Bài giảng hệ thống điện truyền tải và phân phối TS trương việt anh

Được sản xuất, phân phối và biến đổi thành các dạng năng lượng khác trong cùng 1 thời điểm  Không dự trữ được  Toàn thể các phần tử trong HTĐ là 1 hệ thống nhất  Tổng năng lượng phát

HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?

Đường dây

Phụ tải Máy phát điện

S = UI I

Đường dây

Phụ tải Máy phát điện

Quá tốn chi phí kim lọai màu do phải tăng tiết diện dây dẫn

HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?

Đường dây

Phụ tải Máy phát điện

S = UI

Sụt áp tăng

Tổn thất công suất tăng

Chiều dài đường dây

NMĐ ở gần tải được đưa ra xa phụ tải vi:

+ Ô nhiễm môi trường

+ Gần nguồn nguyên liệu (Gió, mặt trời, nhiên liệu hóa thạch)

+ Nơi xây dựng được thủy điện

+ Nơi xây được NMĐ hạt nhân

HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?

Đường dây

Phụ tải Máy phát điện

S = UI

Đường dây

Phụ tải Máy phát điện

HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?

Đường dây

Phụ tải Máy phát điện

S = UI

Các trạm tăng áp Các trạm giảm áp Các khóa điện Các trạm bù

Nhiều đường dây

 Phân phối : trạm hạ áp, TBĐC, thiết bị bù, đường dây

 Các thiết bị bảo vệ đường dây, trạm…: Chống quá áp

 Các thiết bị điều khiển TBĐC: vận hành HTĐ

HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?

Được sản xuất, phân phối và biến đổi thành các dạng năng lượng khác trong cùng 1 thời điểm

 Không dự trữ được

 Toàn thể các phần tử trong HTĐ là 1 hệ thống nhất

 Tổng năng lượng phát = tổng năng lượng tiêu thụ

Các quá trình quá độ xảy ra nhanh chóng

Gắn liền với sự phát triển của công nghiệp, sinh hoạt, thông tin, giao thông…

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

 Chất lượng điện năng

 Công suất dự trữ của HTĐ phải hợp lý

ĐẶC ĐIỂM CỦA HTĐ

Không thể dự trữ sản phẩn điện năng được:

 Khi thiếu hụt nguồn phát  phải có nguồn phát dự phòng

 Khi thiếu hụt tải  sẽ không tận dụng được toàn bộ công suất chuyên tải của các thiết bị nếu như không có các TB điều khiển trên HTĐ

 Khi công suất phát giảm thì công suất tải sẽ tự động giảm theo và ngược lại  chất lượng điện năng

Đặc điểm này ảnh hưởng nghiêm trọng đến công tác thiết kế, qui họach nguồn và lưới

Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC

ĐIỂM

Quá trình quá độ xảy ra nhanh chóng

 Phải sử dụng các thiết bị tự động đặc biệt tác động nhanh để các quá trình quá

độ diễn ra trong phạm vi cho phép

 Chỉnh định các TB tự động, bảo vệ chống quá áp, bảo vệ relay… phải xem xét HTĐ như 1 cơ cấu duy nhất

Đặc điểm này cho thấy việc áp dụng tự động hóa trong HTĐ rất cần thiết và đa dạng về chủng loại và số lượng

 Điều khiển trạm biến áp, nhà máy điện, TBĐC trong HTĐ…

 Phát triển hệ thống giám sát thông số trạng thái (SCADA)

Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC

ĐIỂM

Gắn liền với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân

 Sự phát triển nguồn và lưới phải theo kịp với mức tăn trưởng hàng năm (khỏang 1.3-1.5 GDP)

 Nếu không thỏa mãn thì chính ngành năng lượng sẽ kìm hãm sự phát triển của đất nước

 Mức tiêu thụ điện năng/đầu người là chỉ tiêu đánh giá chất lượng cuộc sống

Đặc điểm này cho thấy việc phát triển HTĐ phải nhịp nhàng với đà tăng trưởng nền kinh tế

