nghiên cứu ổn định điện áp trong lưới điện phân phối có kết nối nguồn điện gió

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH QUỐC TOẢN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ KẾT NỐI NGUỒN ĐIỆN GiÓ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH QUỐC TOẢN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ KẾT NỐI NGUỒN ĐIỆN GIÓ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH QUỐC TOẢN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ KẾT NỐI NGUỒN ĐIỆN GIÓ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS VÕ VIẾT CƯỜNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2014 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trịnh Quốc Toản Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 14 – 08 – 1984 Nơi sinh: Cà Mau Quê quán: Cà Mau Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 146 Nguyễn Việt Khái, khóm thị trấn Cái Nước huyện Cái Nước, tỉnh Cà Mau Điện thoại : 0918868477 E-mail: tqtoan14@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học phổ thông: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 2000 đến 2002 Nơi học (trường, thành phố): Trường THPT Cái Nước huyện Cái Nước tỉnh Cà Mau Đại học: Hệ đào tạo: không quy Thời gian đào tạo từ 10/2003 đến 10/2008 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Ngành học: Điện công nghiệp Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy thuốc VINASA Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: tháng 7/2008 Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Người hướng dẫn: Ts Nguyễn Hữu Phúc III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 2010 - Nơi công tác Công ty TNHH xây dựng tổng hợp Năm Quân Cà Mau Công việc đảm nhiệm Nhân viên kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 07 năm 2014 Trịnh Quốc Toản LỜI CẢM TẠ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tốt đẹp đến: Thầy Võ Viết Cường, người tận tâm, nhiệt tình hướng dẫn cung cấp tài liệu cho em suốt thời gian làm luận văn Quý Thầy Cô khoa Điện – Điện tử trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM tận tình bảo truyền thụ cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian năm theo học Trường Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 07 năm 2014 Trịnh Quốc Toản TÓM TẮT Hiện có nhiều nguồn điện gió (WP) sử dụng máy điện không đồng (KĐB) kết nối vào lưới điện phân phối (LĐPP) Các máy điện thường không phát công suất phản kháng (thậm chí tiêu thụ công suất phản kháng), chúng gây ảnh hưởng chung đến ổn định điện áp toàn lưới, đồng thời gây ổn định thân không cân mômen làm việc Luận văn trình bày phương pháp nghiên cứu quan hệ công suất tác dụng điện áp điểm kết nối nguồn điện gió, từ xác định giới hạn điện áp Trước hết, luận văn xây dựng mô hình máy điện KĐB, sau xây dựng công cụ phân tích ổn định điện áp nút kết nối ABSTRACT Currently there are a lot of wind