Nghiên cứu, tính toán lắp đặt thiết bị bù để nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống điện 500kv khu vực miền trung giai đoạn năm 2025

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN XN CHUNG NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN LẮP ĐẶT THIẾT BỊ BÙ ĐỂ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 500KV KHU VỰC MIỀN TRUNG GIAI ĐOẠN ĐẾN NĂM 2025 Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 60 52 02 02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2017 Cơng trình hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƢỠNG Phản biện 1: TS TRẦN TẤN VINH Phản biện 2: TS LÊ HỮU HÙNG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 13 tháng năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hệ thống truyền tải điện 500kV nước ta năm qua với phát triển kinh tế đất nước có nhiều chuyển biến, phát triển nhanh quy mơ lưới điện Do tính đặc thù phân bố nguồn điện không đồng miền, khu vực nước tính chất phụ tải ngày nút thay đổi gần 100% cao điểm thấp điểm nên điện áp lưới truyền tải 500kV biến động phạm vi rộng Các Nhà máy điện có cơng suất lắp đặt lớn phân bố không đồng khu vực lãnh thổ Việt Nam chế độ vận hành cácnhà máy cũngkhác nhau; đồng thời biểu đồ phụ tải tĩnh, thành phốrất đa dạng nên kết trình vận hành trào lưu công suất hệ thống điện thay đổi lớn làm cho điện áp hệ thống điện 500kV biến động lớn, kết ảnh hưởng đến: i).Khi điện áp góp 500kV biến động làm tăng tổn thất công suất điện lưới 220kV 110kV; ii).Khi điện áp biến động mạnh tăng nguy sụp đổ điện áp, ổn định hệ thống nguy hiểm làm tan rã lưới cục gây ảnh hưởng nghiêm trọng hệ thống điện Quốc gia; iii).Hiện nay, hệ thống Truyền tải điện miền Trung cấp điện cho 13 tỉnh thành phố, liên kết với hệ thống đường trục 500kV qua trạm biến áp 500kVĐà Nẵng, Dốc Sỏi, Thạnh Mỹ, Pleiku, Pleiku 2, Yaly Đắk Nông; Tổng công suất nguồn khoảng 2.417 MW Phụ tải chiếm tỷ lệ khoảng 10% so với phụ tải hệ thống điện Quốc gia Do đó, nhận thấy hệ thống Truyền tải khu vực miền Trung vừa làm nhiệm vụ cấp điện đủ cho khu vực lại vừa phải đóng vai trò làm nút trung gian để chuyển tải công suất từ miền Nam miền Bắc ngược lại giữ ổn định điện áp nút nâng cao ổn định cho hệ thống Để giữ ổn định điện áp cho hệ thống điện, áp dụng nhiều giải pháp, phổ biến như: Điều chỉnh kích từ tổ Máy phát điện; Điều chỉnh đầu phân áp Máy biến áp; Điều chỉnh điện áp cuối đường dây Máy biến áp bổ trợ với Máy biến áp điều chỉnh; Thực bù ngang Kháng điện Tụ bù; Thực bù dọc Kháng điện Tụ bù Xuất phát từ vấn đề trên, em chọn đề tài “Nghiên cứu, tính tốn lắp đặt thiết bị bù để nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống điện 500kV khu vực miền trung giai đoạn đến năm 2025” Mục đích nghiên cứu Mục tiêu là: Tính tốn, lựa chọn vị trí dung lượng bù hợp lý nút 500kV khu vực miền Trung để nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống điện 500kV Việt Nam Các nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu Hệ thống điện miền Trung Việt Nam giai đoạn đến năm 2025 chế độ làm việc Hệ thống điện + Các phương pháp tính lựa chọn phần mềm tính tốn + Nghiên cứu đánh giá ổn định điện áp ảnh hưởng đến hệ thống điện miền Trung + Tính tốn phân tích chế độ làm việc cụ thể Hệ thống điện miền Trung + Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hổn định điện áp Hệ thống điện miền Trung Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Hệ thống điện 500kV khu vực miền Trung giai đoạn đến năm 2025; - Các Thiết bị bù công suất phản kháng hệ thống điện; - Vấn đề ổn định điện áp theo chế độ vận hành - Các phương pháp phân tích tính tốn biến động điện áp hệ thống điện dựa phần mềm PSS/E Từ đưa giải pháp