Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện

Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện là một trong những nhiệm vụ đặcbiệt quan trọng trong vận hành hệ thống điện. Mục tiêu của việc điều chỉnh điện ápnhằm đảm bảo:. Chất lượng điện năng cung cấp cho các thiết bị điện tức là điện áp đặttrên các thiết bị nằm trong giới hạn cho phép. Cả thiết bị điện trênlưới cũng như thiết bị dùng điện của khách hàng đều được thiết kế đểvận hành trong một dải điện áp nhất định.. Sự ổn định hệ thống điện trong trường hợp bất thường và sự cố.. Hiệu quả kinh tế trong vận hành. Giảm tối thiểu tổn thất điện năng vàtổn thất điện áp.Tại sao phải điều chỉnh điện áp ? Các nguyên tắc điều chỉnh điện áp ? Các công cụ điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện ? Các biện pháp điều chỉnh điện áp ?

Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 P U1U sin  r X L  XC (1.1) ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -1- Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 MỤC LỤC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1 Khái niệm điều chỉnh điện áp hệ thống điện 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Phát tiêu thụ công suất phản kháng 1.3 Phương tiện điều chỉnh điện áp 1.4 Phương pháp điều chỉnh điện áp 14 1.5 Tối ưu trào lưu công suất 17 Thực trạng điện áp điều chỉnh điện áp hệ thống điện Việt nam 21 2.1 Giới thiệu chung 21 2.2 Quy định điều chỉnh điện áp HT điện Việt Nam 21 2.4 Đánh giá chung tình trạng điện áp HT điện Việt Nam 30 2.5 Kết luận 33 Tài liệu tham khảo 35 Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -2- Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Khái niệm điều chỉnh điện áp hệ thống điện 1.1 Giới thiệu chung Điều chỉnh điện áp hệ thống điện nhiệm vụ đặc biệt quan trọng vận hành hệ thống điện Mục tiêu việc điều chỉnh điện áp nhằm đảm bảo: Chất lượng điện cung cấp cho thiết bị điện tức điện áp đặt thiết bị nằm giới hạn cho phép Cả thiết bị điện lưới thiết bị dùng điện khách hàng thiết kế để vận hành dải điện áp định Sự ổn định hệ thống điện trường hợp bất thường cố Hiệu kinh tế vận hành Giảm tối thiểu tổn thất điện tổn thất điện áp Ta biết tổn thất điện áp điểm hệ thống điện xác định theo công thức sau: U  RP  QX PX  QR  j U U (1) U - điện áp điểm đầu P, Q - công suất tác dụng công suất phản kháng điểm Trên lưới chủ yếu đường dây không nên thành phần X >> R, để đơn giản bỏ qua thành phần R Biểu thức (1) viết lại sau: U  QX PX  j U U Vì thực tế góc  (góc lệch điện áp đầu) nhỏ (  3-5o) nên biên độ độ lệch điện áp phụ thuộc chủ yếu vào thành phần điểm phụ thuộc chủ yếu vào thành phần Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia QX góc lệch pha điện áp U PX U -3- Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Hay nói cách khác công suất phản kháng truyền đường dây ảnh hưởng trực tiếp đến chênh lệch độ lớn điện áp đầu Còn cơng suất tác dụng truyền đường dây định độ lệch pha điện áp đầu Vậy điều chỉnh điện áp điều chỉnh trào lưu công suất phản kháng hệ thống Độ lệch điện áp biểu diễn sơ đồ véc tơ hình U1 U  IX U2 PX U IR I Hình - Sơ đồ véc tơ độ lệch điện áp Việc đảm bảo điện áp giới hạn phức tạp phụ tải hệ thống điện phân bố rải rác thay đổi liên tục dẫn đến việc yêu cầu công suất phản kháng lưới truyền tải thay đổi theo Ngược với vấn đề điều chỉnh tần số hệ thống điện, điều chỉnh chung toàn hệ thống, điều chỉnh điện áp mang tính chất cục 1.2 Phát tiêu thụ công suất phản kháng Máy phát điện Máy phát điện phát tiêu thụ công suất phản kháng việc thay đổi giá trị dòng điện kích từ máy phát Giới hạn khả phát tiêu thụ công suất phản kháng thể hình Máy phát phát cơng suất phản kháng dòng kích từ lớn (q kích thích) tiêu thụ cơng suất phản kháng dòng kích từ nhỏ (thiếu kích thích) Tất máy phát có trang bị hệ thống tự động điều chỉnh kích từ (Automatic Voltage Control - AVR) nhằm giữ cho điện áp đầu cực máy phát không đổi giá trị đặt trước phụ tải hệ thống thay đổi Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -4- Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 