 Dự báo phụ tải và qui hoạch HTĐ cực kỳ quan trọng

 Thúc đầy ngành kỹ thuật điện phát triển công nghệ mới

Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC

ĐIỂM

Giảm được dự trữ tổng về công suất Nâng cao tính hiệu quả của các nhà máy thủy điện trong các HTĐ (công suất và năng lượng) Giảm được đỉnh phụ tải tổng, phẳng hoá ĐTPT

Hỗ trợ công suất phát và tiêu thụ tại các HTĐ khác nhau

 Theo mùa (đặc biệt là thủy điện)

 Khi sửa chữa thiết bị của 1 HTĐ nào đó

LIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI

NHAU

AC HVDC

HTĐ1

HTĐ2

Những lưu ý khi liên kết các HTĐ với nhau thì Công suất liên lạc giữa các HTĐ

 Không quá lớn để đảm bảo sự thay đổi chế độ của HTĐ này không ảnh hưởng đến HTĐ khác

 Đảm bảo cân bằng công suất ở các HTĐ khi cần cô lập chúng

 Tự động điều chỉnh tần số trong HTĐ có liên kết sẽ ảnh hưởng đến công suất liên lạc

LIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI

NHAU

Điều khiển HTĐ tập trung và phân rã.

 ĐK Tập trung: Ở trung tập điều độ quốc gia sẽ quyết định từng thông số trạng thái của mọi nút

có trong lưới truyền tải

 ĐK Phân rã: Trung tâm điều độ quốc gia chỉ quan tâm đến điều kiện biên của các HTĐ với nhau

Tuân thủ nguyên tác điều khiển học:

 Có thông tin đầy đủ về trạng thái của HTĐ (nút, nhánh, U,,P,Q)

 Gia công nhanh số liệu để có các quyết định trong điều khiển tối ưu

 Truyền nhanh mệnh lệnh và không sai lệch đến TB điều khiển (trạm, nhà máy, TBĐC được điều khiển từ xa)

 Có khả năng nhận tín hiệu phản hồi và hiệu chỉnh được tín hiệu

 Ghi lại và phân tích các trạng thái để tích lũy kinh nghiệp – tự học

 Dự đoán và qui hoạch HTĐ

ĐIỀU KHIỂN TRONG HTĐ

Điều chỉnh tần số và phân bố P giữa các NMĐ (TĐ và NĐ)

Điều chỉnh U tại các nút chính và phân bố Q trong HTĐ

Xác lập và duy trì P dự trữ bằng cách thứ tự, thờ điểm đóng cắt các tổ máy trong các NMĐ

Thay đổi sơ đồ vận hành của HTĐ (lưới và NMĐ) để giảm In và đảm bảo sự làm việc ổn định của HTĐ

Lên lịch sửa chữa và phương án vận hành sửa chữa các TB quan trọng trong HTĐ

Đề phòng và giải quyết sự cố trong HTĐ

Giải quyết các sự cố nghiêm trọng làm mất điện của 1 bộ phận hộ tiêu thụ

TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ

Các bài toán chế độ xác lập

Các bài toán chế độ quá độ

Các bài toán thiết kế – qui hoạch

CÁC BÀI TOÁN TRONG

HTĐ

 Dự báo phụ tải trong nhiều khoảng thời gian khác nhau

 Tính toán khả năng chịu đựng của HTĐ trong thời gian lâu dài trong các tình huống vận hành.

 Tính toán ngắn mạch ở các cấu trúc vận hành, đảm bảo khả năng chịu đựng của TB, khả năng ổn định HTĐ

 Chỉnh định Relay bảo vệ các phần tử trong HTĐ

 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của xung sét lên HTĐ

 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của việc đóng cắt các thiết bị như MC đường dây, tụ bù, MBA, phụ tải có công suất lớn trong THĐ.