nâng cao độ ổn định Hệ thống có biến động xảy Phƣơng pháp nghiên cứu Để giải mục tiêu nêu trên, luận văn đưa phương pháp nghiên cứu sau: + Nghiên cứu phương pháp tính tốn ổn định điện áp + Tìm hiểu phần mềm ứng dụng tính tốn + Tiến hành thu thập thơng tin, số liệu tính tốn Hệ thống điện miền Trung thời điểm đến năm 2025 + Áp dụng tính tốn phân tích chế độ làm việc Hệ Thống điện Miền Trung + Nghiên cứu đặc tính PV, QV + Đề xuất giải pháp nâng cao ổn định điện áp đến Hệ thống điện Luận văn sử dụng phần mềm sử dụng phổ biến giới Việt Nam để tính tốn phần mềm PSS/E Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Qua kết đề tài cho ta thông tin nút hệ thống 500kV khu vực miền Trung chế độ vận hành gây nguy hiểm sử dụng giải pháp để cải thiện, giúp cho Hệ thống vận hành an toàn tin cậy Các giải pháp đề cập luận văn ứng dụng thực tế nhằm nâng cáo ổn định điện áp hệ thống 500kV Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận chung, nội dung đề tài tổ chức thành chương Bố cục nội dung luận văn gồm: Chương 1: Tổng quan Hệ thống điện miền Trung giai đoạn đến năm 2025 cố Hệ thống điện Chương 2: Ổn định điện áp phần mềm phân tích hệ thống điện Chương 3: Tính tốn phân tích chế độ làm việc Hệ thống điện 500kV khu vực miền Trung Chương 4: Tính tốn đề xuất giải pháp nâng cao ổn định điện áp Hệ thống điện Miền Trung giai đoạn đến năm 2025 Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ TAN RÃ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Hiện trạng hệ thống điện miền trung 1.1.1 Cơ sở số liệu Số liệu phụ tải, nguồn điện, lưới điện bù công suất phản kháng HTĐMT thu thập từ Công ty CP tư vấn xây dựng điện (PECC2) vào tháng 12/2016 1.1.2 Hiện trạng phụ tải Tính đến hết năm 2016, cơng suất cực đại HTĐMT đạt 2.546MW, tăng 5,95% so với năm 2015; Tổng sản lượng phụ tải HTĐMT năm 2016 đạt 15,372 tỷ kWh, tăng 9,43% so với năm 2015; phụ tải trung bình ngày đạt 42,12 tr.kWh 1.1.3 Hiện trạng nguồn điện Đến cuối tháng 12 năm 2016, tổng công suất đặt nhà máy điện HTĐMT đạt xấp xỉ 6.135,35 MW chiếm 15,6% tổng nguồn điện HTĐQG Trong đó: (i) 15 NMTĐ có cơng suất đặt 300MVA; (ii) 19 NMTĐ có cơng suất đặt từ (100-300) MVA (iii) NMTĐ có cơng suất đặt 100MVA; lại NMTĐ nhỏ với tổng công suất đặt chiếm khoảng 780MVA 1.1.4 Hiện trạng lưới điện truyền tải Hiện trạng lưới điện truyền tải 220kV, 500kV khu vực miền Trung, bao gồm: Tổng chiều dài ĐD 500kV 2.840 km, ĐD 220kV 4.148 km; Tổng dung lượng TBA 500kV 5.700 MVA, TBA 220kV 4.501 MVA 1.1.5 Hiện trạng bù công suất phản kháng HTĐMT 1.2 Kế hoạch phát triển hệ thống điện miền trung giai đoạn đến năm 2025 1.2.1 Cơ sở số liệu Cập nhật theo Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/03/2016 Thủ tướng phủ việc điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 1.2.2 Dự báo nhu cầu phụ tải Dự báo công suất phụ tải cực đại HTĐMT năm 2017 4.263 MW; năm 2020 5.044 MW năm 2025 7.806 MW 1.2.3 Chương trình phát triển nguồn điện Dự báo chương trình phát triển nguồn điện HTĐMT cho năm 2017 6.333MW; năm 2020 8.248MW năm 2025 14.818MW 1.2.4 Chương trình phát triển lưới điện Dự báo chương trình phát triển lưới điện truyền tải 220kV, 500kV khu vực miền Trung đến năm 2025: Tổng chiều dài ĐD 500kV 1.988 km, ĐD 220kV 2.743 km; Tổng dung lượng TBA 500kV 5.400 MVA, TBA 220kV 9.919 MVA 1.2.5 Các ưu điểm, nhược điểm tồn cần khắc phục 1.3 Sự cố hệ thống điện 1.3.1 Các nguyên nhân cố hệ thống điện 1.3.2 Cơ chế xảy cố sụp đổ điện áp gây tan rã hệ thống điện 1.3.3 Sự cố thường xảy HTĐ Việt Nam 1.4 Kết luận Cùng với phát triển chung hệ thống điện Việt Nam, hệ thống điện miền Trung phát triển không ngừng ngày mở rộng đại hoá Đến hết năm 2016: Tổng công suất phụ tải cực đại 