power using asynchronous machine are connected to the distribution grid This machines is usually not found interest by reactive power (even reactive power consumption), so they generally affect to the entire grid voltage stability, and can cause instability in itself it is no longer balanced by the torque to work This thesis presents a method to study the relationship between the active power and voltage at the connection point of wind power to determines the voltage limit First, the thesis will build asynchronous machine model, then build voltage stability analysis tool at the connection point DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ CÁC HÌNH Danh mục bảng - Bảng 3.1 Thông số máy phát máy biến áp - Bảng 3.2 Kết tính toán PBCS trị số giới hạn ổn định điện áp UTH = pu - Bảng 3.3 Kết tính toán PBCS trị số giới hạn ổn định điện áp UTH = 0.95 pu - Bảng 3.4 Thông số giới hạn nút kết nối WT chế độ bản, vận tốc gió 15 m/s Bảng 3.5 Giá trị công suất, điện áp nút kết nối vận tốc gió 15 m/s - Bảng 3.6 Thông số giới hạn nút kết nối WT chế độ bản, vận tốc gió 10 m/s - Bảng 3.7 Giá trị công suất, điện áp nút kết nối vận tốc gió 10 m/s Bảng 3.8 Thông số giới hạn nút kết nối điện áp suy giảm - Bảng 3.9 Giá trị công suất, điện áp nút kết nối điện áp suy giảm Bảng 3.10 Thông số giới hạn nút kết nối có tụ bù Bảng 3.11.Giá trị công suất, điện áp nút kết nối có tụ bù Bảng 3.12 Thông số giới hạn nút kết nối có OLTC Bảng 3.13 Giá trị công suất, điện áp nút kết nối có OLTC Bảng 4.1 Thông số máy phát, đường dây 22 kV khu vực kết nối WP Ninh Thuận Bảng 4.2 Thông số giới hạn nút kết nối trường hợp với IM Bảng 4.3 Kết xác định đặc tính PU trường hợp với IM - Bảng 4.4 Thông số giới hạn nút kết nối IM đặt thiết bị bù Bảng 4.5 Kết xác định đặc tính PU với IM có thiết bị bù Bảng 4.6 Thông số giới hạn nút kết nối DFIM Bảng 4.7 Kết xác định đặc tính PU với DFIM Bảng 4.8 Thông số giới hạn nút kết nối với DFIM điện áp nút kết nối suy giảm Bảng 4.9 Kết xác định đặc tính PU với DFIM điện áp nút kết nối suy giảm Danh mục hình - Hình 1.1 Sơ đồ khối tuabin gió - Hình 1.2 Cấu tạo tuabin gió trục đứng trục ngang - Hình 1.3 Sơ đồ lưới điện phân phối có kết nối nguồn điện phân tán - Hình 2.1 Sơ đồ thay động quan hệ Pm(s) - Hình 2.2 đặc điểm sơ đồ lưới điện trung áp - Hình 2.3 Hệ thống điện có máy phát đồng công suất nhỏ - Hình 2.4a Máy điện KĐB rôto lồng sóc - Hình 2.4b Máy điện KĐB rôto dây quấn - Hình 2.5 Mạch điện thay máy điện roto lồng sóc - hình 2.6 quan hệ momen hệ số trược máy điện KĐB - Hình 2.7 Mạch điện tương đương máy điện không đồng - Hình 2.8 Mô hình mạch điện tương đương máy điện - Hình 2.9 Đặc tính mômen - tốc độ phân bố công suất máy điện DFIM - Hình 2.10 Sơ đồ tương đương hình T sơ đồ đơn giản DFIM Hình 2.11 Mô hình mạng cửa tương đương DFIM - Hình 2.12 Sơ đồ lưới điện phân phối kết nối tuabin gió KĐB - Hình 3.1 