MW Giới hạn tuabin Giới hạn dòng stator Giới hạn ổn định tĩnh Giới hạn dòng kt Hình Đặc tính P - Q máy phát điện MVar Đường dây không: Đường dây khơng phát tiêu thụ cơng suất phản kháng tuỳ thuộc vào dòng tải Để sinh điện trường cần có lượng C0U để sinh từ trường cần có lượng L0 I Năng lượng điện trường gần không đổi U thay đổi ít, lượng từ trường phụ thuộc vào I trạng thái cân 1 ta có: C0U  L0 I (ở I dòng tải công suất truyền đường 2 dây công suất tự nhiên Ptn  L0 U2 , với Z c  tổng trở sóng) Nếu công C0 Zc suất tải đường dây nhỏ cơng suất tự nhiên giá trị I nhỏ nên công suất phản kháng điện dung đường dây sinh lớn tổn thất công suất phản kháng điện cảm, có dòng điện dung từ nguồn đến làm cho điện áp đường dây cao đầu nguồn tức đường dây phát công suất phản kháng Ngược lại công suất tải cao công suất tự nhiên, công suất phản kháng đường dây sinh không đủ bù vào tổn thất cơng suất phản kháng đường dây, có dòng điện điện cảm chạy từ nguồn vào đường dây làm cho điện áp đường dây thấp so với điện áp đầu nguồn tức đường dây tiêu thụ công suất phản kháng Cáp ngầm: Dung dẫn cao nên tải tự nhiên cao, chế độ vận hành bình thường lượng cơng suất phản kháng sinh thường cao tổn thất đường dây Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -5- Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Máy biến áp: Thường xuyên tiêu thụ công suất phản kháng chế độ, lại có khả điều chỉnh trào lưu công suất phản kháng Phụ tải: Thường nguồn tiêu thụ công suất phản kháng, việc tiêu thụ thay đổi liên tục ngày khác mùa năm Phụ tải phản pháng chủ yếu gồm ba thành phần: Dòng điện từ hóa động khơng đồng Trường tản động không đồng Tổn thất công suất phản kháng máy biến áp đường dây Hai thành phần đầu chiếm khoảng 60% toàn phụ tải phản kháng Các thành phần chủ yếu phụ thuộc vào công suất động không đồng mức độ mang tải động Thành phần thứ ba phụ thuộc vào phụ tải lưới điện, phụ thuộc vào công suất phụ tải tác dụng phản kháng tổng toàn hệ thống Tiêu thụ công suất phản kháng tải ảnh hưởng đến điện áp Tải với hệ số cos thấp làm giảm điện áp lưới truyền tải Hệ số cos số loại phụ tải điển hình cho bảng sau: Loại tải cos Động công nghiệp lớn 0.89 Động công nghiệp nhỏ 0.83 Máy lạnh 0.84 Máy rửa bát 0.99 Máy bơm 0.81 Máy giặt 0.65 Ti vi 0.77 Máy sấy lò xo Đèn huỳnh quang 0.9 Đèn sợi đốt Bảng Hệ số cos số loại phụ tải điển hình Thơng thường phụ tải phản kháng lớn vào thời điểm cực đại phụ tải cơng nghiệp có nhiều động không đồng Tuy nhiên cực đại phụ tải phản Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -6- Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 kháng xảy vào thấp điểm hệ thống tổn thất công suất phản kháng hệ thống điện tăng lên cao Các thiết bị bù: Các thiết bị bù trang bị hệ thống điện nhằm phát tiêu thụ công suất phản kháng điều chỉnh cân công suất phản kháng toàn hệ thống điện 1.3 Phương tiện điều chỉnh điện áp Các máy phát điện phương tiện điều chỉnh điện áp Bộ AVR điều chỉnh dòng kích từ để giữ điện áp đầu cực máy phát giá trị mong muốn Ngồi có phương tiện khác bổ xung để tham gia vào việc điều chỉnh điện áp Các thiết bị dùng cho mục đích chia làm loại sau: (i) Nguồn công suất phản kháng: máy phát, tụ bù ngang, kháng bù ngang, máy bù đồng thiết bị bù tĩnh (SVC - Static Var Compensator) (ii) Bù điện kháng đường dây tụ bù dọc (iii) Điều chỉnh nấc phân áp máy biến áp (thay đổi trào lưu vô công qua máy biến áp) Các thiết bị bù dùng để điều chỉnh điện áp mô tả chi tiết Kháng bù ngang Tác dụng kháng bù ngang (KBN) để bù điện dung đường dây sinh Kháng bù ngang có tác dụng chống áp đường dây chế độ tải nhẹ hở mạch Kháng bù ngang thường dùng cho đường dây dài siêu cao áp khơng dòng điện điện dung sinh thường lớn Tính tốn đường dây dài với thơng số phân bố rải thấy dạng điện áp đường dây chế độ hở mạch đầu cuối có đặt KBN cuối đường dây sau: Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -7- Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 kV km Hình - Điện áp đường dây dài chế độ hở