2.546 MW; tổng công suất đặt NMĐ 6.135 MW; tổng chiều dài đường dây 500kV 2.840 km, đường dây 220kV 4.148 km; tổng dung lượng TBA 500kV 5.700 MVA, TBA 220kV 4.501 MVA Theo qui hoạch phát triển điện lực đến năm 2025, HTĐMT là: Tổng công suất phụ tải cực đại đạt 7.806 MW; tổng công suất đặt NMĐ đạt 17.135 MW; đường dây 500kV xây dựng thêm 1.988 km, đường dây 220kV xây dựng thêm 2.743 km; TBA 500kV bổ sung thêm 5.400 MVA, TBA 220kV bổ sung thêm 9.919 MVA Qua trình vận hành HTĐ Việt Nam xuất số cố nghiêm trọng gây tan rã HTĐ, cụ thể cố vào ngày 22/05/2013 bị dầu cao 10m từ vườn ươm gần ngã đụng vào đường dây 500kV Di Linh – Tân Định gây tan rã hệ thống điện, lúc toàn khu vực miền Nam bị ngừng cung cấp điện phải khắc phục lại Để đảm bảo HTĐQG nói chung HTĐMT nói riêng vận hành an tồn tin cậy tình huống, cần có tính tốn phân tích chế độ vận hành, tìm giải pháp nâng cao độ tin cậy cho HTĐ Trong giới hạn luận văn tính tốn, phân tích HTĐ khu vực miền Trung CHƢƠNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ PHẦN MỀM PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 Ổn định điện áp điện áp hệ thống điện 2.1.1 Ổn định điện áp 2.1.2 Các nguyên nhân sụp đổ điện áp 2.2 Giới hạn nghiên cứu 2.3 Các phần mềm tính tốn chế độ xác lập 2.2.1 Đặt vấn đề 2.2.2 Phần mềm PSS/ADEPT 2.2.3 Phần mềm PSS/E 2.2.4 Phần mềm CONUS 2.2.5 Phần mềm POWERWORLD SIMULATOR 2.4 Phân tích lựa chọn chƣơng trình tính tốn PSS/E phần mềm mạnh, có nhiều chức như: mơ hệ thống điện, tính tốn ngắn mạch, ổn định hệ thống điện Công ty Điện lực Việt Nam sử dụng Chương trình liên kết liệu với phần mềm quản lý phối hợp rơle bảo vệ ASPEN ONELine tiện dụng Để phân tích biến động điện áp HTĐ 500kV miền Trung, luận văn sử dụng phần mềm PSS/E ưu điểm 2.5 Xây dựng liệu tính tốn hệ thống điện cho phần mềm pss/e 2.5.1 Các file PSS/E 2.5.2 Xây dựng sở liệu HTĐMT vào phần mềm PSS/E 2.5.3 Xây dựng file liệu cho phân tích PV, QV 2.5.4 Ưu nhược điểm chương trình PSS/E 2.6 Giải pháp nâng cao ổn định điện áp 2.6.1 Giới thiệu chung 2.6.2 Những lợi ích sử dụng thiết bị FACTS 2.6.3 Phân loại thiết bị FACTS 2.6.4 Ứng dụng thiết bị FACTS phần mềm PSS/E 2.7 Kết luận Một HTĐ làm việc ổn định thỏa mãn điều kiện cân công suất tác dụng (CSTD) cân công suất phản kháng (CSPK) chế độ xác lập kể có kích động xảy ra, cân đặc trưng tần số hệ thống điện áp nút phải nằm giới hạn cho phép Khi giá trị lệch khỏi giá trị cho phép xem cân công suất không đảm bảo làm hệ thống ổn định cần có biện pháp để bảo đảm cân nêu Sự cân CSTD có tính chất tồn hệ thống tất điểm hệ thống làm việc với tần số chung (50Hz 60Hz) điều chỉnh nhà máy Trái lại, cân CSPK mang tính chất cục bộ, thừa chỗ thiếu chỗ khác nên việc điều chỉnh phức tạp điều chỉnh chung cho hệ thống mà thực nút cần thiết Để nâng cao ổn định điện áp hệ thống điện 500kV miền Trung giai đoạn đến năm 2025 đáp ứng yêu cầu độ linh hoạt 10 có độ lệch lớn khoảng 10,7kV 3.2.3 Khảo sát điện áp nút chế độ cố N-1 a Điện áp số nút khu vực cố ĐD 500kV b Điện áp số nút khu vực cố MBA 500kV c Điện áp nút khu vực cố tổ máy phát khu vực miền Trung 3.2.4 Tóm lại Qua trường hợp cố N-1 trên, ta nhận thấy trường hợp cố đường dây 500kV Đà Nẵng – Thạnh Mỹ rơi vào giai đoạn 2020-2025 đặc biệt nguy hiểm, làm cho điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ giảm sâu xuống mức nguy hiểm khoảng 0.936pu (468kV), độ lệch điện áp tăng lên đến 57,6kV nằm giá trị cho phép vận hành, cần phải khảo sát điện áp nút đưa giải pháp nhằm nâng cao ổn định điện áp đáp ứng yêu cầu Các trường hợp N-1 đường dây, máy biến áp tổ máy phát khác điện áp nằm giới hạn cho phép thiết bị không bị tải 3.3 Khảo sát đặc tính pv-qv để đánh giá ổn định điện áp