sự cân cơng suất phản kháng có quan hệ với điện áp Phá hoại cân công suất phản kháng dẫn đến thay đổi điện áp mạng điện Nếu công suất phản kháng phát lớn cơng suất phản kháng tiêu thụ điện áp mạng tăng, ngược lại thiếu công suất phản kháng điện áp mạng giảm Vì để đảm bảo chất lượng cần thiết điện áp hộ tiêu thụ mạng điện hệ thống, cần tiến hành cân sơ công suất phản kháng Phương trình cân cơng suất phản kháng mạng thiết kế có dạng: Q F  Q HT  Q tt  m Q max   Q L   Q C   Q b  Q td  Q dt Trong đó: Qtt – tổng công suất phản kháng tiêu thụ QF – tổng công suất phản kháng nhà máy phát QHT – công suất phản kháng hệ thống cung cấp ∑∆QL – tổng tổn thất công suất phản kháng cảm kháng đường dây mạng điện ∑Qc – tổng công suất phản kháng điện dung đường dây sinh ra, tính sơ ta lấy ∑Qc = ∑QL ∑∆Qb – tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp, tính tốn sơ lấy ∑∆Qb =15% ∑Qmax; Qtd – Công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện Qdt–Công suất phản kháng dự trữ hệ thống cân sơ lấy 15% tổng công suất phản kháng phần bên phải phương trình Đối với mạng điện thiết kế, cơng suất Qdt lấy hệ thống, nghĩa Qdt = Hệ số công suất nhà máy cosφ = 0,8 => tgφF = 0,75; Hệ số công suất hệ thống cosφ = 0,85 => tgφHT = 0,62; Hệ số công suất tự dùng cosφtd = 0,75 => tgφtd = 0,88 Tổng công suất phản kháng nhà máy nhiệt điện phát bằng: QF = PF.tgφF =180.0,75 = 135 MVAr Công suất phản kháng hệ thống cung cấp bằng: QHT = PHT.tgφHT = 149,85.0,62 = 92,907 MVAr Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 Tổng công suất phản kháng hộ phụ tải tiêu thụ là: ∑Qmax =143,748 MVAr Tổn thất công suất phản kháng máy biến áp hạ áp bằng: ∑∆Qb =15% ∑Qmax = 0,15 143,748 = 21,562 MVAr Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy điện có giá trị: Qtd =Ptd tgφtd =18.0,88 = 15,84 MVAr Như tổng công suất tiêu thụ mạng điện: Qtt =143,748 + 21,562 + 15,84 = 181,15 MVAr Tổng cơng suất phản kháng NĐ HT phát bằng: QF + QHT =135+ 92,907 =227,907 MVAr Từ kết ta thấy công suất phản kháng nguồn cung cấp lớn công suất phản kháng tiêu thụ Vì khơng cần phải bù công suất phản kháng mạng điện thiết kế 1.5 Xác đinh sơ chế độ làm việc nguồn Ta có giả thiết sau: -Các phụ tải xung quanh nhà máy nhà máy đảm nhiệm truyền công suất là: 5,6,7,8 -Các phụ tải xung quanh HT là: 2, 3, -Trong đường dây nối phụ tải với nguồn đóng vai trị liên lạc 1.5.1 Chế độ phụ tải cực đại Nhà máy nhiệt điện có công suất phát kinh tế từ 70% đến 90% tổng công suất định mức Dựa phân bố phụ tải ta dự kiến nhà máy cung cấp điện cho phụ tải 5, 6, 7,8 với tổng cơng suất là: P P Ta có: pt max  Ppt5 max  Ppt6 max  Ppt7 max  Ppt8 max  Ppt9 max pt max  20  33  27  40  17  137 MW P P pt max NM 100%  137 100%  76,111% 180 Công suất tự dùng nhà máy điện lấy 10% cơng suất đặt nhà máy, q trình truyền tải có tính đến tổn thất cơng suất, chế độ này ta cho nhà máy phát 85%Pđm Ta xác định công suất phát hệ thống để công suất cân Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 Công suất phát nhà máy nhiệt điện: Pkt = 85% Pđm = 0,85.180 = 153 MW Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện tính sơ sau: Ptd = 10% Pđm = 0,1.180= 18 MW Công suất phát lên lưới