Thiết kế và khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” LỜI CẢM ƠN Điện dạng lượng sử dụng rộng rãi tất lĩnh vực hoạt động kinh tế đời sống người Nhu cầu sử dụng điện ngày cao, cần xây dựng thêm hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, mạng điện hộ tiêu thụ điện liên kết với thành hệ thống để thực trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Mạng điện tập hợp gồm có trạm biến áp, trạm đóng cắt, đường dây không đường dây cáp Mạng điện dùng để truyền tải phân phối điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ Để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện ngày nhiều không ngừng đất nước điện công tác quy hoạch thiết kế mạng lưới điện vấn đề cần quan tâm ngành điện nói riêng nước nói chung Xuất phát từ yêu cầu thực tế, em nhà trường khoa giao cho thực đề tài tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Bản đồ án bao gồm hai phần: Phần thứ có nhiệm vụ thiết kế mạng điện khu vực gồm hai nhà máy nhiệt điện điện, trạm biến áp trung gian 10 phụ tải Phần thứ hai có nhiệm vụ tính toán ổn định động cho lưới điện thiết kế Đồ án tốt nghiệp giúp sinh viên áp dụng kiến thức học, hội giúp sinh viên hiểu thực tế, đồng thời có khái niệm công việc quy hoạch thiết kế mạng lưới điện bước tập dượt để có kinh nghiệm cho công việc sau nhằm đáp ứng đắn kinh tế kỹ thuật công việc thiết kế xây dựng mạng lưới điện, mang lại hiệu cao kinh tế phát triển nước ta nói chung ngành điện nói riêng Việc thiết kế mạng lưới điện phải đạt yêu cầu kỹ thuật đồng thời giảm tối đa vốn đầu tư phạm vi cho phép Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với cố gắng nỗ lực thân, với giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo TS Trần Thanh Sơn thầy cô khoa hệ thống điện, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên kiến thức hạn chế nên đồ án nhiều khiếm khuyết Em mong nhận nhận xét góp ý thầy cô để thiết kế em thêm hoàn thiện giúp em rút kinh nghiệm cho thân Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm Sinh viên Nguyễn Văn Lương SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .1 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ .8 PHẦNITHIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 10 CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUỒN VÀ PHỤ TẢI 11 1.1 Nguồn điện 11 1.2 Phụ tải 11 1.3 Kết luận 12 CHƯƠNG CÂN BẰNG NGUỒN VÀ PHỤ TẢI XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NGUỒN 13 2.1 Cân công suất tác dụng 13 2.2 Cân công suất phản kháng 14 2.3 Xác định sơ chế độ làm việc nguồn .17 2.4 Kết luận 20 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THEO CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 21 3.1 Đề xuất phương án nối dây .21 3.2 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, tính tổn thất điện áp cho phương án 25 3.3 Kết luận 57 CHƯƠNG CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THEO CHỈ TIÊU