hệ thống điện 500kv miền trung 3.3.1 Khảo sát đặc tính P-V nút 500kV trường hợp vận hành bình thường cố Các cố nặng nề điển hình xem xét: - Sự cố đường dây 500kV ĐăkNông – Cầu Bông - Sự cố đường dây 500kV Pleiku– Di Linh - Sự cố đường dây 500kV Đà Nẵng – Vũng Áng - Sự cố đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tĩnh - Sự cố đường dây 500kV Đà Nẵng – Thạnh Mỹ - Sự cố máy biến áp 500kV Pleiku 11 3.3.2 Đặc tính P-V trường hợp vận hành bình thường a Giới hạn truyền tải khu vực Bảng 3.7 Giới hạn truyền tải chế độ bình thường STT Chế độ vận hành Chế độ bình thường Giới hạn truyền tải Hệ số dự trữ P (MW) (Kp%) 2017 2020 2025 2017 2020 2025 2.212 2.468 1.837 51.9 48.9 23.5 b Độ dốc sụp đổ điện áp Nhận xét: Qua kết tính tốn biểu đồ độ dốc sụp đổ điện áp chế độ vận hành bình thường ta nhận thấy rằng: (i) Giai đoạn 2017-2020 nút có độ dốc sụp đổ điện áp cao khu vực 500kV Thạnh Mỹ, Đà Nẵng, Dốc Sỏi nút cao 500kV Thạnh Mỹ đạt mức 21,5 V/MW năm 2017; (ii) Giai đoạn 2020-2025 có thêm nhà máy tham gia phát vào hệ thống nên có cải thiện độ dốc sụp đổ điện áp, kết cho thấy nút 500kV Thạnh Mỹ nút yếu khu vực (độ dốc sụp đổ điện áp đạt 16,9 V/MW Vì cần phải có giải pháp để nâng cao ổn định điện áp nút 3.3.3 Đặc tính P-V trường hợp cố N-1 a Giới hạn truyền tải khu vực Bảng 3.9 Giới hạn truyền tải chế độ cố N-1 Stt Chế độ vận hành Giới hạn truyền tải Hệ số dự trữ P (MW) (Kp%) 2017 2020 2025 2017 2020 2025 12 Stt Chế độ vận hành MBA 500kV PLK ĐD 500kV ĐKN-CB ĐD 500kV PLK– DL ĐD 500kV ĐN– HT ĐD 500kV ĐN–TM Giới hạn truyền tải (MW) 2017 2020 2025 2.175 2.468 1.918 2.125 2.337 1.906 2.031 2.281 1.875 1.906 2.256 1.775 2.168 2.450 1.787 Hệ số dự trữ P (Kp%) 2017 2020 2025 51.0 48.9 24.5 49.8 46.3 24.4 47.6 45.2 24.0 44.7 44.7 22.7 50.8 48.5 22.9 b Độ dốc sụp đổ điện áp - Sự cố đường dây 500kV ĐăkNông – Cầu Bông - Sự cố đường dây Đà Nẵng – Hà Tĩnh - Sự cố máy biến áp Trạm biến áp 500kV Pleiku Nhận xét: Qua khảo sát đặc tính PV khu vực miền Trung 13 cho trường hợp cố N-1 đường dây 500kV liên kết với lưới điện miền Bắc liên kết với lưới điện miền Nam; máy biến áp 500kV, kết cho thấy nút 500kV Thạnh Mỹ, Đà Nẵng Dốc Sỏi có có độ dốc sụp đổ điện áp lớn điển hình cố đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tĩnh nút 500kV Thạnh Mỹ đạt 30,7 V/MW điều nói lên có tăng cường cơng suất tác dụng cấp cho phụ tải dễ gây sụp đổ điện áp làm ổn định điện áp hệ thống điện cần phải có biện pháp nâng cao độ dự trữ ổn định điểm 3.3.4 Khảo sát đặc tính Q-V 500kV khu vực miền Trung trường hợp vận hành bình thường cố Độ dự trữ CSPK nút 500kV Thạnh Mỹ, Dốc Sỏi, Đăk Nông thấp vào năm 2025, thấp nút Thạnh Mỹ với Qdt= -Qmin=654.01MVAr nên dễ gây ổn định b Đường đặc tính Q-V nút khảo sát Hình 3.30 Đặc tính Q-V nút Hình 3.1 Đặc tính Q-V nút 500kV Thạnh Mỹ năm 2025 500kV Đăk Nông năm 2025 14 3.4 Kết luận Trong chương thực phân tích điện áp chế độ làm việc hệ thống điện 500kV miền Trung, việc phân tích cho phép xác định chế độ vận hành nút nguy hiểm, sở tính tốn đề xuất giải pháp nhằm nâng cao ổn định điện áp chương Qua tính tốn chương ta thấy rằng: - Điện áp nút 500kV nằm phạm vi cho phép từ 0.95 - 1.051pu chế độ vận hành bình thường, nút Đà Nẵng, Dốc Sỏi Thạnh Mỹ yếu đặc biệt nút 500kV Thạnh Mỹ có điện áp cao chế độ phụ tải cực tiểu vào năm 2025 1,051pu (525,5kV), cao điện áp vận hành cho phép nút có độ lệch điện áp chế độ phụ tải cực đại phụ tải cực tiểu lớn 12,5kV Trong trường hợp cố N-1 rơi vào giai đoạn 2020-2025 mà phụ tải miền Trung tăng cao với sơ đồ kết lưới phát triển lưới 220kV (xuất thêm trạm 220kV GIS Hải Châu, Duy Xuyên, ) nên trạm 500kV Thạnh Mỹ có vai trò cấp nguồn cho phụ tải tương đồng với Trạm Đà Nẵng, cố