Mô hình xây dựng tiêu chuẩn ổn định cho máy điện KĐB kết nối LĐPP - Hình 3.2 Đặc tính mômen theo hệ số trượt máy điện KĐB tuabin gió - Hình 3.3 Tiêu chuẩn thực dụng phân tích ổn định - Hình 3.4 Quan hệ điện áp theo hệ số trượt WP - Hình 3.5 đặc tính công suất tuabin gió 1.3 MW - Hình 3.6 Quan hệ công suất tác dụng phản kháng tuabin gió CĐXL - Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản - Hình 3.8 đặc tính PU nút tải cos2 = - Hình 3.9 Đồ thị quan hệ PTUT với cosφ2 - Hình 3.10 Sơ đồ LĐPP kết nối máy điện KĐB (a) mô hình tương đương (b) - Hình 3.11 biểu đồ pha điện áp - Hình 3.12 biểu đồ vectơ mặt phẳng công suất - Hình 3.13 Mô hình khảo sát giới hạn ổn định điện áp nút có WP LĐPP - Hình 3.14 Mô hình nghiên cứu ổn định điện áp có xét đến OLTC thiết bị bù - Hình 3.15 Đặc tính PU nút kết nối tốc độ gió thay đổi - Hình 3.16 Đặc tính PU nút kết nối điện áp suy giảm - Hình 3.17 Đặc tính PU nút kết nối có tụ bù - Hình 3.18 đặt tính PU nút kết nối có OLTC - Hình 4.1 Sơ đồ lưới điện Ninh Thuận năm 2015 kết nối WP - Hình 4.2 Cấu trúc nguồn điện gió Phước Ninh 20 MW đặc tính công suất máy điện KĐB rôto lồng sóc công suất 2MW - Hình 4.3 Sơ đồ tương đương lưới điện Ninh Thuận - Hình 4.4 Đặc tính PU nút kết nối WP trường hợp - Hình 4.5 Đặc tính PU nút kết nối WP có thiết bị bù - Hình 4.6 tổng hợp phương án tính toán ổn định nút kết nối WP Ninh Thuận - Hình 4.7 Đặc tính PU nút kết nối với DFIM - Hình 4.8 So sánh đặc tính PU IM DFIM - Hình 4.9 Đặc tính PU nút kết nối DFIM IM điện áp suy giảm Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường CHƯƠNG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Ở VIỆT NAM CÓ KẾT NỐI NGUỒN ĐIỆN GIÓ 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trên sở phương pháp phân tích ổn định điện áp nút kết nối WP chương 3, chương tính toán phân tích ảnh hưởng đến lưới điện thực tế nước ta Trong toán ổn định điện áp xét với WP không đồng nguồn điện gió công suất 20 MW kết nối lưới điện Ninh Thuận năm 2015 4.2 PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN NINH THUẬN 2015 CÓ KẾT NỐI NGUỒN ĐIỆN GIÓ (WP) 4.2.1 Đặc điểm trạng lưới điện Ninh Thuận Lưới điện khu vực Ninh Thuận năm 2015 có kết nối WP công suất 20 MW nối lưới điện 22 kV, sau kết nối với lưới điện 110 kV [5] (hình 4.1) Hình 4.1 Sơ đồ lưới điện Ninh Thuận năm 2015 kết nối WP (hình elip) Trang 54 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường Các phụ tải Ninh Thuận năm 2015 cấp điện chủ yếu từ nguồn điện thuộc HTĐ Quốc gia: thuỷ điện Đa Nhim 160 MW (4 x 40 MW) thông qua trạm biến áp 220 kV-2x63 MVA, thuỷ điện Sông Pha 7,5MW phát lên lưới 110kV đấu nối với thuỷ điện Đa Nhim Ngoài ra, phụ tải Ninh Thuận hỗ trợ cấp điện từ trạm 220 kV Tháp Chàm công suất 125 MVA, trạm 110 kV Nha Trang công suất 65 MVA thuỷ điện Đại Ninh (Lâm Đồng) công suất 300 MW Ký hiệu nút sơ đồ hình 4.1 4.2, nút 99 nút 22 kV