TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN NGỌC TIỀN KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DUYÊN HẢI ĐẾN HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN NGỌC TIỀN
KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DUYÊN HẢI ĐẾN HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN
TRUYỀN TẢI VIỆT NAM
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202
Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2015
Footer Page 1 of 126
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng 10 năm 2015
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Ngọc Tiền
Trang 3iii
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và nghiên cứu trong chương trình đào tạo sau đại học của trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM, em đã tiếp thu và đúc kết được nhiều kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình Với đề tài nghiên cứu dưới hình thức luận văn thạc sỹ, em đã vận dụng những kiến thức đã được học của mình để giải quyết một vấn đề thực tế Đề tài của em là khảo sát sự ảnh hưởng của nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 đến hệ thống truyền tải điện Việt Nam, vì lần đầu tiên tiếp xúc nên em gặp rất nhiều khó khăn
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn TS Lê KỶ cùng với sự hỗ trợ của gia đình, bạn bè, trung tâm Tư Vấn Điện 2 TP.HCM Cho đến thời điểm này luận văn của em cũng đạt được những kết quả như mong muốn
Đến đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM
- Thầy TS.Lê Kỷ–Khoa Điện-Điện tử trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
- Quý thầy cô trong khoa Điện – Điện tử Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM
- Trung tâm Tư Vấn Điện 2 TP HCM
- Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý báu của tất cả mọi người Xin trân trọng cảm ơn
Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015
Học viên thực hiện luận văn
Nguyễn Ngọc Tiền
Footer Page 3 of 126
Trang 4TÓM TẮT
Trong thực tế vận hành, khi có nguồn điện mới, bên cạnh các phương thức vận hành, người kỹ sư vận nhà máy điện và kỹ sư điều độ hệ thống cũng cần nắm được các ảnh hưởng của nhà máy điện mới đối với hệ thống điện, nắm được giới hạn truyền tải của đường dây, ổn định quá độ của máy phát Các thông tin đó rất quan trọng, giúp kỹ sư tính toán bảo vệ relay cũng như người vận hành có cơ sở để chủ động ứng phó với các tính huống của hệ thống điện
Để đảm bảo độ chính xác của phép tích phân, bước tính cần phải nhỏ hơn hằng số thời gian của phần tử trong hệ thống điều khiển, đồng thời đảm bảo nhỏ hơn tần số lấy mẫu cho quá trình được khảo sát (50Hz) Như vậy tính toán ổn định động hệ thống điện cho phép khảo sát sự biến thiên các thông số
(U,I, P,Q, , , , .) của hệ thống điện khi xuất hiện một kích thích nào đó với khoảng thời gian bằng bước thời gian tính toán Trong trương trình PSS/E việc thiết lập hệ phương trình vi phân trên được thiết lập gián tiếp qua việc mô tả chi tiết máy phát, lưới điện và phụ tải trong hệ thống điện