KINH TẾ .58 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 4.1 Phương pháp tính tiêu kinh tế 58 4.2 Tính tiêu kinh tế cho phương án chọn chương 60 4.2 Kết luận 63 CHƯƠNG LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP, SƠ ĐỒ CÁC TRẠM CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 64 5.1 Chọn số lượng công suất máy biến áp 64 5.2 Chọn sơ đồ nối dây trạm 67 5.3 Kết luận 71 CHƯƠNG TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 72 6.1 Chế độ phụ tải cực đại .72 6.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 81 6.3 Chế độ sau cố 91 6.4 Kết luận 102 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP .103 7.1 Tính điện áp nút lưới điện chế độ phụ tải cực đại, cực tiểu sau cố 103 7.2 Lựa chọn phương thức điều chỉnh điện áp cho trạm .109 7.3 Kết luận 116 CHƯƠNG TÍNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 118 8.1 Vốn đầu tư xây dựng mạng điện 118 8.2 Tổn thất công suất tác dụng mạng điện 119 8.3 Tổn thất điện mạng điện 119 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 8.4 Tính chi phí giá thành .120 PHẦN II KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA LƯỚI ĐIỆN THIẾT KẾ 123 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ ỔN ĐỊNH 124 9.1 Định nghĩa ổn định hệ thống điện 124 9.2 Phương trình chuyển động tương đối 125 CHƯƠNG 10 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ, TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP BAN ĐẦU 127 10.1 Thông số phần tử 127 10.2 Tính quy chuyển thông số hệ thống chế độ 129 CHƯƠNG 11 KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA PHÍA NHÀ MÁY 137 11.1 Biến đổi sơ đồ thay lưới điện 137 11.2 Đặc tính công suất ngắn mạch .140 11.3 Đặc tính công suất sau cắt ngắn mạch 143 11.4 Tính góc cắt thời gian cắt .145 11.5 Kết luận .153 CHƯƠNG 12 KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH BA PHA PHÍA NHÀ MÁY 154 12.1 Đặc tính công suất ngắn mạch .154 12.2 Đặc tính công suất sau ngắn mạch 158 12.3 Tính góc cắt thời gian cắt .160 12.4 Kết luận .169 KẾT LUẬN CHUNG .170 TÀI LIỆU THAM KHẢO 171 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Bảng tính toán phụ tải chế độ cực đại cực tiểu 12 Bảng 2-2 Bảng tổng kết phương thức vận hành nhà máy 19 Bảng 3-3 Bảng chọn điện áp định mức cho đường dây 28 Bảng 3-4 Thông số đường dây mạng điện phương án .32 Bảng 3-5 Kết tính tổn thất điện áp lúc bình thường 33 Bảng 3-6 Kết tính tổn thất điện áp lúc bình thường cố 34 Bảng 3-7 Bảng chọn điện áp định mức cho đường dây 36 Bảng 3-8 Thông số đường dây mạng điện phương án .40 Bảng 3-9 Kết tính tổn thất điện áp lúc bình thường đường dây lại .41 Bảng 3-10 Kết tính tổn thất điện áp lúc bình thường cố 42 Bảng 3-11 Bảng chọn điện áp định mức cho đường dây 44 Bảng 3-12 Thông số đường dây mạng điện phương án .45 Bảng 3-13 Kết tính tổn thất điện áp lúc bình thường 50 Bảng 4-14 Giá thành km đường dây không mạch 110 kV 59 Bảng 