đường dây 500kV Đà Nẵng - Thạnh Mỹ vào năm 2025 chế độ phụ tải cực đại đặc biệt nguy hiểm, làm điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ giảm 0,916pu (468kV) thấp điện áp vận hành cho phép Như vậy, qua khảo sát điện áp nút 500kV chế độ làm việc bình thường chế độ cố N-1, nhận thấy nút Đà Nẵng, Dốc Sỏi, Thạnh Mỹ yếu nút 500kV Thạnh Mỹ có điện áp biến động lớn nằm phạm vi cho phép vận hành, độ lệch giá trị cận biên điện áp lớn 57,5kV, để đảm bảo độ biến động điện áp nằm giới hạn cho phép cần có giải pháp để nâng cao ổn định điện áp nút - Khảo sát đặc tính P-V chế độ bình thường chế độ cố N-1, ta thấy độ dốc sụp đổ điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ lớn 15 đạt 30,7 V/MW tiếp đến nút 500kV Đà Nẵng đạt 26,5 V/MW nút 500kV Dốc Sỏi đạt 25,5 V/MW Như ta nhận thấy nút 500kV Thạnh Mỹ, Đà Nẵng Dốc Sỏi nút nguy hiểm dễ gây sụp đổ điện áp cần có giải pháp để khắc phục - Qua khảo sát đặc tính Q-V độ dự trữ ổn định điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ thấp khu vực với Qdt = 654,01MVAr, tiếp đến nút 500kV Dốc Sỏi với Qdt = 1182,8 MVAr nút 500kV Đà Nẵng với Qdt = 1530,6 MVAr Như ta nhận thấy nút 500kV Thạnh Mỹ, Đà Nẵng Dốc Sỏi nút có độ dự trữ CSPK yếu khu vực cần có giải pháp để khắc phục Từ tính tốn phân tích nêu ta nhận thấy điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ nút yếu nguyên nhân dẫn đến ổn định điện áp hệ thống điện có biến động hệ thống hệ thống tăng công suất truyền tải lên cao tiếp đến nút 500kV Dốc Sỏi, Đà Nẵng Vì cần có giải pháp nhằm nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống điện CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP Ở HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG GIAI ĐOẠN ĐẾN NĂM 2025 4.1 Giải pháp nâng cao ổn định điện áp 4.1.1 Các phương pháp điều chỉnh điện áp a Bù ngang tụ điện b Bù ngang kháng điện c Bù dọc tụ điện d Bù ngang máy bù đồng 16 e Bù thiết bị bù ngang có điều khiển Nhận xét: Với kết tính tốn biến động điện áp theo chế độ vận hành phân tích đặc tính sụp đổ điện áp nút 500kV khu vực miền Trung đề cập Chương ta nhận thấy điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ biến thiên mạnh, giai đoạn 2020-2025 chế độ phụ tải cực tiểu điện áp nằm dao động quanh giá trị cho phép Max chế độ phụ tải cực đại có xét đến cố N-1 điện áp giảm sâu ngưỡng cho phép Min Để đảm bảo linh hoạt việc điều chỉnh điện áp luận văn kiến nghị sử dụng thiết bị SVC lắp đặt nút yếu nhằm nâng cao ổn định điện áp cho khu vực 4.1.2 Cơ sở tính tốn dung lượng bù SVC 4.1.3 Tính tốn lựa chọn vị trí dung lượng SVC lắp đặt cho HTĐ miền Trung a Giới thiệu nút nguy hiểm Trên sở kết tính tốn Chương 03, ta xác định số nút yếu điện áp chế độ bình thường chế độ cố 500kV Thạnh Mỹ nút xung quanh khu vực Đề xuất phương án đặt SVC sau: - Phương án 1: Đặt nút 500kV Thạnh Mỹ - Phương án 2: Đặt nút 500kV Đà Nẵng - Phương án 3: Đặt nút 500kV Dốc Sỏi b Phương pháp tính tốn xác định vị trí, dung lượng SVC c Kết tính tốn dung lượng bù nút đề xuất Nhận xét: Trên sở kết tính tốn dung lượng bù cho SVC đặt nút 500kV Thạnh Mỹ, Đà Nẵng Dốc Sỏi nhận thấy để giữ điện áp nút 500kV khu vực miền Trung nằm giới hạn cho phép giải pháp chọn phương án lắp SVC nút 500kV Thạnh Mỹ hiệu 17 Để đảm bảo ổn định điện áp khu vực miền Trung giai đoạn đến năm 2025 từ kết ta nhận thấy rằng: (i) Chế độ vận hành bình thường, năm 2017 (min) cần tiêu thụ lượng công suất phản kháng 195.87 MVAr, năm 2020 (min) cần tiêu thụ lượng công suất phản kháng 200.40 MVAr, năm 2025 (min) cần tiêu thụ lượng công suất phản kháng 355.77 MVar; (ii) Chế độ cố N-1 đường dây 500kV Đà Nẵng - Thạnh Mỹ năm 2017 (max) cần bơm vào lượng công suất phản kháng 200.45 