mạch Trong đó: - đường dây hở mạch - đường dây hở mạch có đặt kháng bù cuối - đường dây hở mạch có đặt kháng bù Kháng bù ngang có tác dụng chống điện áp thao tác Kháng nối trực tiếp vào đường dây qua máy cắt Lựa chọn có/khơng sử dụng máy cắt nối kháng vào đường dây phải thơng q tính tốn kinh tế - kỹ thuật Kháng cố định đường dây phải đảm bảo chống áp chế độ non tải đồng thời phải đảm bảo không bị sụt áp chế độ tải nặng Cấu tạo kháng gần giống máy biến áp có cuộn dây cho pha Ngồi kháng bù ngang bao gồm thêm cuộn dây trung tính để hạn chế dòng ngắn mạch chạm đất Người ta thiết kế kháng bù ngang điều chỉnh nấc tải (thay đổi dung lượng kháng) Tụ bù ngang Tụ bù ngang (TBN) dùng để tăng cường công suất phản kháng cho hệ thống điện làm tăng điện áp cục TBN đa dạng kích cỡ phân bố toàn hệ thống với dung lượng khác Ưu điểm TBN giá thành thấp, linh hoạt lắp đặt vận hành Nhược điểm công suất phản kháng tỷ lệ với Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -8- Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 U2 bình phương điện áp Qc  , điện áp thấp cần nhiều cơng suất phản kháng Xc công suất phát bị giảm Trong lưới phân phối, tụ bù ngang dùng để tăng cos phụ tải, tức đảm bảo đủ công suất phản kháng cho phụ tải nơi tiêu thụ thay phải truyền vô công từ lưới đến Các TBN lưới phân phối đóng cắt nhờ thiết bị tự động tuỳ thuộc vào thời gian, giá trị điện áp Trong lưới truyền tải, tụ bù ngang dùng để giảm tổn thất truyền tải đảm bảo điện áp điểm nút phạm vi cho phép chế độ tải TBN nối trực tiếp vào điện áp cao nối vào cuộn thứ MBA Các TBN đấu cứng đóng cắt tuỳ thuộc vị trí Việc lựa chọn vị trí đặt tụ dung lượng bù cần phải tính tốn chương trình phân bố tơí ưu trào lưu cơng suất (OPF - Optimal Power Flow) nói đến sau Tụ bù dọc Tụ bù dọc (TBD) đặt nối tiếp đường dây để bù điện kháng đường dây Tức làm giảm điện kháng điểm dẫn đến tăng khả truyền tải giảm tổn thất truyền tải Công suất truyền tải đường dây là: Ptruyen _ tai  U1U sin  X X = XL - Xc, có tụ, X giảm dẫn đến khả tải đường dây UU Pmax  tăng lên X Mặt khác, với mức tải cố định, giảm X dẫn đến giảm sin hay giảm , làm tăng độ ổn định Tác dụng chứng minh hình Tụ bù dọc có nhược điểm dòng ngắn mạch qua tụ lớn nên cần có thiết bị bảo vệ tụ có ngắn mạch đường dây (ví dụ khe hở phóng điện ) Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia -9- Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Pmax Ptải 1  Hình Tác dụng tăng độ ổn định TBD Tụ bù dọc có tác dụng cải thiện phân bố điện áp đường dây dài siêu cao áp Tuỳ theo tính chất dòng đường dây (cảm hay dung) mà điện áp qua tụ tăng hay giảm Trong chế độ tải nặng, tụ bù dọc có tác dụng tốt việc tăng điện áp cuối đường dây, giảm tổn thất truyền tải Sơ đồ véc tơ điện áp đường dây có TBD sau: U1 U1 XL Xc U2 IXL U2’ I a) Đường dây có TBD tải I(XL-XC) U2 U1 I I(XL-XC) I U2’ Tải dung U2 Tải cảm Hình 5- Sơ đồ véc tơ điện áp đường dây có tụ Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 10 - Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Thực trạng điện áp điều chỉnh điện áp hệ thống điện Việt nam 2.1 Giới thiệu chung Từ năm 1994, sau hồn thành đóng điện đưa đường dây liên kết 500 kV vào vận hành, hệ thống điện Việt Nam coi thể thống gồm miền liên kết với qua hệ thống điện 500 kV Nguồn điện: Các nguồn điện hệ thống điện Việt Nam đa dạng Chiếm tỷ trọng cao thuỷ điện (chiếm 35,3% cơng suất đặt tồn hệ thống tính đến tháng năm 2005), tua bin khí (26,8%), đến nhiệt điện chạy than (10,8%), nhiệt điện chạy dầu (1,7%), nhà máy BOT IPP 21.5% Ngoài có thuỷ điện nhỏ, điesel Lưới điện: Lưới điện Việt Nam đa dạng cấp điện áp Cấp truyền tải siêu cao áp: 500 kV Cấp truyền tải miền (cao áp): 220 kV, 110 kV, 66 kV Cấp phân phối (trung áp): 35 kV, 22 kV, 15 kV, 10 kV, kV Hạ áp: 220 V Phụ tải: Phụ tải sinh hoạt chiếm tỷ trọng lớn theo báo cáo tổng kết năm 2003 Tổng công ty Điện lực Việt Nam (EVN), phụ tải sinh hoạt chiếm 49%, tiếp đến thành phần công nghiệp xây dựng chiếm 40.4%, thương nghiệp khách sạn chiếm 4.9%, nông lâm nghiệp