4-15 Tổn thất công suất tác dụng điện phương án 60 Bảng 4-16 Vốn đầu tư xây dựng đường dây phương án 61 Bảng 4-17 Tổn thất công suất tác dụng điện phương án 62 Bảng 4-18 Vốn đầu tư xây dựng đường dây phương án 62 Bảng 4-19 Tổng hợp tiêu kinh tế - kỹ thuật 63 Bảng 7-20 Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp 105 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Bảng 7-21 Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp 107 Bảng 7-22 Giá trị điện áp góp hạ áp quy cao áp 109 Bảng 7-23 Thông số điều chỉnh MBA không điều chỉnh tải 110 Bảng 7-24 Thông số điều chỉnh MBA điều chỉnh tải .111 Bảng 7-25 Chọn đầu điều chỉnh máy biến áp trạm lại 116 Bảng 8-26 Giá thành trạm biến áp truyền tải có máy biến áp điện áp 110/10kV 118 Bảng 8-27 Các tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thông điện thiết kế 122 Bảng 10-28 Thông số máy phát điện 127 Bảng 10-29 Thông số lộ đường dây 127 Bảng 10-30 Thông số phụ tải .128 Bảng 10-31 Tổng trở tương đối đường dây 132 Bảng 10-32 Qui chuyển phụ tải điện 134 Bảng 10-33 Tổng kết kết tính chế độ trước ngắn mạch 136 Bảng 11-34 Giá trị tổng trở qui đổi 138 Bảng 11-35 Kết góc tương đối 147 Bảng 12-36 Kết góc tương đối 161 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3-1 Sơ đồ nối dây phương án 22 Hình 3-2 Sơ đồ nối dây phương án 23 Hình 3-3 Sơ đồ nối dây phương án 24 Hình 3-4 Sơ đồ nối dây phương án 24 Hình 3-5 Sơ đồ nối dây phương án 24 Hình 5-6 Sơ đồ trạm tăng áp nhà máy nhiệt điện 67 Hình 5-7 Sơ đồ trạm trung gian .69 Hình 5-8 Sơ đồ cầu 70 Hình 5-9 Sơ đồ cầu 71 Hình 9-10 Sơ đồ hệ thống điện gồm hai nhà máy điện làm việc song song .126 Hình 10-11 Sơ đồ đẳng trị nhà máy điện .129 Hình 10-12 Sơ đồ đẳng trị nhà máy điện .130 Hình 10-13 Sơ đồ thay phụ tải 133 Hình 10-14 Sơ đồ thay lưới điện chế độ xác lập 135 Hình 11-15 Sơ đồ đơn giản thứ tự thuận 140 Hình 11-16 Đồ thị tính góc cắt δC12 148 Hình 11-17 Đồ thị δC12(t) xác định thời gian tCắt 153 Hình 12-18 Đồ thị tính góc cắt δC21 162 Hình 12-19 Đồ thị δC21(t) xác định thời gian tCắt 169 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” PHẦNITHIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 10 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” P2II = E '22 1,1942 sin α11 = sin = Z22 0,148 157 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” + Công suất thừa tác động lên máy phát ngắn mạch bằng: ∆P1II = P10 − P1II = 1,985 − 3, 089 = −1,104 ∆P2II = P20 − P2II = 1,179 − = 1,179 12.2 Đặc tính công suất sau ngắn mạch Sau cắt ngắn mạch lộ đường dây NĐII – bị cắt ra, tổng trở đường dây tăng gấp đôi bằng: Z*2-9’ = 2.(0,093 + j0,09) = 0,186 + j0,18 Ta có sơ đồ thay thế: E2 Z22 Z21' XF2 Z23' Z15 E1 Z24' Z25' Z20 Z21’ = Z19 + Z*2-9’ = (0,05 + j0,033) + (0,186 + j0,18) = 0,236 + j0,213 Biến đổi tam giác (Z20, Z21’, Z15) thành (Z23’, Z24’, Z25’): Z23' = Z21' Z15 (0, 236 + j0, 213).