MVAr, năm 2020 (max) cần bơm vào lượng công suất phản kháng 312.28 MVAr năm 2025 (max) cần bơm vào lượng công suất phản kháng 436.82 MVar Như vậy, để đảm bảo điều chỉnh điện áp 1pu tất chế độ bình thường cố n-1, phụ tải cực đại cực tiểu phù hợp với gam công suất hãng giới luận văn đề xuất chọn dung lượng bù công suất phản kháng định mức cho SVC ± 450MVAr lắp đặt nút 500kV Thạnh Mỹ 4.2 Kiểm tra kết sau lắp đặt thiết bị svc 4.2.1 Đặt vấn đề 4.2.2 Tính tốn ổn định điện áp sau lắp đặt thiết bị SVC Hình 4.4 Biểu đồ điện áp nút 500kV khu vực miền Trung Nhận xét: Từ kết tính tốn cho thấy: Sau lắp đặt thiết 18 bị bù SVC-450 MVAr nút 500kV Thạnh Mỹ điện áp nút 500kV khu vực miền Trung chế độ vận hành bình thường cố N-1 nặng nề điều chỉnh dải cho phép đảm bảo yêu cầu vận hành quy định thông tư 25/2016/TT-BCT Bộ Cơng Thương 4.2.3 Phân tích ổn định điện áp sử dụng đặc tính P-V Q-V sau lắp đặt thiết bị SVC nút 500kV Thạnh Mỹ a Phân tích đặc tính P-V nút 500kV miền Trung - Giới hạn truyền tải độ dự trữ ổn định khu vực Kết tính toán phần mềm PSS/E cho ta kết Bảng 4.3 sau : Stt Chế độ vận hành Chế độ bình thường MBA 500kV PLK ĐD 500kV ĐKN-CB ĐD 500kV PLK– DL ĐD 500kV ĐN– HT ĐD 500kV ĐN–TM Giới hạn truyền tải (MW) 2017 2020 2025 2287 2644 1844 2250 2619 1931 2200 2488 1925 2132 2432 1885 2050 2438 1780 2243 2557 1990 Hệ số dự trữ P (Kp%) 2017 2020 2025 53.7 52.4 23.7 52.8 51.9 24.8 51.6 49.3 24.7 50 48.2 24.2 48.1 48.3 22.9 52.6 50.7 25.5 Nhận xét: Sau bù SVC-450MVAr nút 500kV Thạnh Mỹ Pgh tăng lên đáng kể chế độ vận hành bình thường (74,5÷175)MW, chế độ cố N-1 kết tăng thêm từ (75÷150)MW Theo Kdt nâng cao đáng kể, giai đoạn 2017-2020 trung bình khoảng 50% giai đoạn 2020-2025 phụ tải phát triển mạnh vào năm 2025 khu vực miền Trung, miền Nam Kdt khoảng 35,5% Như vậy, việc lắp đặt SVC-450MVAr nút 500kV Thạnh Mỹ góp phần nâng cao Pgh HTĐ Việt Nam nói chung HTĐ miền Trung nói riêng đảm bảo truyền tải hết lượng công suất dư thừa từ miền Bắc vào miền Nam - Độ dốc sụp đổ điện áp nút 19 Hình 4.5-4.8 Đặc tính P-V nút 500kV chế độ bình thường chế độ cố sau lắp đặt SVC Nhận xét: Từ đặc tính PV biểu đồ độ dốc sụp đổ điện áp khu vực miền Trung giai đoạn đến năm 2025 sau lắp đặt SVC-450 MVAr nút 500kV Thạnh Mỹ ta thấy độ dốc sụp đổ điện áp nút khu vực miền Trung giảm đáng kể: (i) Giai đoạn 2017-2020 độ dốc sụp đổ điện áp giảm khoảng 11,8 V/MW; (ii) Giai đoạn 2020-2025 giảm khoảng 5,6 V/MW Như vậy, việc lắp đặt SVC có hiệu làm tăng khả truyền tải cơng suất khu vực đảm bảo truyền tải hết lượng công suất dư thừa từ miền Bắc vào miền Nam b Phân tích đặc tính Q-V nút 500kV miền Trung Hình 4.9 Độ tăng độ dự trữ cơng suất phản kháng sau đặt SVC nút 500kV Thạnh Mỹ Nhận xét: Từ kết tính tốn phân tích đặc tính QV biểu đồ biểu thị độ tăng độ dự trữ công suất phản kháng nhận thấy 20 việc lắp đặt SVC-450 MVAr nút 500kV Thạnh Mỹ góp phần cải thiện độ dự trữ cơng suất phản kháng nút 500kV khu vực miền Trung, đặc biệt chế độ cố n-1 nút có độ tăng độ dự trữ công suất phản kháng lớn nút Pleiku, Pleiku2 Dốc Sỏi (tăng từ khoảng 73.99 MVAr đến 362.36 MVAr) 4.2.4 So sánh kết trước sau đặt thiết bị SVC a Điện áp chế độ phụ tải cực đại Kết tính tốn điện áp chế độ phụ tải cực đại trước sau lắp đặt thiết bị SVC-450MVAr thể Bảng 4.5: Tên nút Đà Nẵng Dốc Sỏi Thạnh Mỹ Pleiku Pleiku Đăk Nông Yaly Quảng Trị Vân Phong Krongbuk Điện áp chế độ phụ tải cực đại Umax-kV Năm 2017 Năm 2020 Năm 2025 Trƣớc Trƣớc Trƣớc Sau SVC Sau SVC Sau SVC SVC SVC SVC 503.75 505.05 503.95 505.90 508.20 511.05 502.85 504.25 503.05 505.20 499.90 503.25 488.05 500.00 460.9 498.45 451.00 499.45 510.05 511.70 507.35 509.95 503.05 507.70 509.55 511.25 506.8 509.55 502.80 