thuỷ sản chiếm 1.9%, hoạt động lại chiếm 3.8% Nội dung phần sau: mục trình bày qui định điều chỉnh điện áp hệ thống điện Việt Nam Đây tóm tắt mục điều chỉnh điện áp dự thảo qui trình xử lý cố hệ thống điện Sau mục giới thiệu phương tiện điều chỉnh điện áp có Đánh giá chung thực trạng vấn đề điện áp điều chỉnh điện áp hệ thống điện Việt Nam tóm tắt mục Mục cuối nhận xét kết luận 2.2 Quy định điều chỉnh điện áp HT điện Việt Nam (Tóm tắt Quy định tạm thời điều chỉnh điện áp trạm 500kV, 220kV) Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 21 - Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 I Nguyên tắc chung huy động nguồn công suất phản kháng Thay đổi nguồn công suất phản kháng vận hành máy phát, máy bù đồng bộ, thiết bị bù tĩnh theo thứ tự từ gần đến xa điểm thiếu, thừa vô công; Huy động thêm nguồn cơng suất phản kháng dự phòng lại hệ thống điện áp thấp, cắt bớt tụ bù tĩnh điện áp cao; Phân bổ lại trào lưu công suất hệ thống điện; Điều chỉnh nấc máy biến áp cho phù hợp với qui định thiết bị Có quyền thay đổi biểu đồ điện áp cho phù hợp với tình hình thực tế (có xét giới hạn cho phép thiết bị ); Hạn chế tối đa việc truyền công suất phản kháng qua cấp điện áp II Nguyên tắc điều chỉnh điện áp Đảm bảo điện áp giới hạn cho phép, không gây áp nguy hiểm cho thiết bị hệ thống điện Quốc gia; Đảm bảo tối thiểu chi phí vận hành tổn thất; Đảm bảo tối ưu thao tác điều khiển III Phân cấp điều chỉnh điện áp (tạm thời) Cấp điều độ hệ thống điện Quốc gia chịu trách nhiệm điều chỉnh điện áp lưới điện 500kV; 220kV trạm 500 kV, điện áp NMĐ thuộc quyền điều khiển Cấp điều độ hệ thống điện miền điều chỉnh điện áp hệ thống điện thuộc quyền điều khiển cho phù hợp với giới hạn qui định IV Quy định điện áp nút (tạm thời) Quy định mức điện áp nút theo phụ lục kèm theo Quy định phân chia khoảng thời gian ngày sau: Giờ thấp điểm (Min): 23h-5h Giờ trung bình (Med): 6h-9h, 12h-17h, 21h-23h Giờ cao điểm (Max): 10h-11h, 18h-20h Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 22 - Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 (Tóm tắt dự thảo qui trình xử lý cố hệ thống điện Việt Nam - phần điều chỉnh điện áp) Điều 1: Quy định giới hạn điều chỉnh điện áp cho thiết bị sau: Máy phát điện, máy bù đồng a) Khi làm việc với công suất cos định mức, độ chênh lệch điện áp cho phép 5% so với điện áp định mức b) Trường hợp điện áp thấp 5% máy phát bị tải, nhà máy khơng tự động giảm kích từ làm giảm điện áp Trường hợp trưởng ca nhà máy phải báo cáo tình hình vận hành cho cấp điều độ có quyền điều khiển Máy biến áp lực a) Trong điều kiện vận hành bình thường: b) c)  Cho phép máy biến áp vận hành với điện áp cao định mức đầu phân áp tương ứng lâu dài 5%, phụ tải không phụ tải định mức 10% phụ tải không 0,25 phụ tải định mức;  Cho phép máy biến áp vận hành với điện áp cao định mức đầu phân áp tương ứng ngắn hạn 10% (dưới ngày đêm), phụ tải không phụ tải định mức; Trong điều kiện cố  Các máy biến áp tăng hạ áp, máy biến áp tự ngẫu điểm trung tính khơng có đầu phân áp khơng nối với máy biến áp điều chỉnh phép làm việc lâu dài với điện áp cao điện áp định mức 10% phụ tải không phụ tải định mức  Đối với máy biến áp tự ngẫu điểm trung tính khơng có đầu phân áp nối với máy biến áp điều chỉnh nối tiếp, mức tăng điện áp cho phép xác định theo số liệu nhà chế tạo Khi điện áp vận hành vượt trị số chỉnh định bảo vệ áp mà bảo vệ không tác động vượt 20% so với điện áp định mức đầu phân áp tương ứng khơng có bảo vệ q áp, nhân viên vận Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 23 - Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 hành phải thực tách máy biến áp khỏi vận hành để tránh hư hỏng Điện áp điểm đo đếm cấp cho khách hàng: a) Trong điều kiện lưới điện ổn định điện áp điểm đo đếm cấp cho khách hàng phép dao động khoảng 5% so với điện áp định mức với điều kiện khách hàng phải đảm bảo cos0,85 thực biểu đồ phụ tải thoả thuận hợp đồng b) Trong trường hợp lưới điện chưa ổn định, điện áp phép dao động từ +5% đến -10% so với điện áp danh