(1,848 + j2,156) = Z20 + Z21' + Z15 (0, 467 + j0, 283) + (0, 236 + j0, 213) + (1,848 + j2,156) = 0,172 + j0,175 Z24' = Z20 Z21' (0, 467 + j0, 283).(0, 236 + j0, 213) = Z20 + Z21' + Z15 (0, 467 + j0, 283) + (0, 236 + j0, 213) + (1,848 + j2,156) = 0, 042 + j0, 022 Z25' = Z20 Z15 (0, 467 + j0, 283).(1,848 + j2,156) = Z20 + Z21' + Z15 (0, 467 + j0, 283) + (0, 236 + j0, 213) + (1,848 + j2,156) = 0,347 + j0, 239 Ghép nối tiếp tổng trở: 158 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” ZI’ = Z24’ + Z22= 0,042 + j0,022 + 0,088 + j0,138= 0,13 + j0,16 ZII’ = jXF2 + Z23’ = j0,148 + 0,172 + j0,175 = 0,172 + j0,323 ZII’I = Z25’ = 0,347 + j0,239 Tính toán tổng trở riêng tổng trở tương hỗ: ZII' ZIII' (0,172 + j0,323).(0,347 + j0, 239) = (0,13 + j0,16) + ZII' + ZIII' (0,172 + j0,323) + (0,347 + j0, 239) ; = 0, 262 + j0,313 = 0, 408∠50, 080 Z11' = ZI' + → α11' = 90 − 50, 08 = 39,920 Z22' = ZII' + ZI' ZIII' (0,13 + j0,16).(0,347 + j0, 239) = (0,172 + j0,323) + ZI' + ZIII' (0,13 + j0,16) + (0,347 + j0, 239) = 0, 27 + j0, 423 = 0,501∠57, 450 → α11' = 90 − 57, 45 = 32,550 Z12' = ZI' + ZII' + ZI' ZII' (0,13 + j0,16).(0,172 + j0,323) = (0,13 + j0,16) + (0,172 + j0,323) + ZIII' 0,347 + j0, 239 = 0,338 + j0, 658 = 0, 74∠62,80 → α12' = 90 − 62,8 = 27, 20 + Đặc tính công suất sau ngắn mạch: E1'2 E1' E '2 1, 2342 1, 234.1,194 P = sin α11' − sin(δ 21 + α12' ) = sin 39,920 − sin(δ 21 + 27, 20 ) Z11' Z12' 0, 408 0, 74 III = 2,395 − 1,991sin(δ 21 + 27, 20 ) E '22 E1' E '2 1,1942 1, 234.1,194 P = sin α 22' + sin(δ 21 − α12' ) = sin 32,550 + sin(δ21 − 27, 20 ) Z22' Z12' 0,501 0, 74 III = 1,531 + 1,991sin(δ21 − 27, 20 ) + Công suất thừa tác động lên máy phát điện sau ngắn mạch bằng: ∆P1III = P10 − P1III = 1,985 − 2,395 + 1,991sin(δ 21 + 27, 20 ) = −0, 41 + 1,991sin(δ 21 + 27, 20 ) ∆P2III = P20 − P2III = 1,179 − 1,531 − 1,991sin(δ 21 − 27, 20 ) = −0,352 − 1,991sin(δ 21 − 27, 20 ) 159 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” 12.3 Tính góc cắt thời gian cắt 12.3.1 Tính góc cắt Gia tốc riêng nhà máy điện ngắn mạch bằng: α1II = 360.f 360.50 ∆P1II = (−1,104) = −1936, 64 ' Tj1 10,12 α II2 = 360.f 360.50 ∆P2II = 1,179 = 2430,93 ' Tj2 8, 73 Gia tốc tương đối hai nhà máy điện ngắn mạch bằng: α II21 = α 2II − α1II = 2430,93 + 1936, 64 = 4367,57 Gia tốc riêng nhà máy điện sau ngắn mạch bằng: α1III = 360.f 360.50 ∆P1III = (−0, 41 + 1,991sin(δ 21 + 27, 20 )) ' Tj1 10,12 = −729, 25 + 3541,3sin(δ 21 + 27, 20 ) α III = 360.f 360.50 ∆P2III = (−0,352 − 1,991sin(δ 21 − 27, 20 )) ' Tj2 8, 73 = −725, 77 − 4105,15sin(δ 21 − 27, 20 ) Gia tốc tương đối hai nhà máy điện sau ngắn mạch bằng: III III 0 α III 21 = α − α1 = −725, 77 − 4105,15sin(δ 21 − 27, ) − ( −729, 25 + 3541,3sin(δ 21 + 27, )) =3, 48 − 4105,15sin(δ 21 − 27, 20 ) − 3541,3sin(δ 21 + 27, 20 ) 160 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Thay giá trị δ21 từ 00 đến 1800 vào công thức ta có bảng kết sau: III Bảng 12-36 Kết