507.55 503.65 504.80 499.7 501.45 503.90 506.35 511.50 513.00 509.00 511.40 504.45 508.75 496.75 499.60 515.45 515.70 503.90 506.25 b Giới hạn truyền tải khu vực Bảng So sánh giới hạn truyền tải trước sau lắp đặt thiết bị SVC Stt Chế độ vận hành Chế độ bình thường MBA 500kV PLK ĐD 500kV ĐKN-CB ĐD 500kV PLK– DL ĐD 500kV ĐN– HT ĐD 500kV ĐN–TM Giới hạn truyền tải (MW) Trƣớc SVC-450MVAr Sau SVC-450MVAr 2017 2020 2025 2017 2020 2025 2212 2468 1837 2287 2644 1844 2175 2468 1918 2250 2619 1931 2125 2337 1906 2200 2488 1925 2031 2281 1875 2132 2432 1885 1906 2256 1775 2050 2438 1780 2168 2450 1787 2243 2557 1990 21 c Độ dự trữ công suất tác dụng Bảng 4.7 So sánh độ dự trữ CSTD trước sau lắp đặt thiết bị SVC Stt Chế độ vận hành Chế độ bình thường MBA 500kV PLK ĐD 500kV ĐKN-CB ĐD 500kV PLK– DL ĐD 500kV ĐN– HT ĐD 500kV ĐN–TM Hệ số dự trữ công suất tác dụng (Kp%) Trƣớc SVC-450MVAr Sau SVC-450MVAr 2017 2020 2025 2017 2020 2025 51.9 48.9 23.5 53.7 52.4 23.7 51.0 48.9 24.5 52.8 51.9 24.8 49.8 46.3 24.4 51.6 49.3 24.7 47.6 45.2 24.0 50 48.2 24.2 44.7 44.7 22.7 48.1 48.3 22.9 50.8 48.5 22.9 52.6 50.7 25.5 d Độ dự trữ công phản kháng Bảng So sánh độ dự trữ CSTD trước sau lắp đặt thiết bị SVC Tên nút Đà Nẵng Dốc Sỏi Pleiku Pleiku Đăk Nông Yaly Quảng Trị Vân Phong Krongbuk Độ dự trữ công suất phản kháng Q (MVAr) Năm 2017 Năm 2020 Năm 2025 Trƣớc SVC Sau SVC Trƣớc SVC Sau SVC Trƣớc SVC Sau SVC 1.563 1.649 1.677 1.742 1.849 2.008 1.577 1.688 1.680 1.754 1.900 2.180 2.813 3.165 2.541 2.696 2.988 3.348 2.749 3.103 2.506 2.662 2.961 3.324 2.214 2.362 1.922 2.018 2.128 2.248 2.393 2.680 2.246 2.375 2.403 2.674 1.422 1.551 2.259 2.272 3.516 3.762 4.5 Kết luận Qua tính toán đề xuất giải pháp nâng cao ổn định điện áp nút 500kV khu vực miền Trung giai đoạn đến năm 2025, kết chọn thiết bị SVC với dung lượng QSVC= ± 450MVAr lắp đặt nút 500kV Thạnh Mỹ Kết tính tốn phân tích chế độ vận hành trước sau đặt SVC nút 500kV Thạnh Mỹ cho thấy: - Điện áp nút khu vực chế độ vận hành bình thường chế độ cố N-1 nằm giới hạn cho phép; - Giới hạn truyền tải khu vực tăng lên đáng kể chế độ vận hành bình thường (74,5÷175)MW chế độ cố N-1 22 (75÷150)MW; Độ dự trữ công suất tác dụng nâng cao, giai đoạn 2017-2020 trung bình khoảng 50% giai đoạn 2020-2025 mà phụ tải phát triển mạnh vào năm 2025 khu vực miền Trung miền Nam độ dự trữ nâng lên trung bình khoảng 35% Với giới hạn truyền tải khu vực nâng lên phát huy thêm lượng công suất dư thừa khu vực Miền Bắc có nhu cầu truyền tải vào Miền Trung cung cấp cho Miền Nam làm tăng tính vận hành kinh tế hệ thống điện; - Độ dự trữ công suất phản kháng khu vực cải thiện đáng kể, đặc biệt chế độ cố N-1 nút có độ tăng độ dự trữ công suất phản kháng lớn nút Pleiku, Pleiku2 Dốc Sỏi (tăng từ khoảng 73.99 MVAr đến 362.36 MVAr) điều đảm bảo ổn định điện áp mà công suất phụ tải khu vực tăng lên tương lai Chính kết đạt nêu trên, nhận thấy việc ứng dụng công nghệ FACTS hệ thống điện mang lại lợi ích to lớn, đặc biệt lợi ích giữ ổn định điện áp nút, tăng độ tin cậy cung cấp điện, giảm dao động hệ thống điện tăng tính linh hoạt vận hành KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Ổn định điện áp vấn đề quan trọng cần quan tâm đánh giá khâu quy hoạch thiết kế vận hành hệ thống điện Việt Nam Việc đánh giá phân tích biến động điện áp, tìm điểm yếu hệ thống có biện pháp cải thiện phân bố điện áp đường dây, giảm nguy gây ổn định điện áp tan rã lưới điện Qua kết tính tốn phân tích chế độ vận hành hệ thống điện 500kV miền Trung ta nhận thấy: - Chế độ vận hành bình thường, điện áp nút 500kV khu vực miền Trung giao động từ (0.95 - 1.051)pu, nút 500kV Đà Nẵng, Dốc Sỏi Thạnh Mỹ nút yếu khu 23 vực đặc biệt nút 500kV