 Chỉnh định Relay bảo vệ các phần tử trong HTĐ

BÀI TOÁN THIẾT KẾ

Bài toán thiết kế: Thực chất là bài toán vận hành ở tương lai Các nghiên cứu tập trung vào:

 Dự báo phụ tải trong thời gian dài để đảm bảo việc cân bằng công suất

 Qui hoạch nguồn : xác định vị trí tối ưu, loại năng lượng sơ cấp, đặc điểm NMĐ

 Qui hoạch HTĐ và mở rộng HTĐ để đảm bảo không gian vận hành tối

ưu trong tương lai.

 Tính toán kiểm tra độ tin cậy, tính kinh tế của THĐ và đảm bảo chất lượng điện năng

 Lựa chọn thiết bị và vật tư trên HTĐ.

Hệ thống điện chỉ có các tính chất sau:

 Duy nhất, đắt tiền

 Khi hư hỏng gây hậu quả về kinh tế, xã hội nghiêm trọng

Dùng để xây dựng một phòng thí nghiệm ảo chuyên nghiên cứu xác định các thông số cho các bài toán vận hành, thiết kế, qui hoạch hệ thống … Các mô hình được ứng dụng

TRÌNH TỰ XÂY DỰNG MH

HTĐ

Thành lập mô hình toán học phù hợp toán học

 Xác định mục đích yêu cầu của bài toán

 Xây dựng mô hình thay thế các phần tử và độ phức tạp cần

thiết

 Xây dựng cấu trúc hệ thống, tập thông số chế độ

Xây dựng và lựa chọn phương pháp giải phù hợp

Xây dựng giải thuật chi tiết

Chọn ngôn ngữ thảo chương phù hợp

Xây dựng giao diện người – máy, tạo tiện ích

PHẦN TỬ TRONG MH HTĐ

Mô hình hệ thống điện được lắp ghép từ các phần tử đơn

giản trong hệ thống điện

Để mô hình hóa hệ thống điện phải mô hình các phần tử

đơn giản trước tiên

THÔNG SỐ

ĐƯỜNG DÂY VÀ CÁP

TS Trương Việt Anh

ĐƯỜNG DÂY TRÊN

CÁP NGẦM

Cáp ngầm chủ yếu dùng dây đồng vặn xoán có 1 lõi hay nhiều lõi, có cách điện với nhau và với vỏ.

 Cáp 1 lõi có tiết diện tròn

 Cáp nhiều lõi tiết diện nan quạt hay bầu dục để tiết kiệm không gian bên trong vỏ cáp

Cách điện của cáp ngầm

 Cách điện bằng giấy tẩm dầu: U cao , dễ hỏng

 Cách điện PE: cách điện tốt, bền, nứt gãy do tia cực tím

 Cách điện PVC: Uthấp, fCN, dễ gia nhiệt, bền hoá

 Cách điện cao su: bền, chống gãy nứt, đắt tiền

 Cách điện XLPE: bền cơ, hoá, làm việc ở 90 o C

CÁP NGẦM

Màng chắn điện từ dùng cho cáp trung, cao thế để phân bố lại điện trường từ lõi cáp đến vỏ cáp

ĐIỆN CẢM CỦA ĐƯỜNG

DÂY

Điện cảm của đường dây tải điện: sự hỗ cảm của các pha lên nhau, phụ thuộc vào:

Điện kháng đường dây gây ra sụt áp không đồng đều trên các pha nên

phải tiến hành hoán vị các pha

D

D

D D

d

d

ĐIỆN DUNG CỦA ĐƯỜNG

DÂY

Điện dung của đường dây tải điện: hình thành từ các bảng cực của các pha lên nhau

 Dây chống sét, dây trung tính, đất

Điện dung đường dây gây ra sụt

áp không đồng đều trên các pha nên phải tiến hành hoán vị các pha

D

D

D D

d

d