nhà máy nhiệt điện là: PF-NĐ =Pkt – Ptd = 153 - 18 = 135 MW Tổng công suất tác dụng yêu cầu lưới điện là: Pyc = ∑Pptmax + ∑∆P = 297 + 5%.297 = 311,85MW Khi góp hệ thống điện cung cấp cho phụ tải lượng công suất là: PHT =Pyc – PF-NĐ = 311,85 – 135 = 176,85 MW Như chế độ cực đại hệ thống điện phải phát lượng công suất tác dụng là: PHT =176,85 MW 1.5.2 Chế độ phụ tải cực tiểu Ở chế độ phụ tải cực tiểu, dự kiến ngừng máy phát để bảo dưỡng, hai máy phát lại phát 85% Pdm Ta xác định công suất phát hệ thống để công suất cân bằng: Công suất phát nhà máy nhiệt điện là: Pkt = 85% Pđm = 85% 120 = 102 MW Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện tính sơ sau: Ptd =10%.Pđm = 0,1.120 = 12 MW Công suất phát lên lưới nhà máy nhiệt điện là: PF-NĐ =Pkt – Ptd =102 – 12= 90 MW Tổng công suất tác dụng yêu cầu lưới điện là: Pyc = ∑Ppt + ∑∆P = 207,9 + 5%.207,9 = 218,295 MW Khi góp hệ thống điện cung cấp cho phụ tải lượng công suất là: PHT =Pyc – PF-NĐ =218,295 – 90= 128,295MW Như chế độ phụ tải cực tiểu hệ thống phát lên lưới lượng công suất tác dụng PHT =128,295MW Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 1.5.3 Chế độ cố Ta xét với trường hợp cố nghiêm trọng xảy hỏng tổ máy nhà máy nhiệt điện, ta cịn tổ máy với công suất định mức Pđm =60.2 = 120 MW P P pt Ta thấy: 100%  NM 137 100%  114,167% 120 Vì ta cho NM phát 95% cơng suất định mức,phần cịn lại HT đảm nhận Công suất phát nhà máy nhiệt điện là: Pkt = 95%.Pđm =0,95.120 = 114 MW Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện tính sơ sau: Ptd =10%.Pđm = 0,1.120 = 12MW Công suất phát lên lưới nhà máy nhiệt điện là: PF-NĐ =Pkt – Ptd =114 – 12 = 102 MW Tổng công suất tác dụng yêu cầu lưới điện là: Pyc = ∑Ppt + ∑∆P = 297+ 297.5% = 311,85 MW Khi góp hệ thống điện cung cấp cho phụ tải lượng công suất là: PHT =Pyc – PF-NĐ =311,85 - 102 = 209,85 MW Như chế độ cố hệ thống điện phải phát lượng công suất tác dụng là: PHT =209,85 MW Từ lập luận với tính tốn ta có bảng tổng kết phương thức vận hành nhà máy hệ thống chế độ sau: Bảng 0.2: Tổng kết phương thức vận hành nhà máy hệ thống Nhà máy nhiệt điện Chế độ Số tổ máy vận hành Cực đại Hệ thống Công suất phát Công suất phát [MW] 153 (85%) [MW] 176,85 Cực tiểu 102(85%) 128,295 Sự cố 114(95%) 209,85 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 10 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 P PIIImax 3,571 PIII Fht P0 1,53 Fgt 0  7,846 c  105,080 gh  215,606  (  ) Hình 11.9: Cân diện tích gia tốc hãm tốc Dựa vào bảng tổng kết bước tính phương pháp Newton aphson nhận thấy  c( k )    0, 001 ứng với góc cắt  c  105,0800 11.3.2 Tính góc thời gian cắt Để xác định thời gian cắt ta dùng phương pháp phân đoạn liên tiếp Lấy t = 0,05 sec k 360 f 360.50 t  0, 052  6,872 Tj 6,548  Phân đoạn 1: (t =  0,05 sec) P( 0)  P0  PmII sin  = 1,53  (1)  k.P0 6,872.1,53   5, 2570 2 ` (1) = 0 + (1) = 7,846o + 5,2570 = 13,1030  Phân đoạn 2: (t= 0,05  0,1 sec) P(1)  P0 = 1,53   1  k.P(1)  5, 257  6,872.1,53  15,7710 2 = 1 + 2 =13,103 + 15,771 = 28,8740 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 116 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2  Phân đoạn 3: (t= 0,1  0,15 sec) P( 2)  P0 = 1,53 3    k.P(2)  15,771  6,872.1,53  26, 2850 3 = 2 + 3 = 28,874 + 26,285 = 55,1590 Bảng kết quả: Bảng 11.2: Tính tốn thời gian cắt Phân đoạn t [sec] 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25  n [0 ] 7,846o 13,103 28,874 55,159 91,958 139,271  () 150 120 c  105,080 90 60 30 tc  0,215(s) 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 t(s) Hình 11.10: Đồ thị biểu diễn góc cắt theo thời gian Từ đồ thị  = f(t) hình , ta tính tcắt = 0,215 s Có thể tính trực tiếp cơng thức: tcat  2T j ( cat   ) 18000.P0  2.6,548.(105, 08  7,846)  0, 215 s 18000.1,53 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 117 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 Chương 12: Khảo sát ổn định động ngắn mạch ba pha phía hệ thống 12.1 Đặc tính cơng suất ngắn mạch ND I N(3) II HT E' Hình 12.1 Sơ đồ ngắn mạch pha phía hệ thống Ta có đặc tính cơng suất ngắn mạch : PII  E '2 E '.U sin α11  sin(δ12 - α12 ) Z11 Z12 Với PII đường đặc tính cơng suất nhà máy hệ thống ngắn mạch ba pha (N(3)) E’ =1,253 tính mục 10.1.5 Z11 , Z22 , Z12 tổng trở riêng tương hỗ nhà máy ngắn mạch xác định sau: Ta có sơ đồ thay ngắn mạch II E XF 0,184 Z10 0,626  0,361j I Z1I 0,166  0,163j Z1 2,701  1, 488j ZII1 0,04  0,063j II Z11 0,708  0, 407 j HT Z  Hình 12.2 Sơ đồ thay ngắn mạch pha phía hệ thống Do ngắn mạch pha nên tổng trở ngắn mạch Z∆ = 0, tổng trở đẳng trị ZII tổng trở song song Z11 Z: ZII = Biến đổi Y(Z1-I, ZII-1, Z1) thành ( ZI-II, ZI-0, ZII-0) Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 118 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 ZIII XF E ' 0,184 ZII1 Z1I 0,166  0,163j 0,04  0,063j II I ZI 0 Z10 0,626  0,361j HT ZII0 Z1 ZII  0 Hình 12.3 Sơ đồ thay ngắn mạch pha phía hệ thống Z I  II  Z1 I  Z II 1  Z1 I Z II 1 Z1  0,166  0,163 j  0, 04  0, 063 j  (0,166  0,163 j ).(0, 04  0, 063 j ) 2, 701  1, 488 j  0, 208  0, 231 j Z I 0  Z1 I  Z1  Z1 I Z1 Z II 1  0,166  0,163 j  2, 701  1, 488 j  (0,166  0,163 j ).(2, 701  1, 488 j ) 0, 04  0, 063 j  12,120  j 4, 259 Z II 0  Z II 1  Z1  Z II 1.Z1 Z1 I  0, 04  0, 063 j  2, 701  1, 488 j  (0, 04  0, 063 j ).(2, 701  1, 488 j ) 0,166  0,163 j  3, 477  j 2, 212 Z 'I 0  Z I 0 / / Z10  Z I 0 Z10 (12,120  j 4, 259).(0, 626  0,361 j )  Z I 0  Z10 (12,120  j 4, 259)  (0, 626  0,361 j )  0,597  j 0,336 Z 'II 0  Z II 0 / / Z II  Z II 0 Z II 0 Z II 0  Z II Sơ đồ 12.3 trở thành: Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 119 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 ZE ' II XF 0,184 E' ZIII I II HT Z''II0 ZE ' 0 Z'I0 Z'II0  Hình 12.4 Sơ đồ biến đổi jX F Z I  II Z 'I  Z E ' II  jX F  Z I  II   j 0,184  0, 208  0, 231 j  j 0,184.(0, 208  0, 231 j ) 0,597  j 0,336  0,181  0, 494 j Z E '0  jX F  Z 'I 0  jX F Z 'I 0 Z I  II  j 0,184  0,597  j 0,336  j 0,184.(0,597  j 0,336) 0, 208  0, 231 j  0, 727  j 0,904 Z ''II 0  Z I  II  Z 'I 0  Z I  II Z 'I 0 jX F  0, 208  0, 231 j  0,597  j 0,336  (0, 208  0, 231 j ).(0,597  j 0,336) j 0,184  1,934  j 0,314 Z '''II 0  Z ''II 0 / / Z 'II 0  Z ''II 0 Z 'II 0 0 Z ''II 0  Z 'II 0 Biến đổi ( ZE’-II, ZE’-0, Z”’II-0) Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 120 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 ZE ' II E ' 0,181  j0, 494 HT(II) ZE ' 0 0,727  j0,904 Z'''II0 Hình 12.5 Sơ đồ biến đổi Z11  Z E '0 / / Z E ' II   Z E '0 Z E ' II Z E '0  Z E ' II (0, 727  j 0,904).