Thạnh Mỹ có điện áp cao chế độ phụ tải cực tiểu vào năm 2025 1,051pu (525.5kV); Trong trường hợp cố N-1 đường dây 500kV Đà Nẵng - Thạnh Mỹ giai đoạn 20202025 mà nhu cầu phụ tải tăng lên cao làm điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ giảm mạnh 0.936pu (468 kV), thấp điện áp vận hành cho phép Như vậy, qua khảo sát điện áp nút 500kV chế độ làm việc bình thường chế độ cố N-1 nhận thấy nút 500kV Đà Nẵng, Dốc Sỏi, Thạnh Mỹ nút yếu khu vực, nút 500kV Thạnh Mỹ có điện áp biến động lớn nằm phạm vi cho phép vận hành, độ lệch điện áp lớn khoảng 57.5kV - Khảo sát đặc tính P-V chế độ bình thường chế độ cố N-1, ta thấy độ dốc sụp đổ điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ lớn đạt 30.7 V/MW tiếp đến nút 500kV Đà Nẵng đạt 26.5 V/MW nút 500kV Dốc Sỏi đạt 25.5 V/MW Như ta nhận thấy nút 500kV Thạnh Mỹ, Đà Nẵng Dốc Sỏi nút nguy hiểm dễ gây sụp đổ điện áp làm ổn định hệ thống điện - Khảo sát đặc tính Q-V độ dự trữ cơng suất phản kháng nút 500kV Thạnh Mỹ thấp khu vực với Qdt = 654.01MVAr, tiếp đến nút 500kV Dốc Sỏi với Qdt = 1.182 MVAr nút 500kV Đà Nẵng với Qdt = 1.530 MVAr Như ta nhận thấy nút 500kV Thạnh Mỹ, Đà Nẵng Dốc Sỏi nút có độ dự trữ CSPK yếu khu vực dễ gây ổn định điện áp hệ thống điện Từ tính tốn phân tích nêu ta nhận thấy điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ nút yếu nguyên nhân dẫn đến ổn định điện áp hệ thống điện có biến động hệ thống hệ thống tăng công suất truyền tải lên cao tiếp đến nút 500kV Dốc Sỏi, Đà Nẵng Để nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống 24 điện miền Trung luận văn phân tích từ lựa chọn giải pháp sử dụng thiết bị FACTS mà cụ thể thiết bị SVC Việc ứng dụng công nghệ FACTS hệ thống điện mang lại lợi ích to lớn, đặc biệt lợi ích giữ ổn định điện áp nút, tăng độ tin cậy cung cấp điện giảm dao động hệ thống điện Sau tính tốn phân tích tìm vị trí dung lượng bù cho thiết bị SVC số nút hệ thống tác giả chọn nút lắp đặt thiết bị SVC nút 500kV Thạnh Mỹ với dung lượng QSVC= ± 450MVAr Khi áp dụng giải pháp đề xuất kết tiêu ổn định điện áp cải thiện đáng kể, cụ thể: (i) điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ nặng nề trước đặt SVC 468kV, sau đặt SVC cải thiện đến giá trị 500kV; (ii) độ dốc sụp đổ điện áp nút 500kV Thạnh Mỹ nặng nề trước đặt SVC 30.7 V/MW, sau đặt SVC giảm 24.4 V/MW; (iii) độ dự trữ công suất tác dụng tăng lên khoảng 5%; (iv) độ dự trữ công suất phản kháng khu vực tăng lên đến 362,6 MVAr sau đặt SVC làm nâng cao ổn định HTĐ đảm bảo vận hành tin cậy, an toàn Với kết nêu mang lại hiệu cao nâng cao độ tin cậy hệ thống điện 500kV miền Trung chế độ làm việc giai đoạn đến năm 2025 Các nút lân cận vị trí đặt SVC có mức điện áp nằm phạm vi cho phép chế độ bình thường cố N-1 Kiến nghị Từ phân tích kết trên, mở rộng đánh giá ổn định điện áp cho lưới 500kV khu vực miền Bắc miền Nam để đưa giải pháp cần thiết khắc phục tình trạng gây áp áp cho chế độ vận hành nhằm bảo đảm chất lượng, tin cậy an toàn hệ thống điện ... pháp nhằm nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống điện CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP Ở HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG GIAI ĐOẠN ĐẾN NĂM 2025 4.1 Giải pháp nâng cao ổn định. .. chọn đề tài Nghiên cứu, tính tốn lắp đặt thiết bị bù để nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống điện 500kV khu vực miền trung giai đoạn đến năm 2025 Mục đích nghiên cứu Mục tiêu là: Tính tốn, lựa... bù hợp lý nút 500kV khu vực miền Trung để nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống điện 500kV Việt Nam Các nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu Hệ thống điện miền Trung Việt Nam giai đoạn đến năm 2025