Trang 5v
ABSTRACT
In actual operation, when a new power supply, besides the mode of operation, the plant engineers and transportation engineers moderation system should also understand the impact of new power plants for voihe Galaxy electricity , grasp the limits of transmission lines, steady transition cuamay played The information is very important, helps engineers calculate protection relays as well as the operators have the facility to proactively respond to the situations of the power system
To ensure the accuracy of the integral, smaller steps need to calculate the time constant of the element in the control system, while ensuring smaller sampling frequency for the survey (50Hz) Such stability calculation system allows survey variation parameters (U, I, P, Q, f, , , ) of the electrical system when a stimulus appears that the period of time calculated by step In the programs PSS/E to establish systems of differential equations on is set indirectly by describing in detail generator, grid and load the electrical system
Footer Page 5 of 126
Trang 6MỤC LỤC
LÝ LỊCH KHOA HỌC i
LỜI CAM ĐOAN ii
LỜI CẢM ƠN iii
TÓM TẮT iv
ABSTRACT v
DANH MỤC CÁC HÌNH x
DANH MỤC CÁC BẢNG xi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU – CÁC CHỮ VIẾT TẮT xii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục đích nghiên cứu 2
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
1.4 Phương pháp nghiên cứu 3
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4
1.6 Cấu trúc của đề tài 4
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 5
2.1 Tổng quan hệ thống điện Việt Nam 5
2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển 5
2.1.2 Hiện trạng của HTĐ Việt Nam và qui hoạch cho tương lai 8
2.1.3 Chọn công suất trạm 14
2.1.4 Kết luận 15
2.2 Chế độ Làm việc của MP điện 15
2.2.1 Chế độ làm việc bình thường 15
2.2.2 Chế độ làm việc không bình thường 17
2.3 Chế độ hòa đồng bộ tổ máy phát 19
Trang 7vii
2.3.1 Các phương pháp hòa đồng bộ MF điện 19
2.3.2 Khởi động tổ MF điện chuẩn bị hòa vào HTĐ 20
2.4 Các phương pháp đánh giá ổn định hệ thống điện 22
2.4.1 Khái niệm ổn định HTĐ 22
2.4.2 Phân tích ổn định tĩnh HTĐ 22
2.4.3 Phân tích ổn định động HTĐ 26
2.5 Kết luận 27
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG 29
3.1 Mở đầu 29
3.2 Các phương pháp tính chế độ xác lập 29
3.2.1 Đặt vấn đề 29
3.2.2 Giải tích mạng điện bằng phương pháp lặp Gauss-Seidel 30
3.2.3 Giải tích mạng điện bằng phương pháp lặp Newton-Raphson 33
3.3 Các phần mềm tính toán ở chế độ xác lập 37
3.3.1 Đặt vấn đề 37
3.3.2 Tính toán hệ thống điện bằng chương trình PSS/E 38
3.3.3 Phần Mềm Conus 40
3.3.4 Phần Mềm PSS/ADEPT 40
3.3.5 Phần mềm POWERWORLD SIMULATOR 41
3.4 Tính toán HTĐ bằng chương trình PSS/E 3.0 41
3.4.1 Các chức năng chính của PSS/E 41
3.4.2 Sơ đồ tổ chức chương trình PSS/E 42
3.4.3 Tính toán phân bố CS 43
3.4.4 Tính toán ngắn mạch 44
3.4.5 Tính toán ổn định 44
