Bài giảng giải tích hệ thống điện nâng cao phần mở đầu võ ngọc điều

GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN NÂNG CAO PHẦN MỞ ĐẦU: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN Võ Ngọc Điều Bộ Môn Hệ Thống Điện Khoa Điện – Điện tử Trường ĐH Bách Khoa Hệ Thống Điện Hệ Thống Điện Hiện Đại  Sản xuất điện năng: - Các nhà máy điện * Turbine & máy phát * MBA tăng áp  Truyền tải điện - Hệ thống truyền tải cao áp - Các trạm biến áp * Các máy cắt * MBA  Phân phối điện - Các trạm phân phối * Các MBA hạ áp - Các phát tuyến trung * Các MBA phân phối Mạng Điện    Mạng cao - Lượng lớn công suất truyền tải xa - Chia sẻ nguồn điện * Độ tin cậy cải thiện * Lợi ích kinh tế cho hệ thống lớn Mạng trung - Phân bố công suất cục - Có nhiều hệ thống * Lợi ích kinh tế đơn giản hóa * Vận hành độc lập Tải - Tải công nghiệp thương mại - Tải hộ gia đình Điều Khiển Hệ Thống   Bảo vệ mạng điện - Thiết bị đóng cắt * Các MBA công cụ * Máy cắt * Dao cách ly * Cầu chì * Chống sét * Relay bảo vệ Hệ thống quản lý lượng - Trung tâm điều khiển * Điều khiển máy tính * SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition Phân Tích Máy Tính   Các hệ thống thực tiễn - Phải an toàn - Tin cậy - Kinh tế Phân tích hệ thống - Dùng cho quy hoạch hệ thống - Dùng cho vận hành hệ thống - Yêu cầu mô hình hóa phần tử - Các loại phân tích * Đặc tính hoạt động đường dây * Phân bố công suất * Điều độ kinh tế nguồn phát * Nghiên cứu cố ổn định Mô Hình Hệ Thống Điện Off-line (Quy hoạch) Không ràng buộc thời gian On-line (Điều khiển & Vận hành) Có ràng buộc thời gian 1) Power flow analysis 2) State estimation 2.1 Đánh giá trạng thái dựa số dụng cụ hữu hạn 2.2 Để kiểm tra xem có dụng cụ hỏng hóc Mô Hình Hệ Thống Điện 3) System Security Evaluation Sự cố ngẫu nhiên 1) Hỏng đường dây truyền tải 2) Hỏng hóc máy phát 3) Hỏng MBA 4) Economic Dispatch – Thỏa mãn công suất yêu cầu với chi phí thấp Optimal power flow – Các ràng buộc An toàn cung cấp Truyền tải Khả cung cấp (Tính PG để cực tiểu chi phí máy phát) Mô Hình Hệ Thống Điện 5) Unit Commitment Kinh tế Tin cậy An toàn 6) Load Forecasting Dài hạn (đến 10 năm) Trung hạn (theo ngày, tháng) Ngắn hạn (nỗi 20 phút) 7) Load management Điều khiển trực tiếp Mô Hình Hệ Thống Điện 95% Normal Normal Restoration Alert In Extreme Emergency Control Phase Decision Phase       Power Flow Analysis Normal Operation, Normal AGC Frequency control Control of Power System 10 Hệ Đơn Vị Tương Đối 62 Hệ Đơn Vị Tương Đối 63 Hệ Đơn Vị Tương Đối * Việc sử dụng ký hiệu đ.v.t.