(0,181  j 0, 494)  0,160  j 0,329  0,36664, 0650 (0, 727  j 0,904)  (0,181  j 0, 494) Z 22  Z E ' II / / Z '''II 0  Z E ' II Z '''II 0 0 Z E ' II  Z '''II 0 Z12  Z E 'II  0,181  j 0, 494  0,52669,8770 Đặc tính cơng suất ngắn mạch: PII   E '2 E '.U sin α11  sin(δ12 - α12 ) Z11 Z12 1, 2532 1, 253.1,1 sin 25,9530  sin(δ12  20,1230 ) 0,366 0,526  1,877  2, 620.sin(δ12  20,1230 ) Trong 11 = 900 - 11 = 25,9530 ; 12` = 900 - 12 = 20,1230 Khi ngắn mạch góp HT U = nên PII = 1,877 12.2 Đặc tính cơng suất sau ngắn mạch Sau đường dây bị ngắn mạch cắt ra, đoạn đường dây 1-II cịn lộ Lúc đó: Z1 II  2.(0, 04  0, 063 j )  0, 008  j 0,126 Ta có đặc tính công suất sau cắt ngắn mạch: E '.U ht E '2 PIII  sin α11  sin( δ  α12 ) Z11 Z12 Biến đổi Y(Z1-I, ZII-1, Z1) thành ( ZI-II, ZI-0, ZII-0) Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 121 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 ZIII XF E ' 0,184 ZII1 Z1I 0,166  j0,163 0,08  j0,126 II I ZI 0 Z10 0,626  0,361j HT ZII0 Z11 0,708  0, 407 j Z1 Hình 12.6 Sơ đồ thay sau ngắn mạch pha phía hệ thống Z I  II  Z1 I  Z II 1  Z1 I Z II 1 Z1  0,166  0,163 j  0, 08  0,126 j  (0,166  0,163 j ).(0, 08  0,126 j ) 2, 701  1, 488 j  0, 249  j 0,300 Z I 0  Z1 I  Z1  Z1 I Z1 Z II 1  0,166  0,163 j  2, 701  1, 488 j  (0,166  0,163 j ).(2, 701  1, 488 j ) 0, 08  0,126 j  7, 494  j 2,955 Z II 0  Z II 1  Z1  Z II 1.Z1 Z1 I  0, 08  0,126 j  2, 701  1, 488 j  (0, 08  0,126 j ).(2, 701  1, 488 j ) 0,166  0,163 j  4, 252  j 2,937 Z 'I 0  Z I 0 / / Z10  Z I 0 Z10 (7, 494  j 2,955).(0, 626  0,361 j )  Z I 0  Z10 (7, 494  j 2,955)  (0, 626  0,361 j )  0,579  j 0,325 Z 'II 0  Z II 0 / / Z II  Z II 0 Z II (0, 708  0, 407 j ).(4, 252  j 2,937)  Z II 0  Z II (0, 708  0, 407 j )  (4, 252  j 2,937)  0, 608  j 0,358 Sơ đồ 12.6 trở thành: Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 122 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 ZE ' II XF 0,184 E' I ZIII II HT Z''II0 ZE ' 0 Z'II0 0,608  j0,358 Z'I0 Hình 12.7 Sơ đồ biến đổi Z E ' II  jX F  Z I  II  jX F Z I  II Z 'I   j 0,184  0, 249  j 0,300  j 0,184.(0, 249  j 0,300) 0,579  j 0,325  0, 210  j 0,585 Z E '0  jX F  Z 'I 0  jX F Z 'I 0 Z I  II  j 0,184  0,579  j 0,325  j 0,184.(0,579  j 0,325) 0, 249  j 0,300  0, 691  j 0,802 Z ''II 0  Z I  II  Z 'I 0  Z I  II Z 'I 0 jX F  0, 249  j 0,300  0,579  j 0,325  (0, 249  j 0,300).(0,579  j 0,325) j 0,184  2, 212  j 0,371 Z '''II 0  Z ''II 0 / / Z 'II 0  Z ''II 0 Z 'II 0 (2, 212  j 0,371).(0, 608  j 0,358)  Z ''II 0  Z 'II 0 (2, 212  j 0,371)  (0, 608  j 0,358)  0, 490  j 0, 234 Biến đổi ( ZE’-II, ZE’-0, Z”’II-0) Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 123 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 ZE 'II E ' 0, 210  j0,585HT(II) ZE ' 0 0,691  j0,802 Z'''II0 0, 490  j0, 234 Hình 12.8 Sơ đồ biến đổi Z11  Z E '0 / / Z E ' II   Z E '0 Z E ' II Z E '0  Z E ' II (0, 691  j 0,802).(0, 210  j 0,585)  0,184  j 0,353  0,39862,5130 (0, 691  j 0,802)  (0, 210  j 0,585) Z 22  Z E ' II / / Z '''II 0   Z E ' II Z '''II 0 Z E ' II  Z '''II 0 (0, 490  j 0, 234).