góc tương đối α 21 δ21 α1III α III α III 21 00 889,47 1150,69 261,21 100 1411,82 488,16 -923,66 200 1869,11 -211,26 -2080,37 300 2247,45 -926,31 -3173,75 400 2535,34 -1635,26 -4170,60 500 2724,05 -2316,58 -5040,63 600 2807,82 -2949,56 -5757,39 700 2784,13 -3514,98 -6299,10 800 2653,68 -3995,64 -6649,32 900 2420,44 -4376,96 -6797,40 1000 2091,50 -4647,33 -6738,83 1100 1676,86 -4798,55 -6475,41 1200 1189,10 -4826,02 -6015,12 1300 643,06 -4728,90 -5371,96 1400 55,32 -4510,16 -4565,48 1500 -556,26 -4176,42 -3620,16 1600 -1173,09 -3737,84 -2564,75 1700 -1776,44 -3207,74 -1431,30 1800 -2347,97 -2602,23 -254,25 161 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Từ kết tính toán ta vẽ đồ thị αII21, αIII21 để tính góc cắt δ21c: α II21 α III 21 α 21C Hình 12-18 Đồ thị tính góc cắt δC21 Góc cắt tính phương pháp diện tích, cân diện tích gia tốc hãm tốc ta tính góc cắt δ12c: Fgt = Fht ⇔ δ21C ∫ II α 21 dδ21 = − δ 210 δ 21C max ∫ III α 21 dδ21 δ21C đó: - δ 21max : góc cắt giới hạn ổn định động Căn vào đồ thị xác định δ 21max = 169,826 162 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Đặt: Fgt = Fht ⇔ δ 21C ∫ α dδ 21 + δ21C max II 21 δ210 ⇔F= δ21C ∫ 4367,57.dδ 21 − δ210 δ21Cmax ∫ ∫ II α 21 dδ 21 δ 21C (3, 48 − 4105,15sin(δ 21 − 27, ) − 3541,3sin(δ 21 + 27, 20 ))dδ 21 δ21C ⇔ F = 4367,57.(δ 21C − δ21o ) − 3, 48.(δ 21Cmax − δ 21C ) + 4105,15.(cos(δ 21C max − 27, 20 ) − cos(δ 21C − 27, 20 )) + 3541,3(cos(δ21Cmax + 27, 20 ) − cos(δ 21C + 27, )) (*) 0 Thay giá trị δ 210 = 0, 25 = 0, 004rad δ 21max = 169,826 = 2,96rad vào (*), ta được: F = 4371, 05.δ 21C − 6776,19 − 4105,15.cos(δ 21C − 27, 20 ) − 3541,3.cos(δ 21C + 27, 20 ) ( A ) Lấy đạo hàm hai vế, ta được: F' = 4371, 05 + 4105,15.sin(δ 21C − 27, 20 ) + 3541,3.sin(δ 21C + 27, 20 ) (B) Đây phương trình phi tuyến, giải phương trình phương pháp lặp Newton – Raphson với công thức lặp: k k +1 k k F' (δ12 ).(δ12 − δ12 ) + F(δ12 ) = (*) (0) Chọn δ 21 = 1,57rad; ε = 0,005 thay vào phương trình (A) (B) ta được: F (900) = - 738,89; F’ (900) = 11171,93 Thay vào (*), ta được: δ(1) 21 = 1, 636rad = 93, 79 (1) (0) ∆δ(1) 21 = δ 21 − δ 21 = 1,57 − 1, 637 = 0, 067 > ε (1) Thay δ 21 = 1, 637rad = 93, 79 vào phương trình (A) (B), ta được: F (93,790) = 0,236; F’(93,790) = 1174,09 163 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Thay vào (A), ta được: δ(2) 21 = 1, 6369rad = 93, 788 (2) (1) ∆δ(2) 21 = δ 21 − δ 21 = 1, 637 − 1, 6369 = 0, 0001 < ε = 0, 005 Vậy: δ 21C = 1, 6369rad = 93, 7880 12.3.2 Tính thời gian cắt Để tìm δ(t) ta phải giải phương trình (11-1) với tần số hệ thống 50Hz ta có: Tj α = Tj d 2δ =18000.