phía hạ áp máy biến áp tăng áp 22/110 kV toàn WP với hệ thống điện Nút 100 nút 22 kV - cao áp máy biến áp tăng áp 0,69/22kV máy phát điện gió Các nút từ 101 đến 110 nút 0,69 kV đầu cực máy phát điện gió Nút 30 nút 110 kV trạm biến áp 110 kV thuỷ điện Đại Ninh, nút 34 nút 110 kV Nha Trang (2 nút nằm khu vực lưới điện Ninh Thuận) Nút 18 110kV 25MVA Nút 99 22k 15km 101 2MVA Nút 100 2MVA 106 ~ 2MW 2MW ~ 102 2MVA 2MVA 107 103 2MVA 2MVA 108 2MW ~ 2MW ~ 2MW ~ 2MW ~ 550 m 104 105 2MVA 2MVA 2MVA 109 2MVA 110 ~ 2MW ~ 2MW ~ 2MW 217m ~ 2MW Hình 4.2 Cấu trúc nguồn điện gió Phước Ninh 20 MW đặc tính công suất máy điện KĐB rôto lồng sóc công suất 2MW [9] Với đặc điểm nguồn điện bao gồm nhiều máy phát có thông số, phần kết tính toán đặt vấn đề nghiên cứu giới hạn ổn định điện áp cho tổ máy đóng vào lưới (kịch tăng dần công suất tác dụng phát), tìm giới hạn ổn định điện áp Kết tính toán đặt với nhiều tình khác nhau, cho loại công nghệ máy điện: KĐB rôto lồng sóc IM máy điện rôto dây quấn DFIM tốc độ Trang 55 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường gió đinh mức 15m/s Ngoài ra, giải pháp đề xuất: đặt tụ bù, tái cấu hình lưới điện, sử dụng MBA có OLTC xem xét để so sánh hiệu nâng cao ổn định điện áp lưới điện Phước Ninh, Ninh Thuận năm 2015 4.2.2 Phân tích ổn định điện áp nút kết nối WP với máy điện IM Với sơ đồ cấu trúc nguồn điện gió hình 4.1 tổng trở tương đương Thevenin thể hình 4.3, tổng trở hệ thống tính đến nút 110 kV kết nối WP với hệ thống (nút 18) Z = 0.16414 + j0.35281 hệ đơn vị tương đối (Scb = 100MVA) (cấp Trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia A0) MBA nút 18 99 MBA điều chỉnh thường với thông số cho bảng 4.1 Máy phát P, MW 2,0 Udd, V 0,69 r1, (pu) 0,00488 r2', (pu) 0,00549 x1, (pu) 0,09241 x2', (pu) 0,09955 xm (pu) 3.95279 H(s) 3,5 Đường dây 22 kV r, (Ω/km) 0,34 x, (Ω/km) 0,12 l, km 15 MBA tăng áp 0,69/22 kV-2 MVA ∆P0, kW ∆PN, kW 24 I0% UN% 6,5 Bảng 4.1 Thông số máy phát, đường dây 22 kV khu vực kết nối WP Ninh Thuận nút 18 nút 99 110 kV 22 kV nút 100 86,15+j185,17 Hình 4.3 Sơ đồ tương đương lưới điện Ninh Thuận Quy đổi tổng trở Thevenin phía hệ thống máy biến áp 110 kV phía 22 kV (nút 100), kết cuối có được: Zth = 8,106∠64,88Ω Suy ' = 114,450 Giá trị sử dụng để xác định khả phát công suất cực đại WP theo điều kiện ổn định điện áp Giá trị điện áp công suất giới hạn cho bảng 4.2 hình 4.4 4.2.2.1 Xác định điều kiện đầu Giả thiết thời điểm ban đầu UWP (điện áp đặt vào máy phát) 1pu Với thông số máy điện cho bảng 4.1, áp dụng công thức (2.15) (2.16) chương xác định được: K1= 4,05234; K2 = -0,767976; K3 = 4,0452; K4 = 0,019775 Trang 56 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường Thay hệ số vào phương trình (2.14) tìm hệ số trượt s, đây: a = 0,22(0,004882 + 4,04522) - 12.0,00488 = 0,649667; b = -15,5932; c = 0,2(0,7679762 + 0,0197752) - 1.4,05234.0,019775 = 0,118 - 0,08 = 0,038 Phương trình bậc theo hệ số trượt là: 0,649667x2 - 15,5932x + 0,038 = Suy ra: s = 0,00023 Từ tính PWP = 0,20133pu; QWP = -0,00237 pu Do chế độ đầu, WP phát công suất tác dụng nhận công suất phản kháng, góc hệ số công suất xác định là: θ = arctangQ/P = - 0,670 (trễ pha) 4.2.2.2 Kết phân tích ổn định nút kết nối đặc tính PU Bảng 4.2 Thông số giới hạn nút kết nối trường hợp với IM θ, độ ', độ Sgh, MVA Pgh, MW Qgh, MVAR δgh, độ UTgh, kV 0,67 (trễ pha) 117,3 20,71 20,71 -0,24 31,3 0,68 Bảng 4.3 Kết xác định đặc tính PU trường hợp với IM δ'gh, độ 36,3 26,3 41,3 21,3 46,3 16,3 51,3 11,3 ST, MVA 20,20 20,20 18,48 18,48 15,66 15,66 11,83 11,83 PT, MW 20.20 20.20 18.48 18.48 15.66 15.66 11.83 11.83 UT, kV 0,50 0,67 0,41 0,75 0,32 0,82 0,22 0,89 1.2 U,kV 0.8 0.6 0.4 0.2 10 15 P,MW 20 25 Hình 4.4 Đặc tính PU nút kết nối WP trường hợp Như vậy, chế độ vận hành điện gió Phước Ninh phát công suất tác dụng nhận công suất phản kháng, công suất giới hạn nút kết nối đạt 20,71MW, Trang 57 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường có nghĩa công suất lấy nút kết nối WP không vượt giá trị Điện áp giới hạn có giá trị 0,68 pu dự trữ ổn định theo điện áp 32% Để cải thiện công suất điện áp giới hạn, ta đề xuất số giải pháp bản: đặt tụ bù, cải tạo nhánh đường dây kết nối WP 22 kV trạm trung gian 110 kV, sử dụng MBA điều chỉnh tải Theo thiết bị bù, dung lượng 5MVAr nút kết nối WP, điều chỉnh đầu phân áp cuộn dây OLTC MBA trung gian thêm 2,5% Kết giải pháp tóm tắt bảng 4.4; 4.5 hình 4.5 Bảng 4.4 Thông số giới hạn nút kết nối IM đặt thiết bị bù θ, độ ', độ Sgh, MVA Pgh, MW Qgh, MVAR 14,04 (sớm pha) 102.7 24,33 23,60 5,90 Bảng 4.5 Kết xác định đặc tính PU với IM có thiết bị bù δ'gh, độ 43,67 33,67 48,67 28,67 53,67 23,67 58,67 18,67 ST, MVA 23,84 23,84 22,44 22,44 20,10 20,10 17,02 17,02 PT, MW 23.13 23.13 21.77 21.77 19.50 19.50 16.51 16.51 δgh, độ UTgh, kV 38,67 0,70 UT, kV 0,57 0,71 0,49 0,77 0,41 0,83 0,33 0,88 Khi có đặt thiết bị bù, công suất giới hạn tăng thêm 14% so với trường hợp Cũng nhận thấy rõ điện áp vận hành cải thiện rõ rệt, nhiên công suất nút vượt khỏi giá trị định mức tuabin gió (20 MW) tốc độ tiến đến giá trị giới hạn nhanh, hệ số dự trữ ổn định trường hợp kdt = 37% 1.2 U,kV 0.8 0.6 0.4 0.2 10 15 P,MW 20 25 Hình 4.5 Đặc tính PU nút kết nối WP có thiết bị bù Trang 58 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường Để nâng cao ổn định tăng tiết diện dây dẫn, ổn định điện áp chủ yếu phụ thuộc điện kháng chiều dài đường dây Hơn mức ổn định phụ thuộc vào điện kháng phía hệ thống tính từ hạ áp trạm 110kV trở nguồn Trong hình 4.6 kết tổng hợp phương án: đặt thiết bị bù thay đổi nấc điều chỉnh OLTC 1,5% Có thể thấy: hầu hết giải pháp có tác dụng cải thiện ổn định điện áp cho nút kết nối WP Cũng nhận thấy: đặt tụ bù sử dụng OLTC cho mức điện áp vận hành tốt, nhiên có hệ số sụt áp