định Điều 2: Những giới hạn điều chỉnh điện áp xác định theo : Giá trị điện áp lớn cho phép thiết bị vận hành lâu dài theo qui định nhà chế tạo; Giá trị điện áp nhỏ cho phép vận hành lâu dài phải đảm bảo an toàn cho hệ thống tự dùng nhà máy điện, đảm bảo mức dự phòng ổn định tĩnh HT điện đường dây có liên quan (giới hạn vào kết qủa tính tốn chế độ vận hành HT điện mà qui định riêng điều lệnh) Giá trị điện áp đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng Điều 3: Nguyên tắc điều chỉnh điện áp hệ thống điện: Điều 4: Đảm bảo điện áp giới hạn cho phép, không gây áp nguy hiểm cho phần tử HT điện; Đảm bảo tối thiểu chi phí vận hành tổn thất; Đảm bảo tối ưu thao tác điều khiển Các phương tiện điều chỉnh điện áp hệ thống điện chia thành nhóm sau: Nguồn công suất phản kháng: máy phát, tụ bù ngang, kháng bù ngang, máy bù đồng thiết bị bù tĩnh (SVC - Static Var Compensator) Thay đổi thông số đường dây: tụ bù dọc Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 24 - Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Thay đổi trào lưu công suất phản kháng: nấc phân áp máy biến áp, máy biến áp nối tiếp Điều 5: Qui định phân cấp điều chỉnh điện áp sau : ĐĐQG chịu trách nhiệm tính tốn điều chỉnh điện áp lưới điện 500kV; tính tốn qui định điện áp số nút thuộc lưới điện 220 kV ĐĐM vào mức điện áp điểm nút ĐĐQG quy định để tính tốn điều chỉnh điện áp hệ thống điện thuộc quyền điều khiển cho phù hợp với giới hạn quy định Điều độ lưới điện phân phối vào mức điện áp điểm nút ĐĐM qui định để tính tốn điều chỉnh điện áp lưới phân phối phù hợp với giới hạn quy định Điều 6: Lập biểu đồ điện áp Biểu đồ điện áp lập xuất phát từ việc đảm bảo điện áp cần thiết cho khách hàng có tính đến chế độ làm việc tối ưu khả điều chỉnh HT điện Quốc gia Biểu đồ điện áp nút kiểm tra phải lập lần quý có thay đổi lớn nguồn, lưới tải Điều 7: Căn vào vào phân cấp điều chỉnh điện áp, trung tâm điều độ tính tốn quy định biểu đồ điện áp cho nút kiểm tra Các nút kiểm tra lựa chọn cho điện áp nút đặc trưng cho điện áp khu vực cần điều chỉnh Điều 8: Khi điện áp nút dao động giới hạn quy định biểu đồ, KS điều hành hệ thống điện Quốc gia, KS điều hành hệ thống điện miền ĐĐV lưới điện phân phối phải phối hợp điều chỉnh để khôi phục điện áp biểu đồ quy định Điều 9: Các biện pháp thực để đưa điện áp giới hạn cho phép: Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 25 - Công ty nhiệt điện Na Dương      Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Thay đổi nguồn công suất phản kháng vận hành máy phát, máy bù đồng theo thứ tự từ gần đến xa điểm thiếu/thừa vô công; Huy động thêm nguồn công suất phản kháng dự phòng lại hệ thống điện áp thấp, cắt bớt tụ bù tĩnh điện áp cao; Phân bổ lại trào lưu công suất HT điện; Điều chỉnh nấc máy biến áp cho phù hợp với qui định thiết bị Có quyền thay đổi biểu đồ điện áp cho phù hợp với tình hình thực tế (có xét giới hạn cho phép thiết bị); Cắt phụ tải nút có điện áp thấp (theo thứ tự ưu tiên duyệt) Các phụ tải cắt thời gian cố điện áp thấp đóng lại theo lệnh cấp điều độ lệnh cắt 2.3 Các phương tiện điều chỉnh điện áp Máy phát điện: Về nguyên tắc, tất máy phát có khả phát tiêu thụ công suất phản kháng Nhưng thực tế, nhiều tổ máy khơng có khả tiêu thụ công suất phản kháng khả tiêu thụ công suất phản kháng thấp nhiều lần so với thiết kế tổ máy Ialy, Phú Mỹ, Hàm Thuận, Đa Mi, Bà Rịa, Một số tổ máy khác khơng có khả phát cơng suất phản kháng thiết kế tổ máy Phú Mỹ 2, Phả lại 2, Hàm Thuận, Đa Mi, Các tổ máy có khả điều chỉnh cơng suất phản kháng tốt gồm có Hòa Bình Trị An Các tổ máy thủy điện có trang bị hệ thống chuyển bù chế độ tổ máy có dải điều chỉnh cơng suất phản kháng lớn Một số nhà máy không chuyển bù gồm có Đa Nhim, Thác Mơ, Vĩnh Sơn, Hàm Thuận - Đa Mi (cơng suất hệ thống khí nén thấp) Ngoài nguyên nhân ảnh hưởng điện áp lưới đến khả phát tiêu thu cơng suất phản kháng thân thiết bị tổ máy làm hạn chế khả điều chỉnh Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 26 - Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Bảng 3.