∆P dt (12-16) Phương trình (12-1) phương trình phi tuyến giải tổng quát phải giải gần phương pháp phân đoạn liên tiếp Chọn: Δt = 0,05 (s) ∗ Phân đoạn 1: Ta lấy gốc thời gian lúc bắt đầu ngắn mạch Như phân đoạn kéo dài từ to = đến t1 = ∆t = 0,05s Giả thiết công suất thừa ∆P tác động giai đoạn ∆Po, tức công suất thừa lúc ngắn mạch Ta có: α1(0) = 18000 18000 ∆P1(0) = (−1,104) = −1936, 64 TjI 10,12 α 2(0) = 18000 18000 ∆P2(0) = 1,179 = 2430,93 TjII 8, 73 Gia tốc góc tuyệt đối nhà máy phân đoạn bằng: ∆δ1(1) = ∆w1(0) ∆t + α1(0) ∆t 2 ∆δ 2(1) = ∆w 2(0) ∆t + α 2(0) ∆t 2 164 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Vì: ∆w1(0) = ∆w 2(0) = nên: ∆δ1(1) = α1(0) ∆t 0, 052 = −1936, 64 = −2, 450 2 ∆δ 2(1) = α 2(0) ∆t 0, 052 = 2430,93 = 3, 040 2 Gia tốc góc tương đối hai nhà máy điện bằng: ∆δ 21( 1) = ∆δ 2( 1) − ∆δ1( 1) = 3, 040 + 2, 450 = 5, 490 Vậy cuối phân đoạn ta có: δ 21( 1) = δ 21( ) + ∆δ 21( 1) = 0, 250 + 5, 490 = 5, 740 Phân đoạn 2: Bắt đầu từ t1 đến t2 = t1 + Δt = 0,1(s) Do ngắn mạch pha nên gia tốc tuyệt đối hai nhà máy điện không thay đổi: α1( 1) = α1( 0) = −1963, 64 α 2( 1) = α 2( ) = 2430,93 Gia số góc tuyệt đối nhà máy phân đoạn bằng: ∆δ 1( ) = ∆w1( 1) ∆t + α 1( 1) ∆t 2 ∆δ ( ) = ∆w2( 1) ∆t + α 2( 1) ∆t 2 Với : ( ) ∆w1( 1) = ∆w1( ) ∆t + α1∆t = ∆w1( ) + α + α1( ) ∆t = α1( 1) ∆t 1( 1) ∆w 2( 1) = ∆w 2( ) ∆t + α ∆t = ∆w 2( ) + α + α 2( ) ∆t = α 2( 1) ∆t 2( 1) ( ) Vậy: ∆δ1(2) = α1( 1) ∆t + α1( 1) ∆t 3 = α1( 1) ∆t = (−1963, 64).0, 052 = −7,360 2 165 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” ∆δ 2(2) = α 2( 1) ∆t + α 2( 1) ∆t 3 = α 2( 1) ∆t = 2430,93.0, 052 = 9,120 2 Gia số góc tương đối hai nhà máy điện bằng: ∆δ 21( 2) = ∆δ 2( ) − ∆δ1( ) = 9,120 + 7,360 = 16, 480 Vậy cuối phân đoạn ta có: δ 21( 2) = δ 21( 1) + ∆δ 21( ) = 16, 480 + 5, 740 = 22, 220 Phân đoạn 3: Bắt đầu từ t2 đến t3 = t2 + Δt = 0,15s Gia số góc tuyệt đối nhà máy phân đoạn bằng: ∆δ1(3) = ∆w1( ) ∆t + α1( 2) ∆t 5 = α1( ) ∆t = (−1936, 64).0, 052 = −12, 27 2 ∆δ 2(3) = ∆w2( 2) ∆t + α 2( 2) Với : ∆t 5 = α 2( 2) ∆t = 2430,93.0, 052 = 15,190 2 ∆w1( ) = 2α 1( ) ∆t ; ∆w2( ) = 2α ( ) ∆t Gia số góc tương đối hai nhà máy điện bằng: ∆δ 21( 3) = ∆δ 2( 3) − ∆δ1( 3) = 15,190 + 12, 270 = 27, 460 Vậy cuối phân đoạn ta có: δ 21( 3) = δ 21( 2) + ∆δ 21( 3) = 22, 220 + 27, 460 = 49, 680 Phân đoạn 4: Bắt đầu từ t3 đến t4 = t3 + Δt = 0,20s Gia số góc tuyệt đối nhà máy phân đoạn bằng: ∆δ1(4) ∆t 7 = ∆w1( 3) ∆t + α1( 3) = α1( 3) ∆t = (−1936, 64).0, 052 = −17,180 2 ∆δ 2(4) Với : ∆t 7 = ∆w2( 3) ∆t + α 2( 3) = α 2( 3) ∆t = 2430,93.0, 052 = 21, 27 2 ∆w1( 3) = 2α1( 3) ∆t; ∆w 2( 3) = 2α 2( 3) ∆t Gia số góc tương đối hai nhà máy điện bằng: 166 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” ∆δ 21( 4) = ∆δ 2( 4) − ∆δ1( 4) = 21, 27 + 17,180 = 38, 450 167 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Vậy cuối phân đoạn ta có: δ 21( ) = δ 21( 3) + ∆δ 21( ) = 49, 680 + 38, 450 = 88,130 Phân đoạn 5: Bắt đầu từ t4 đến t5 = t4 + Δt = 0,25s Gia số góc tuyệt đối nhà máy phân đoạn bằng: ∆δ1(5) = ∆w1( 4) ∆t + α1( ) ∆t 9 = α1( 3) ∆t = (−1936, 64).0, 052 = −22, 090 2 ∆δ 2(4) = ∆w 2( 4) ∆t + α 2( 4) Với : ∆t = α 2( ) ∆t = 2430,93.0, 052 = 27,350 2 ∆w1( ) = 2α1( 4) ∆t; ∆w 