lớn điện áp vận hành gần điện áp giới hạn 1.2 U,kV 0.8 Cơ 0.6 0.4 0.2 OLTC Đặt tụ bù 10 15 P,MW 20 25 Hình 4.6 tổng hợp phương án tính toán ổn định nút kết nối WP Ninh Thuận 4.2.3 Phân tích ổn định điện áp nút kết nối WP với máy điện DFIM 4.2.3.1 Đặc tính ổn định điện áp WP điện áp đặt điện áp danh định DFIM đưa nguồn phát đến LĐPP qua stato rôto Vì công suất phát chúng cải thiện tốt so với loại IM Với thông số cho bảng 4.6, tiến hành xác định điều kiện đầu để làm sở tìm công suất phát WP Ở cần lưu ý rằng: việc xác định điều kiện đầu máy điện DFIM máy điện IM [9] Giả thiết thông số DFIM công suất MW giống thông số máy điện tốc độ cố định (trong thực tế có sai khác đôi chút điện kháng từ hóa, không đáng kể) Trong điều kiện đầu hệ số trượt s = 0,00023 Theo công thức (2.7) tìm PDFIM = Pstato + sPstato = 2,0005 MW, Q = Im[U1I1] = 0,33MVAr, suy θ = 9,30 Trang 59 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường Bảng 4.6 Thông số giới hạn nút kết nối với DFIM θ, độ ', độ Sgh, MVA Pgh, MW Qgh, MVAR 9,3 107,4 22,85 22,55 3,69 δgh, độ UTgh, kV 36,3 0,69 Bảng 4.7 Kết xác định đặc tính PU với DFIM δ'gh, độ ST, MVA PT, MW UT, kV 41,3 31,3 46,3 26,3 51,3 21,3 56,3 16,3 22,35 22,35 20,91 20,91 18,51 18,51 15,24 15,24 22.06 22.06 20.64 20.64 18.27 18.27 15.04 15.04 0,54 0,69 0,46 0,76 0,38 0,82 0,29 0,87 1.2 U,kV 0.8 0.6 0.4 0.2 10 15 P,MW 20 25 Hình 4.7 Đặc tính PU nút kết nối với DFIM So sánh với việc sử dụng IM hình 4.8 cho thấy: công suất máy điện, việc sử dụng DFIM cho chất lượng điện áp tốt Ngoài việc cải thiện mức điện áp vận hành, công suất giới hạn nút kết nối tăng thêm 9% so với việc sử dụng IM Giới hạn công suất đạt 22,55 MW điện áp giới hạn 0,69pu Trang 60 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường 1.2 U,kV 0.8 DFIM 0.6 IM 0.4 0.2 10 15 P,MW 20 25 Hình 4.8 So sánh đặc tính PU IM DFIM 4.2.3.2 Đặc tính ổn định điện áp WP điện áp đặt vào máy phát suy giảm Giả thiết xuất phát nguyên nhân từ phía hệ thống làm điện áp nút kết nối DFIM giảm xuống 0,88pu Tiến hành giải lại toán PBCS, công suất WP suy giảm công suất WP phụ thuộc (U, s) Kết tìm hệ số trượt s = 0,1351, từ tính Pstato = 1,178 MW, suy PDFIM = Pstato + Prôto =1,337 MW Q = -0,18 MVAr Từ tính θ = arctangQ/P = - 7,7 (trễ pha) Suy ϕ' = [1800 - (β - α) + θ] = 109,30 Kết tính toán cho bảng 4.8, 4.9 hình 4.9 Bảng 4.8 Thông số giới hạn nút kết nối với DFIM điện áp nút kết nối suy giảm θ, độ ', độ Sgh, MVA Pgh, MW Qgh, MVAR 7,7 109,3 16,11 15,96 -2,15 δgh, độ UTgh, kV 35,5 0,59 Bảng 4.9 Kết xác định đặc tính PU với DFIM điện áp nút kết nối suy giảm δ'gh, độ ST, MVA PT, MW UT, kV 40,5 30,5 45,5 25,5 50,5 20,5 55,5 15,5 15,72 15,72 14,61 14,61 12,82 12,82 10,40 10,40 15.56 15.56 14.46 14.46 12.69 12.69 10.30 10.30 0,45 0,58 0,38 0,64 0,31 0,69 0,23 0,74 Trang 61 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường 0.9 U,kV 0.8 0.7 DFIM 