đ tùy cách chọn cho không trùng với hệ đơn vị có tên 64 Hệ Đơn Vị Tương Đối * Một số tính chất hệ tương đối: 65 Hệ Đơn Vị Tương Đối * Một số tính chất hệ tương đối: 66 Hệ Đơn Vị Tương Đối * Chuyển đổi đại lượng hệ tương đối : 67 Hệ Đơn Vị Tương Đối 68 Hệ Đơn Vị Tương Đối * Chọn đại lượng hệ thống điện: 69 Hệ Đơn Vị Tương Đối * Chọn đại lượng hệ thống điện: 70 Hệ Đơn Vị Tương Đối  Chú ý: - Các đại lượng tính toán cho hệ thống điện xác định với: * Công suất: tính cho pha * Điện áp: pha-pha (điện áp dây) * Dòng điện: pha * Tổng trở: pha - Trong phân tích hệ thống điện, thường giả sử pha cân  phân tích pha đơn giản 71 Hệ Đơn Vị Tương Đối Thủ tục phân tích đ.v.t.đ: (1) Chọn sở chung cho toàn hệ thống MVA (2) Chọn điện áp sở tùy ý Tất điện áp khác quy mức điện áp chọn theo tỷ số mạch (3) Tìm điện kháng khu vực chuyển tất điện kháng khác sang tương đối (4) Vẽ sơ đồ thay (5) Chuyển ngược lại đơn vị có tên cần 72 Hệ Đơn Vị Tương Đối  Ví dụ: Tìm giá trị đ.v.t.đ phần tử hệ thống với công suất 2.0MVA - Các giá trị đ.v.t.đ phần tử HT pha sau: 73 Hệ Đơn Vị Tương Đối  Công suất tòan hệ thống 2.0 MVA Điện áp chọn sau: 74 Hệ Đơn Vị Tương Đối  Các giá trị pu phần tử hệ thống cách dùng chuyển đổi hệ tương đối: 75 Hệ Đơn Vị Tương Đối  Bài tập tự giải: Sử dụng sở: Scb = 100MVA Ucb = 22kV để xác định đại lượng tương đối sơ đồ sau: 76 [...]... Z4 b/ c/ Nếu điện kháng bằng nhau và các góc pha lệch nhau 120o 22 Ba Pha Cân Bằng a a Ia ~ Z n/ c ~ Ic b Ib Z ~ c N Z n b Tại sao hệ thống có 3 pha? 1 Để sử dụng hiệu quả vật liệu: khả năng công suất/vật liệu 2 Có thể sử dụng 1 pha để phân tích hệ thống Tại sao không sử dụng nhiều pha hơn? Công nghệ máy phát trở nên phức tạp hơn: cần nhiều cực hơn, Cuộn dây phức tạp hơn, v.v 23 Phân Tích Từng Pha... trong phần 2) để tìm các các biến cho các pha b và c theo thứ tự nguồn dương 4) Nếu cần, trở lại mạch ban đầu để tìm các biến dây-dây hoặc các biến bên trong nguồn tam giác (delta) Phương Phân Tích Từng Pha Ví dụ Phương Phân Tích Từng Pha j 0.1 a′ + 350 2 ∠ 45° V1 j1 −j 2 3 − 2 1 y = − j1 + j = j 3 2 z = − j2 − j2 V1 = Ea − j 2 + j 0.1 = 1.05 Ea Phương Phân Tích Từng Pha 1) Dẫn ra mối quan hệ giữa...Mô Hình Hệ Thống Điện Stability Crisis Stability Control (short 0.5-3 sec.) Viability Crisis Viability Control (1~ 60 min.) (quá tải) (có nhiều thời gian để giải hơn stability crisis) Integrity Crisis Restoration (vài khu vực bị mất điện do thiếu công suất) 11 Công Suất Phức i(t) v(t ) = Vmax cos (ωt + θV ) v(t) i (t )... j∠Z + với − V2 V1 V2 V1 Z Z e j∠Z e − jθ12 e j∠Z e − jθ12 V1 = V2 , ∠Z = ∠90 Điều này không đúng trong trường hợp tổng quát, nhưng có thể kiểm tra với giả thiết rằng: * S12 = − S 21 Phân Bố Công Suất |V1| and |V2| được