- Tổng khả phát tiêu thụ Q thực tế máy phát điện tải định mức (Tài liệu: Số liệu vận hành Điều độ QG, cập nhật đến tháng 6/2005) Toàn hệ thống Miền Bắc Miền Trung Miền Nam Tổng khả phát Q (MVar) Tổng khả hút Q (MVar) 5270 1847 463 2960 -1950 -880 -160 -910 Thực tế khơng thể tận dụng tồn nguồn cơng suất phản kháng nêu Vì yêu cầu phát tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ thuộc vào điện áp cục khu vực, khác với điều chỉnh tần số (mang tính chất chung tồn hệ thống), ta khơng thể dùng lượng công suất phản kháng nguồn xa với nút điều chỉnh để điều chỉnh điện áp nút Ví dụ: điện áp Cần Thơ thấp thiếu cơng suất phản kháng, Trị An khả phát cơng suất phản kháng, việc tăng công suất phản kháng phát Trị An ảnh hưởng không đáng kể đến điện áp Cần Thơ đồng thời việc tăng công suất phản kháng Trị An bị hạn chế điện áp Trị An khu vực lân cận cao Ngồi ra, thời điểm, có số tổ hợp máy phát định tham gia vận hành Các máy lại trạng thái sửa chữa dự phòng, nguồn vơ cơng khơng khai thác Máy bù đồng bộ: Trong hệ thống điện Việt Nam có máy bù đồng Hiện máy bù hệ thống gồm: - máy phát ng Bí bị hỏng phần tuabin chuyển thành máy bù Công suất bù x 11 MVar Máy cung cấp thêm công suất phản kháng cho lưới 35 kV địa phương Máy đưa lên 110 kV - máy bù trạm Cần Thơ (2x9.5 MVAr) Bù cho cấp điện áp 66kV Tụ bù ngang: Các tụ bù ngang hệ thống loại không điều chỉnh Hầu hết tụ bù ngang đặt phân bố rải hệ thống cấp điện áp khác Các tụ lớn đặt cấp điện áp cao nút hạn chế đóng cắt Các tụ nhỏ phân bố rải gần phụ tải Ngồi có thiết bị bù thân hộ tiêu thụ Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 27 - Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Tổng công suất bù ngang tụ đặt cấp điện áp hệ thống tóm tắt bảng Bảng Tổng công suất tụ bù ngang hệ thống điện Tổng dung lượng bù ngang (MVar) 110 & 66 kV Lưới trung áp Toàn hệ thống 1329 661 Bắc Trung Nam 701 283 128 191 500 187 (Nguồn: số liệu vận hành Trung tâm Điều độ Miền, cập nhật đến tháng 6/2005) Kháng bù ngang tụ bù dọc hệ thống điện 500 kV: Phối hợp vận hành kháng bù ngang tụ bù dọc lưới điện 500 kV đảm bảo: - Điện áp toàn lưới điện 500 kV nằm giới hạn cho phép chế độ vận hành bình thường phóng điện khơng tải đường dây cố - Nâng cao ổn định vận hành hệ thống qua việc tăng giới hạn truyền tải - Giảm tổn thất lưới điện 500 kV - Cải thiện phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây Phân bố điện áp đường dây tuỳ thuộc vào chế độ vận hành hay trào lưu công suất phản kháng đường dây Đối với đường dây 500 kV, công suất phản kháng đường dây sinh lớn Tại chế độ, đường dây 500 kV có vài điểm phân cơng suất phản kháng Tại điểm điện áp đường dây cao công suất phản kháng từ điểm đổ đầu đường dây Hình vẽ minh hoạ phân bố điện áp đường dây 500 kV chế độ vận hành toàn hệ thống (cao thấp điểm) ảnh hưởng tụ kháng đến phân bố điện áp thể hình Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 28 - Công ty nhiệt điện Na Dương H Bình Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 H Tĩnh Đ Nẵng Pleiku P Lâm 530 520 510 500 490 480 470 Thấp điểm 460 450 Cao điểm 440 430 420 Hình Phân bố điện áp đường dây 500 kV (Tài liệu: CSDL tính tốn chế độ tháng 9/2004) Điều chỉnh nấc phân áp: Hầu hết máy biến áp truyền tải hệ thống điện có trang bị điều chỉnh nấc phân áp tải, thường đặt phía cao MBA Trong vận hành nấc phân áp thường xuyên điều chỉnh để đảm bảo điện áp hộ tiêu thụ nằm phạm vi cho phép Một số MBA hệ thống có trang bị tự động thay đổi nấc phân áp nhằm giữ điện áp giá trị đặt trước máy biến áp 500/220kV trạm 500kV Thực tế tự động điều chỉnh điện áp máy biến áp thường tách điện áp hệ thống điện Việt Nam Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 29 - Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 chưa ổn định, vị trí nấc phân áp bị thay đổi nhiều lần ngày dẫn đến điều áp tải chóng bị hỏng 2.4 Đánh giá chung tình trạng điện áp HT điện Việt Nam Nhận xét chung Nhìn chung phương tiện điều chỉnh điện áp có, điện áp lưới truyền tải lưới phân phối