0.6 0.5 0.4 IM 0.3 0.2 0.1 P,MW 10 12 14 16 18 Hình 4.9 Đặc tính PU nút kết nối DFIM IM điện áp suy giảm 4.2.3.3 Nhận xét chung  Do DFIM có khả phát công suất phản kháng, nên hầu hết LĐPP có DFIM không cần lắp đặt thiết bị bù  DFIM có khả điều chỉnh điện áp tốt kết nối lưới điện yếu Đặc tính PU sử dụng DFIM có miền ổn định mở rộng so với việc sử dụng IM thông thường Khi điện áp nút kết nối suy giảm, khả giữ ổn định điện áp DFIM tốt so với IM  Với nguồn điện gió, việc khảo sát đặc tính ổn định điện áp nút đủ để mang tính đặc trưng cho nguồn này, tốc độ gió, xét cho yếu tố làm ảnh hưởng đến hệ số trượt WP Do việc đánh giá mức ổn định sau xác định hệ số trượt (ở bước giải toán PBCS) cho phép xác định giới hạn ổn định nút kết nối WP xác đầy đủ 4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương tiến hành nghiên cứu toán đánh giá ổn định điện áp nút kết nối WP LĐPP, mà thực chất xem xét để đảm bảo ổn định điện áp cho nút kịch vận hành công nghệ máy điện WP khác  Chỉ tiêu phân tích ổn định điện áp nút kết nối WP mang ý nghĩa đánh giá mức độ ổn định chung cho phương án vận hành LĐPP Nó đặc trưng cho "độ Trang 62 Chương 4: Ứng dụng thực tế GVHD: TS Võ Viết Cường mạnh" phương diện cung cấp công suất toàn lưới, cho phép đánh giá tiềm phát triển nhu cầu CCĐ tăng thêm WP thay đổi  Khi xét đến tiêu ổn định, đặc tính WP có ảnh hưởng đáng kể đến giới hạn ổn định nút Cải thiện ổn định cho nút kết nối WP: đặt tụ bù, nâng cao công suất ngắn mạch, tái cấu hình lưới hay sử dụng MBA có OLTC biện pháp hữu hiệu để nâng cao mức ổn định điện áp nút có WP tận dụng khả phát WP LĐPP Trang 63 Chương 5: Kết luận GVHD: TS Võ Viết Cường CHƯƠNG KẾT LUẬN Hiện trạng LĐPP Việt Nam cần thiết phải áp dụng tiêu, phương pháp toán vận hành nhằm nâng cao hiệu kinh tế mức độ ổn định điện áp có xuất nguồn PW LĐPP có kết nối máy điện KĐB tuabin gió tiềm ẩn nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điện áp, có nguy ổn định điện áp Do đó, việc xét đến giới hạn ổn định điện áp vận hành LĐPP có máy điện KĐB nội dung cấp thiết Nút kết nối máy điện cần ưu tiên xem xét trước tiên có mức sụt áp lớn Các giới hạn công suất điện áp tiêu cần quan tâm nhiều để đề xuất biện pháp cải thiện Luận văn phân tích lựa chọn tiêu đánh giá ổn định điện áp LĐPP có WP, mặt khác luận văn xây dựng công cụ phân tích ổn định điện áp nút kết nối WP không đồng bộ, phương pháp phân tích ổn định điện áp theo đặc tính công suất - điện áp (đặc tính PU) Phương pháp dựa phân tích hình học phương pháp mang thông tin rõ nút xem xét Riêng với WP không đồng bộ, thời điểm xác định coi nút kết nối nút PQ có công suất tác dụng theo chiều ngược lại Ở thời điểm xác định, thông qua việc giải toán PBCS có giá trị công suất WP tìm góc hệ số công suất nút Với góc hệ số công suất tìm được, ta đánh giá giới hạn ổn định Các giới hạn mang đặc trưng WP, tham số U, s WP thay đổi có