điều chỉnh hằng số, θ12 thay đổi tùy theo nguồn phát và tải Phân Bố Công Suất Phân Bố Công Suất Bài tập tự giải: Hai vòng tròn không giao nhau nếu V1 ≠ V2 (tức là S12 ≠ − S 21 ) 1)Công... c Một pha chỉ đúng khi hệ * * = Vab I a + Vcb I c thống đối xứng 20 Bảo Toàn Công Suất Phức Cân bằng công suất phức * Theo bảo toàn năng lượng - Công suất thực cung cấp từ nguồn = công suất tiêu thụ ở tải + tổn thất công suất trên đường dây - Công suất kháng cũng phải cân bằng: • Sự cân bằng xảy ra giữa tổng các công suất kháng sớm pha và tổng công suất kháng trễ pha do các phần tử tạo ra - Tổng công... tính đều cùng mức điện áp b) Ba pha hoàn toàn có thể tách rời c) Tất cả các biến đổi trong mạng tương ứng xảy ra cân bằng và theo tuần tự pha của nguồn 24 Thứ Tự Pha a b c a c b t t a Thứ tự dương 1∠ − 240 c a ~ 1∠0 n  ~ ~ Thứ tự âm  1∠ − 120 b  1∠ − 240 b ~ 1∠0 n  ~ ~ 1∠ − 120 c 25 Phương Phân Tích Từng Pha 1) Chuyển đổi tất cả các nguồn và tải thành mạch tương đương nối Y 2) Giải tìm các biến... Phân Tích Từng Pha a/ 350 ∠45 ~ 2 j 0.1 + 2 −j 3 j1 V1 - n 3 1 y = − j1 + j = j 2 2 z = − j2 − j2 Ea − j 2 + j 0 1 = 1.05 Ea V1 = 2) Tìm các biến còn lại i) V1 cho các pha b/, c/  I a n , I b n , I c n , S a n , Sb n , S c n  ii) Tìm tất cả các phấn bố trên   I , I , I , S , S , S  ab bc ca ab bc ca  các đường dây / / / / / / / / / / / / / / / / / / Phân Bố Công Suất Đường dây đơn, cả hai đầu. .. Công Suất Phức Ví dụ 1 + S1 V S3 C S2 - S1 − S 2 = S 3 1 Z= ⇒ y = jωC j ωC 15 Bảo Toàn Công Suất Phức I = Vy S = VI * = − jωC V 2 P3 = 0 Q3 = −ωC V 2 Tụ phát công suất kháng 16 Bảo Toàn Công Suất Phức Bài tập tự làm: 1) L Kiểm tra xem nếu L tiêu thụ công suất kháng 2) 1 V1 L 2 V2 Tìm giá trị L theo công suất tiêu thụ Già thiết: |V1| = |V2| 17 Bảo Toàn Công Suất Phức Ví dụ 2: G2 G1 1 SG1 = 1 + j1 0.5... (Pmax12)? 2)Công suất tuyệt đối (Smax) có thể truyền được là bao nhiêu? 3) Công suất thực nhận được tối đa là bao nhiêu? 4) Công suất tổng tối đa có thể nhận là bao nhiêu? 5) Các câu 1, 2, 3 và 4 có mối quan hệ như thế nào? .. .Hệ Thống Điện Hệ Thống Điện Hiện Đại  Sản xuất điện năng: - Các nhà máy điện * Turbine & máy phát * MBA tăng áp  Truyền tải điện - Hệ thống truyền tải cao áp - Các trạm biến... Acquisition Phân Tích Máy Tính   Các hệ thống thực tiễn - Phải an toàn - Tin cậy - Kinh tế Phân tích hệ thống - Dùng cho quy hoạch hệ thống - Dùng cho vận hành hệ thống - Yêu cầu mô hình hóa phần tử... cho hệ thống lớn Mạng trung - Phân bố công suất cục - Có nhiều hệ thống * Lợi ích kinh tế đơn giản hóa * Vận hành độc lập Tải - Tải công nghiệp thương mại - Tải hộ gia đình Điều Khiển Hệ Thống