tương đối đảm bảo Để đảm bảo điện áp cho phép tất thiết bị lưới điện áp cấp cho tất hộ tiêu thụ cần phải có đầu tư lớn vào nguồn, lưới trang bị bù Đồng thời phải có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tiên tiến Những năm gần đây, EVN có chiến lược nâng chất lượng điện áp Trung tâm Điều độ HT điện Quốc Gia (A0) tham gia vào việc tính tốn kế hoạch trang bị bù cho hệ thống điện Việt Nam cho vài năm Phần đề cập đến tình hình điện áp hệ thống điện Việt Nam với khả điều chỉnh điện áp vận hành với phương tiện có Vấn đề điện áp lưới điện 500kV Điều chỉnh điện áp hệ thống điện 500kV nhằm đảm bảo điện áp trạm 500kV giới hạn cho phép đồng thời đảm bảo tối thiểu tổn thất truyền tải có xét đến việc phối hợp điều chỉnh điện áp miền thông qua việc điều chỉnh trào lưu công suất qua MBA 500kV Vấn đề điều chỉnh điện áp chủ yếu điều chỉnh chống áp chế độ phóng điện đoạn đường dây chế độ làm việc bình thường Các kháng bù ngang đường dây 500kV loại kháng khơng đóng cắt nên tác động điều chỉnh chủ yếu điều chỉnh trào lưu công suất nấc phân áp máy biến áp 500kV Vấn đề điện áp cao cần đặc biệt ý chế độ phóng điện đoạn đường dây chế độ tải nhẹ Vào thấp điểm điện áp hệ thống 500 kV tương đối cao đưa hai mạch đường dây 500 kV vào vận hành, làm cho điện áp hệ thống điện Bắc, Trung, Nam cao theo cần phải điều chỉnh nhiều nấc phân áp máy biến áp 500 kV - Nguy hiểm cho đổi nấc máy biến áp trường hợp đặc biệt cần phải cắt đoạn đường dây 500 kV Hình 10 cho thấy đặc điểm dâng cao điện áp dòng điện dung sinh giai đoạn phóng điện khác Đặc điểm nghiên cứu để định lựa chọn điểm hòa hệ thống điện 500kV Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 30 - Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 660 640 620 600 Voltage (kV) 580 560 540 520 B×nh th-êng 500 Hở mạch Phú Lâm Hở mạch Pleiku Nam 480 Hở mạch Pleiku Bắc Hở mạch Đà Nẵng Nam 460 Hở mạch Đà Nẵng Bắc Hở mạch Hà Tĩnh Nam 440 Hở mạch Hà Tĩnh Bắc Hở mạch Hoà Bình 420 Phân bố điện áp đ-ờng dây 500 kV chế độ không tải Hỡnh10 phõn b in ỏp đường dây 500kV với chế độ phóng điện vận hành khác (CSDL tính tốn chế độ tháng 5/2004) Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 31 - Cơng ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Vấn đề điện áp Hệ thống điện miền Đặc điểm phụ tải hệ thống điện Việt Nam chênh lệch công suất cao thấp điểm lớn (2:1), đồng thời nguồn phát tiêu thụ công suất phản kháng hạn chế nên vận hành thường gặp khó khăn điều chỉnh điện áp cao thấp điểm Để điện áp nút đảm bảo, vào cao điểm, toàn nguồn vô công hệ thống huy động gần tối đa Nhiều tổ máy phát không cần huy động lấy lượng phải chạy để tăng cường vô công cho hệ thống Ngược lại, vào thấp điểm, tụ bù ngang cắt hết ra, số máy phát điện phải hút vô công chuyển sang chế độ bù nhận vô công, điện áp số nơi hệ thống cao Các phần phân tích chi tiết vấn đề điện áp miền Miền Bắc: Điện áp hệ thống điện Bắc phụ thuộc nhiều vào chế độ vận hành tổ máy Hoà Bình Phả Lại đường dây 500 kV Hồ Bình - Hà Tĩnh, Hà Tĩnh Thường Tín - Nho Quan có làm việc khơng Điện áp vào cao điểm Phả Lại II không phát tương đối thấp, phát cao nguồn Phả Lại II điện áp tương đối tốt Miền Trung: Đặc điểm lưới điện miền Trung trải dài, chủ yếu lưới 110 kV Điện áp khu vực miền Trung cải thiện nhiều sau có thêm trạm 220 kV Dung lượng bù lưới trung lớn so với miền Bắc miền Nam, khoảng 190 MVar (không kể tụ bù khách hàng), khơng có nguồn phát lớn Một số khu vực điện áp chưa tốt sau: Khu vực Quảng Trị điện áp thấp cấp từ lưới 220 kV miền Trung qua trạm Đà Nẵng Điện áp dao động ngày đêm lớn Khu vực Mã Vòng, Vinashin, Ninh Hồ điện áp thấp, điều chỉnh nhờ điều chỉnh điện áp Nha Trang xa từ trạm 500 kV Pleiku Ngoài hỗ trợ máy Sơng Hinh Điện áp Mã Vòng (cấp điện cho thành phố Nha Trang) thay đổi tuỳ theo nguồn cấp cho Mã Vòng từ trạm Nha Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 32 - Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Trang hay Cam Ranh Nếu lấy điện từ Nha Trang, điện áp khoảng 108-110 kV, nhận điện từ Cam Ranh