3.5 Xây dựng dữ liệu tính toán hệ thống điện bằng phần mềm PSS/E 45
3.5.1 Thu thập số liệu HTĐ 45
3.5.2 Tính toán mô phỏng các phần tử HTĐ theo PSS/E 45
Footer Page 7 of 126
Trang 83.5.3 Tính thông số ĐD 46
3.5.4 Tính thông số MBA 46
3.5.5 Kháng điện phân phối 47
3.5.6 Phụ tải điện 48
3.5.7 Máy phát điện 48
3.6 Kết luận 48
CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NMNĐ DUYÊN HẢI 1 ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 53
4.1 Giới thiệu chung 53
4.2 Cơ sở lập thiết kế kỹ thuật 54
4.3 Địa điểm xây dựng 55
4.4 Quy mô công trình và tiến độ thực hiện 55
4.4.1 Quy mô phần điện 55
4.4.2 Đặc tính kỹ thuật các thiết bị sử dụng 59
4.4.3 Yêu cầu của lưới điện 60
4.5 Tính toán các chế độ vận hành của HTĐ khi có NMNĐ Duyên Hải 67
4.5.1 Phương thức kết dây của HTĐ miền Trung-Nam khi có NMNĐ Duyên Hải 67
4.5.2 Ảnh hưởng của sự thay đổi CS phát của NMNĐ Duyên Hải đến điện áp nút thống điện 68
4.5.3 Ảnh hưởng của NMNĐ Duyên Hải đến sự ổn định điện áp của HTĐ 71
4.6 Kết Luận : 73
4.7 Tính toán các chế độ vận hành của NMNĐ Duyên Hải 74
4.7.1 Ổn định quá độ 74
4.7.2 Ổn định quá độ khi đóng hoặc cắt tổ máy 74
4.7.3 Kết luận : 75
CHƯƠNG 5 PHƯƠNG THỨC ĐÓNG ĐIỆN VÀ VẬN HÀNH NMNĐ DUYÊN HẢI 76
5.1 Giới thiệu chung 76
Trang 9ix
5.2 Tính chọn nấc phân áp của máy biến áp tăng áp 76
5.3 Chế độ phóng điện và hòa đồng bộ MF 77
5.4 Chế độ vận hành đường dây 77
5.5 Một số lưu ý khi tính toán chỉnh định relay 79
5.6 Kết luận : 81
CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83
6.1 Kết luận 83
6.2 Kiến nghị 84
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 86
PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 88
PHỤ LỤC 2: THÔNG SỐ MÁY PHÁT ĐIỆN TUABIN HƠI 110
PHỤ LỤC 3: SƠ ĐỒ HTĐ 110 KV KHU VỰC TÂY NAM BỘ 121 KẾT QUẢ DỰ ÁN
Footer Page 9 of 126
Trang 10DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Hệ thống điện truyền tải khu vực Tây Nam Bộ đến 2015 11 Hình 2.2 Hệ thống điện truyền tải khu vực Tây Nam Bộ đến 2020 12 Hình 2.3 Các đường dây 500 KV-220KV đồng bộ với nhà máy Duyên Hải 13
Hình 3.3 Giao diện chính chương trình PSS/E3.0 40 Hình 3.4 Mô tả sơ đồ khối của phần mềm tính toán PSS/E 42 Hình 4.1 Các đường dây 500-220KV đồng bộ với TBA Duyên Hải 2015 56 Hình 4.2 Các đường dây 500-220KV đồng bộ với TBA Duyên Hải 2016-2017 57
Hình 4.4 HTĐ–VN khu vực Tây Nam Bộ Vận hành ở chế độ bìnhthường 59 Hình 4.5 Biến thiên điện áp thanh cái 110/220 KV Duyên Hải khi sự cố
ba pha trực tiếp giữa ĐD 220 KV Duyên Hải – Trà Vinh
70
Hình 4.6 Biến thiên điện áp thanh cái 110/220 KV Trà Vinh khi sự cố ba
pha trực tiếp giữa ĐD 220 KV Vĩnh Long – Trà Vinh
71
Hình 4.7 Biến thiên điện áp thanh cái 110/220 KV Trà Vinh khi sự cố ba
pha trực tiếp giữa ĐD 220 KV Bến Tre – Trà Vinh
72
Hình 4.8 Duyên Hải vận hành 2 tổ máy, sau đó bị tách lưới 1 tổ máy của
Duyên Hải 1
74
Trang 11xi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Tổng hợp các nguồn HTĐ Việt Nam (nguồn: Tập đoàn Điện
lực Việt Nam, 2013)
9