(0, 210  j 0,585)  0, 216  j 0, 226  0,31346, 2960 (0, 490  j 0, 234)  (0, 210  j 0,585) Z12  Z E 'II  0, 210  j 0,585  0,62270, 2530 Đặc tính cơng suất ngắn mạch: PIII   E '2 E '.U sin α11  sin(δ12 - α12 ) Z11 Z12 1, 2532 1, 253.1,1 sin 27,847  sin(δ12  19, 747 ) 0,398 0, 622  1,843  2, 216.sin(δ12  19, 747 ) Trong 11 = 900 - 11 = 27,8470 ; 12` = 900 - 12 = 19,7470 12.3 Tính góc cắt thời gian cắt: 12.3.1 Tính góc cắt: Góc cắt tính phương pháp diện tích, đồ thị đặc tính cơng suất: Fgt  Fht  gh c  ( P  P )d   ( P  P 0 II III )d   (12.1) c Xác định gh: Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 124 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 PIII = P0  1,843  2, 216.sin(δ12  19, 747 )  1,53  sin( gh  19, 747)   0,141 sin( gh  19, 747)  sin(8,120)  sin( gh  19, 747)  sin(171,88)  gh  19, 747  8,120  11, 627  0, 203rad   gh  19, 747  171,88  152,133  2, 655rad P PII 1,877 P0 1,53 gh1  11,627   7,846 gh2  152,133 () Hình 12.9 Đặc tính cơng suất phía hệ thống Tại thời điểm ban đầu điểm vận hành giao P0  Khi xảy ngắn mạch bên phía Hệ thống cơng suất điện nhà máy phát (P II) lớn P0 nên máy bị hãm tốc, góc  gh bị giảm dần Dựa hình vẽ ta xác định được:  gh  152,133 Từ chương 10 ta có giá trị :   7,846  0,137 rad Từ cơng thức (12.1) ta có: P0 ( c   )  PII ( c   )  P0 ( gh   c )   gh P III d  c Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 125 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2  P0 ( gh   )  PII ( c   )  1,843( gh   c )  2, 216   cos( gh  19, 747)  cos( c  19, 747)    1,53(2, 655  0,137)  1,877( c  0,137)  1,843.(2, 655   c ) 2, 216 cos(152,133  19, 747)  2, 216 cos( c  19, 747)   0, 034. c  2, 216 cos( c  19, 747)  1,315  Ta có: F ( c )  0,034. c  2,216cos( c 19,747) 1,315 (12.2) F '( c )  0,034  2,216sin( c 19,747) (12.3) Đây phương trình phi tuyến, giải phương trình phương pháp NewtonRaphson với cơng thức lặp: F '( c( k ) )( c( k 1)   c( k ) )  F ( c( k ) )  (12.4) F '( c( k ) ) c( k )  F ( c( k ) )  (12.5)  Bước 0: Chọn  c(0)  70, 2530  1, 226(rad )   0,001 thay vào phương trình (12.2) (12.3) ta được: F (70, 253)  (0,034).(1, 226)  2, 216cos(70, 253 19,747)  1,315  1, 273 F '(70, 253)  0,034  2, 216sin(70, 253 19,747)  2, 25 Thay F (70, 253) F '(70, 253) vào công thức (12.5) ta được:  c0   F ( c0 ) (1, 273)   0,566(rad ) F '( c ) (2, 25)  c1   c0   c0  1, 226  0,566  1, 792(rad )  102, 674  c0   c1   c0  0,566    Bước 1: Thay  c(1)  1,792(rad )  102,674 vào phương trình (12.2) (12.3) ta được: F (102,674)  (0,034).(1,792)  2, 216cos(102,674  19,747)  1,315  0,066 F '(102,674)  0,034  2, 216sin(102,674 19,747)  1,905 Thay F (102,674) F '(102,674) vào công thức (12.5) ta được: Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 126 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn  c(1)   SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 F ( c(1) ) (0, 066)   0, 035(rad ) (1) F '( c ) (1,905)  c(2)   c(1)   c(1)  1, 792  0, 035  1,827(rad )  104, 679  c(1)   c(2)   c(1)  0, 035   Tính tốn tương tự ta có bảng kết sau: Bảng 12.1: Tính tốn bước lặp Bước lặp(k)  ck (rad) F ( ck ) F '( ck )  ck 1 (rad)  c (rad) -1,226 -1,273 -2,25 -1,792 0,566 -1,792 -0,066 -1,905 -1,827 0,035 -1,827 -8,5.10-5 -1,862 -1,827 Dựa vào bảng tổng kết bước tính phương pháp Newton aphson ta nhận thấy  c(2)     0, 001 với  c(2)  1,827(rad )  104,679 P PII  1,877 Fgt Fht P0  1,53 gh1  11,627 gh2  152,133 c  104,679 0  7,846 () 0,373 Hình 12.10 Cân diện tích gia tốc hãm tốc Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 127 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 12.3.2 Tính thời gian cắt: H d 2  Pm  Pe 180 f dt Phương trình phương trình phi tuyến khơng thể giải tổng qt nên để tính thời gian cắt ta dùng phương pháp phân đoạn liên tiếp Lấy t = 0,05 sec k 360 f 360.50 t  0, 052  6,872 Tj 6,548  Phân đoạn 1: (t =  0,05 sec) P(0)  P0  PII  1,53  1,877  0,347  (1)  k.P0 6,872.(0,347)   1,192 2 (1) = 0 + (1) = 7,8460 -1,1920 = 6,6540  Phân đoạn 2: (t= 0,05  0,1 sec) P(1)  0,347   1  k.P(1)  1,192  6,872.(0,347)  3,577 2 = 1 + 2 = 6,6540 – 3,5770 = 3,0770  Phân đoạn 3: (t= 0,1  0,15 sec) P(2)  0,347 3    k.P(2)  3,577  6,872.(0,347)  5,962 3 = 2 + 3 = 3,0770 – 5,9620 = -2,8850 Tính tốn tương tự ta có bảng số liệu sau: Bảng 12.2: Tính tốn thời gian cắt Phân đoạn 10 t [sec] 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5  n [0 ] 7,846 6,654 3,077 -2,885 -11,232 -21,964 -35,080 -50,582 -68,469 -88,741 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 128 -111,398 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2  () 20 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 tc  0,488(s) t(s) -20 -40 -60 -80 -100 c  104,679 -120 Hình 12.11 Đồ thị biểu diễn góc cắt theo thời gian Từ đồ thị  = f(t) hình , ta thấy tc  0,488( s) Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 129 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH:Nguyễn Thị Minh Thu-Lớp D4H2 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Nguyễn Văn Đạm – Thiết kế mạng hệ thống điện - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2008 2) PGS.TS Trần Bách - Lưới điện hệ thống điện tập - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 3) Ngô Hồng Quang – Sổ tay tra c u thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV- Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007, 393tr 4) PGS.TS Trần Bách - Ổn định hệ thống điện - Nhà xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2001 5) PGS.TS Lã Văn Út – h n t ch điều khiển ổn định hệ thống điện - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2001 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 130 ... điện thiết kế có hai nguồn cung cấp, hệ thống điện nhà máy điện 1.1.1 Hệ thống điện Hệ thống điện (HT) có hệ số cơng suất cosφđm= 0,85 → tgφ = 0,62 Hệ thống điện có cơng suất vơ lớn cần phải có... ta chọn điện áp Uđm=110kV cho toàn hệ thống lưới điện thiết kế Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 23 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH :Nguyễn Thị Minh Thu- Lớp... suất đường dây mạng điện Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 16 GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SVTH :Nguyễn Thị Minh Thu- Lớp D4H2 Các phương án mạng điện thiết kế đoạn