nguyên nhân từ trình biến đổi tốc độ gió làm U, s thay đổi theo Đây sở để tạo ý tưởng phát triển công cụ giải tích để xây dựng miền làm việc ổn định cho nút kết nối máy điện KĐB mà không cần làm nặng dần chế độ Điều tỏ phù hợp nghiên cứu ổn định điện áp nút có WP, đề cập, vấn đề xem xét ổn định LĐPP có máy điện KĐB thường quy dạng sơ đồ đẳng trị Với công cụ này, dễ dàng cho phép phân tích xác định giới hạn ổn định điện áp theo đặc tính WP cách hiệu Trang 64 Chương 5: Kết luận GVHD: TS Võ Viết Cường Máy điện DFIM có khả phát công suất phản kháng, nên hầu hết LĐPP có DFIM không cần lắp đặt thiết bị bù Các LĐPP có kết nối DFIM cho chất lượng điện áp tốt so với IM Đặc tính PU sử dụng DFIM có miền ổn định mở rộng so với việc sử dụng IM Khi điện áp nút kết nối suy giảm, khả giữ ổn định điện áp DFIM tốt so với IM Đã áp dụng tính toán ổn định điện áp cho LĐPP thực tế Ninh Thuận Các kết nghiên cứu luận văn bước đầu làm tài liệu tham khảo làm tảng để phát triển cho nghiên cứu sau này, áp dụng vào đề tài nghiên cứu khoa học thực tế, thể ưu điểm hiệu phương pháp đề xuất Trang 65 Chương 5: Kết luận GVHD: TS Võ Viết Cường TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Đinh Thành Việt, Ngô Văn Dưỡng (2007); Khảo sát quan hệ công suất tác dụng điện áp nút phụ tải để đánh giá ổn định điện áp; Tạp chí KHCN Đại học Đà Nẵng; số 6(23) [2] Lã Văn Út (2000); Phân tích điều khiển ổn định Hệ thống điện; Nhà xuất Khoa học kỹ thuật; Hà Nội 2000 [3] Nguyễn Phùng Quang (1999); Điều khiển tự động truyền động điện; NXB Giáo dục [4].Trần Bách (2001); Ổn định hệ thống điện; Nhà xuất Đại học Bách khoa HN Tiếng anh [5] RISO (2007); Feasibility Assessment and Capacity Building for Wind Energy Development in Cambodia, Philippines and Vietnam; Wind Resource Assessment Vietnam; Document reference: Task1/Wind/Vietnam; January [6] Francoise Mei, and Bikash C Pal (2005); Modelling and Small Signal Analysis of a Grid Connected Doubly Fed Induction Generator; IEEE Trans on Power Sytstems, vol 18, pp.803-809, May [7].Jan Machowki; Janusz W Bialek; Power system dynamics stability and control; Second Edition; John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, PO19 8SQ, United Kingdom [8] James D Bailey (1998); Factors influencing the protection of small to medium size induction generators; IEEE Transactions on Industry applications; Vol.24, No.5; September, pp 354-360 [9] Johannes Gerlof Slootweg (2003); Wind Power Modelling and Impact on Power System Dynamics; PhD thesis - Technische Universiteit Delft [10].Thierry Van Cutsem; Voltage stability fundamentals:transmission aspects University of Li`ege; February 2008 Trang 66 Chương 5: Kết luận GVHD: TS Võ Viết Cường [11] Z.M Kiran Nandigam (2006); Power Flow and Stability Models for Induction Generators Used in Wind Turbines; International Conference on Energy and Environment Trang 67