Bảng 2.2 Tổng hợp lưới truyền tải và phân phối HTĐ Việt Nam (nguồn:
Tập đoàn Điện lực Việt Nam, 2013)
10
Bảng 3.2 Hiện trạng lưới điện khu vực 4 tỉnh Tây Nam Bộ 49
Bảng 4.2 Điện áp các nút của HTĐ khi chưa có và có NMNĐ Duyên Hải 63 Bảng 4.3 CS truyền tải các ĐD, MBA trong khu vực Tây Nam Bộ ở chế
độ cực đại khi chưa có NMNĐ Duyên Hải
64
Bảng 4.4 Tổn thất CS hệ thống khi trạm biến áp 500KV của Ô Môn và
Mỹ Tho bị sự cố chưa có NMNĐ Duyên Hải
65
Bảng 4.5 Tổn thất CS trên HTĐ Việc Nam theo các chế độ làm việc của
NMNĐ Duyên Hải
66
Bảng 4.6 Tổn thất CS trên HTĐ Việc Nam theo các chế độ làm việc của
NMNĐ Duyên Hải
67
Bảng 4.7 Điện áp tại các nút theo CS phát của NMNĐ Duyên Hải 68 Bảng 5.1 Điện áp và CS NMNĐ Duyên Hải truyền tải trên ĐD 77 Bảng 5.2 Dòng ngắn mach các diểm đấu nối với NMNĐ Duyên Hải 79
Footer Page 11 of 126
Trang 12DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU – CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT Chữ viết tắt Tên gọi
4 NMNĐ Nhà máy nhiệt điện
5 NMTĐ Nhà máy thủy điện
6 EOH Giờ vận hành tương đương
11 OPF-LOSS Tối thiểu tổn thất
12 EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam
13 P-Q Đặc tính P-Q của máy phát điện
18 AVR Hệ thống tự động điều chỉnh kích từ
21 Xd Điện kháng dây dẫn
22 Rd Điện trở dây dẫn
25 IKT Dòng kích từ
Trang 13xiii
29 UF Điện áp của máy phát
30 UL Điện áp của lưới điện
31 fF Tần số của máy phát
32 fL Tần số của lưới điện
33 F Tốc độ góc quay của các máy phát
34 HT Tốc độ góc quay của hệ thống
35 f Chênh lệch tần số giữa hai phía điểm hoà
36 U Chênh lệch điện áp giữa hai phía điểm hoà
37 W Hiệu số các số gia năng lượng của nguồn và tải
38 PSS/E Power System Simulator for Engineering
39 In Vectơ dòng điện thứ tự thuận
40 Vn Vectơ điện áp thứ tự thuận tại các nút hệ thống
41 r1 và r0 Điện trở đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không
42 b1 và b0 Điện dẫn đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không
44 TTĐL Trung tâm điện lực
45 Voltage (pu) Giá trị tương đối của điện áp
47 AC Dòng điện xoay chiều
48 DC Dòng điện một chiều
49 DISCO Công ty phân phối điện
50 IEEE Viện các kỹ sư điện và điện tử
51 ISO Đơn vị vận hành hệ thống điện độc lập
52 OPF Dòng công suất tối ưu
53 NPT Tổng công ty truyền tải điện Quốc gia
Footer Page 13 of 126
Trang 1454 TTĐ Truyền tải điện
55 QTQĐ Quá trình quá độ
56 p.u Đơn vị tương đối
57 T500 Trạm biến áp 500 KV
Trang 15Trang 1
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay HTĐ phát triển mạnh và trở thành một hệ thống hợp nhất HTĐ hợp nhất có thể trong phạm vi một Quốc Gia hoặc có khi hợp nhất giữa các Quốc gia với nhau Khi có bất thường hoặc sự cố ở một phần tử của HTĐ không những ảnh hưởng đến phần tử đó mà còn ảnh hưởng đến các khu vực khác của HTĐ
HTĐ Việt Nam là HTĐ hợp nhất qua ĐD siêu cao áp 500 KV (mạch 1 và mạch 2).Có rất nhiều NMĐ điện được nối với HTĐ Quốc gia ở các cấp điện áp khác nhau Cấp điện áp 500 KV có Hòa Bình, Yaly, Ô môn, Phú Mỹ 3; 4, Cấp 220