2( 4) = 2α 2( 4) ∆t Gia số góc tương đối hai nhà máy điện bằng: ∆δ 21( 5) = ∆δ 2( 5) − ∆δ1( 5) = 27, 250 + 22, 090 = 49,340 Vậy cuối phân đoạn ta có: δ 21( 5) = δ 21( 4) + ∆δ 21( 5) = 88,130 + 49,34 = 137, 47 Dựa vào quan hệ δ12(t) ta vẽ đồ thị để xác định tc: δc21 = 93,7880 tcắt = 0,2059s 168 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” Hình 12-19 Đồ thị δC21(t) xác định thời gian tCắt Từ đồ thị xác định thời gian cắt: tcắt = 0,2059 (s) 12.4 Kết luận Sau tính toán ổn định động cho cố ngắn mạch pha phía nhà máy 1, ta xác định góc cắt thời gian cắt là: δ 21C = 1, 6369rad = 93, 7880 tcắt = 0,2059 (s) 169 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” KẾT LUẬN CHUNG Trong phần đồ án, ta tiến hành thiết kế, tính toán cho lưới điện khu vực hoàn chỉnh Từ số liệu ban đầu, ta thực việc phân tích nguồn phụ tải, cân công suất tác dụng công suất phản kháng, từ sơ xác định chế độ làm việc nguồn vạch năm phương án nối dây Sau tiến hành tính toán tiêu kỹ thuật tổn hao điện áp điện tiêu kinh tế, ta chọn phương án tối ưu để thiết kế phương án Trên sở đó, ta tiến hành chọn máy biến áp sơ đồ trạm, tính toán xác cân công suất chế độ phương án Dựa vào kết tính toán điện áp nút phụ tải, ta chọn phương thức điều chỉnh điện áp thích hợp cho máy biến áp Cuối cùng, ta tính toán tiêu kinh tế kỹ thuật mạng điện thấy mạng điện thiết kế hợp lý Phần hai đồ án làm nhiệm vụ khảo sát ổn định động cho lưới điện thiết kế Trong đó, ta thực việc lập sơ đồ thay tính toán chế độ xác lập trước xảy cố Để tiến hành xem xét khả ổn định hệ thống xảy hai cố ngắn mạch ba pha mạch đường dây liên lạc nối nhà máy hai với phụ tải trung gian, ta tính toán đường đặc tính công suất trước, sau cố Trên sở đó, ta tìm góc cắt thời gian cắt cần thiết để đảm bảo ổn định cho toàn hệ thống Việc thực đồ án giúp em vận dụng kiến thức học, qua có nhìn chi tiết cho công việc thiết kế lưới điện Hy vọng đồ án tài liệu tham khảo hữu ích cho bạn sinh viên chuyên ngành hệ thống điện góp phần phục vụ công tác giảng dạy môn lưới điện ổn định hệ thống điện 170 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2 Đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế khảo sát ổn định động cho lưới điện khu vực” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Đạm – Thiết kế mạng hệ thống điện - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006, 302tr [2] Trần Bách - Lưới điện hệ thống điện tập - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] Ngô Hồng Quang – Sổ tay tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV- Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2002, 389tr [4] PGS Nguyễn Hữu Khải - Thiết kế Nhà máy điện Trạm biến áp - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2001, 154tr [5] PGS.TS Trần Bách - Ổn định hệ thống điện - Nhà xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2001, 232tr 171 SVTH: Nguyễn Văn Lương - Lớp Đ1-H2