KV có nhiều NMĐ như: Hàm Thuận, Đa mi, Buôn kuốp, Buôn tua sa, Srepok 3,4,
Sê san 3, Đại Ninh, A vương, Sông Ba hạ, Phả Lại, Trị An, Đa Nhim, ; Cấp 110
KV trở xuống cũng có nhiều NMĐ điện nối vào
Khi đóng điện vận hành nguồn mới, lượng CS được bổ sung thêm từ nguồn mới vào hệ thống làm thay đổi trào lưu CS trên hệ thống Sự thay đổi này phụ thuộc vào phương thức vận hành cũng như điện áp của nguồn mới được đưa vào, khi kết nối với HTĐ ở cấp điện áp càng cao thì ảnh hưởng đến HTĐ càng lớn
NMNĐ Duyên Hải 1 :(1200MW), Duyên Hải 2 :(1200MW), Duyên Hải 3: (600MW) được xây dựng ở Huyện Duyên Hải thuộc địa phận tỉnh Trà Vinh, NMNĐ Duyên Hải 1 có 2 tổ máy với CS lắp đặt 1200MW (mỗi tổ máy 600MW), NMNĐ Duyên Hải 2 có 2 tổ máy với CS lắp đặt là 1200MW (mỗi tổ máy 600MW); NMNĐ Duyên Hải 3 có 1 tổ máy với CS lắp đặt là 600MW (mỗi tổ máy 1000MW);
ba NMNĐ này sẽ được kết nối vào thanh góp 220 KV TBA 500KV Cần Thơ qua 2
ĐD 220 KV mạch kép Khi đưa vào vận hành, 3 NMNĐ này sẽ có ảnh hưởng lớn đến sự làm việc của HTĐ Do đó cần thiết phải nghiên cứu các ảnh hưởng của NMNĐ đến HTĐ như phân bổ CS, điện áp, chế độ đóng cắt và sự ổn định quá độ của MF và HTĐ cũng như ảnh hưởng của NMĐ đến các thiết bị hiện có trong HTĐ Tuy nhiên do khuôn khổ luận văn không thể nghiên cứu hết các tác động của
Footer Page 15 of 126
Trang 16NMNĐ đến HNĐ nên đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của NMĐ đến điện áp, tổn thất CS, ảnh hưởng của sự thay đổi dòng ngắn mạch, sự biến thiên tổng trở nhìn thấy bởi relay khoảng cách và ảnh hưởng do ổn định quá độ
Trong thực tế vận hành, khi có NMĐ điện mới, bên cạnh các phương thức vận hành, người kỹ sư vận NMĐ và kỹ sư điều độ hệ thống cũng cần nắm được các ảnh hưởng của NMĐ mới đối với HTĐ, nắm được giới hạn truyền tải của ĐD, ổn định quá độ của MF Các thông tin đó rất quan trọng, giúp kỹ sư tính toán bảo vệ relay cũng như người vận hành có cơ sở để chủ động ứng phó với các tính huống của HTĐ
Xuất phát từ các vấn đề trên vấn đề “Nghiên cứu ảnh hưởng của NMNĐ Duyên Hải 1 đến chế độ làm việc của hệ thống lưới truyền tải điện Việt Nam” được tác giả chọn để nghiên cứu
Các kết quả nghiêm cứu trong và ngoài nước:
Trong nước:
Tác giả Nguyễn Hồng Anh ĐH Đà Nẵng và Lê Cao Quyển công ty CP tư vấn Xây dựng điện 4 nghiêm cứu về Lựa chọn thiết bị bù công suất phản kháng tối
ưu cho lưới điện 500 KV Việt Nam
Ngoài nước: Chưa có
1.2 Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu chính là Nghiên cứu ảnh hưởng của NMNĐ Duyên Hải 1đến chế
độ vận hành HTĐ Việt Nam như : Nghiên cứu phân bố CS, ảnh hưởng các quá trình quá độ, sự cố, các chế độ phát của NMNĐ Duyên Hải 1đến chế độ vận hành HTĐ Việt Nam
Các nội dung nghiên cứu:
+ Nghiên cứu HTĐ Việt Nam và các chế độ làm việc của HTĐ
+ Nghiên cứu các phương pháp tính toán chế độ xác lập của HTĐ, lựa chọn phần mềm tính toán
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của NMNĐ Duyên Hải 1 đến chế độ vận hành của HTĐ Việt Nam