điện áp khoảng 102-103 kV Sau có 50 MVar Quy Nhơn 50 MVar Nha Trang, điện áp khu vực cải thiện đáng kể Miền Nam: Trong năm nay, chương trình lắp đặt bổ xung tụ bù lưới 110kV khu vực miền Nam hoàn thành với tổng dung lượng bù đặt thêm cho lưới truyền tải 270 MVAr gồm tụ bù ngang đặt Sài Gòn, Hóc Mơn, Rạch Giá, Bạc Liêu, Trà Nóc Với lượng bù này, chất lượng điện áp lưới miền Nam cải thiện rõ rệt, đặc biệt khu vực miền Tây Điện áp 110kV miền Tây trước có ngày xuống tới ~ 80kV Hiện điện áp giữ mức 110kV Nhìn chung, điện áp tồn hệ thống điện miền Nam tốt Ngồi lý có thêm lượng lớn tụ bù ngang nói trên, phát triển nguồn lưới khu vực miền Nam năm gần mạnh tổ máy tua bin khí khu vực Phú Mỹ - Bà Rịa, cụm thủy điện Hàm Thuận - Đa Mi lưới đồng Vấn đề cần quan tâm điện áp khu vực phía Nam điện áp cao vào thấp điểm độ chênh lêch điện áp ngày đêm Mặc dù ban đêm bù ngang cắt hết ra, tổ máy có khả hút vơ cơng huy động, số nơi hệ thống điện điện áp cao đặc biệt vào ngày nghỉ, ngày Lễ Tết 2.5 Kết luận Trong phần 2, thực trạng điện áp toàn hệ thống điện Việt Nam, biện pháp phương tiện điều chỉnh điện áp trình bày Nhìn tổng thể, nguồn công suất phản kháng chưa đáp ứng hết yêu cầu điều chỉnh điện áp Vẫn nhiều nơi điện áp vượt giới hạn cho phép, điện áp thay đổi nhiều ngày Các thiết bị bù có điều chỉnh SVC ngành điện chưa có (chỉ có số khách hàng), thiết bị tự động điều chỉnh điện áp chưa nhiều dẫn đến biểu đồ điện áp nút chưa phẳng Với đòi hỏi chất lượng điện áp ngày cao, Tổng công ty Điện lực Việt Nam triển khai nhiều dự án đầu tư nguồn, lưới dự án bù công Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 33 - Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 suất phản kháng lưới truyền tải phân phối Khi phương tiện điều chỉnh điện áp đáp ứng yêu cầu chất lượng điện áp cần trọng đến việc điều chỉnh tối ưu Về tối ưu công suất phản kháng cần phân biệt loại toán: Lập kế hoạch bù tối ưu: mục tiêu tối ưu vốn đầu tư vào trang bị bù Điều chỉnh tối ưu công suất phản kháng vận hành: điều chỉnh phương tiện điều chỉnh điện áp có nhằm tối ưu theo mục tiêu định Đối với người vận hành, cần quan tâm đến toán thứ Đây toán tối ưu trào lưu cơng suất (OPF) nói Việc tính tốn lựa chọn tác động điều chỉnh thay đổi điểm đặt điện áp đầu cực máy phát, thay đổi nấc phân áp, đóng cắt thiết bị bù, tính tốn nhờ chương trình máy tính Hiện tại, Điều độ quốc gia sử dụng chức OPF phần mềm PSS/E để thực toán Kết toán hỗ trợ phần cho công tác điều chỉnh điện áp Trên thực tế, phụ tải hệ thống thay đổi liên tục, trao lưu công suất lưới thay đổi khơng ngừng, khơng thể mơ hồn tồn xác trạng thái hệ thống Kết tốn OPF thực có hiệu thực Online Hiện Điều độ quốc gia trang bị phần mềm OPF on-line hệ SCADA/EMS Tuy nhiên, điểm đo hệ thống chưa đầy đủ, độ xác thông số đo chưa cao, hệ thống kênh truyền chưa tốt nên chưa xử dụng chức Tóm lại, qua phân tích vấn đề điều chỉnh điện áp hệ thống điện, số ý kiến rút với hy vọng nâng cao chất lượng công tác điều chỉnh điện áp – nhiệm vụ hành đầu công tác vận hành Đảm bảo cơng trình nguồn lưới tiến độ Đầu tư đủ lượng bù cần thiết theo tính tốn tối ưu Tăng cường tự động hóa điều chỉnh điện áp Cải thiện chất lượng hệ thống kênh truyền Tăng cường đầu tư thiết bị bù có điều chỉnh trơn nhiều cấp Phân cấp điều chỉnh điện áp hợp lý, phối hợp chặt chẽ cấp điều độ điều chỉnh điện áp Nâng cao cos hộ tiêu thụ điện Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 34 - Công ty nhiệt điện Na Dương Khóa đào tạo nhân viên vận hành 2009 Tài liệu tham khảo Ilic M.D., (1989), “New Approach to Voltage/ Reactive Power Monitoring and Control”, EPRI Proc on “Bulk Power System Phenomena – Voltage Stability abd Security”, EL-6183, Research Project, 2473-21, Jan., Section 8.1 Ilic M.D., Liu X Leung G., Athans M (1995), “Improved Secondary and New Tertiary Voltage Control”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol-10, No4, Nov., pp 1851-1862 Kundur P (1993), Power System Stability and Control, McGraw-Hill, Inc., Palo Alto, California Miller R.H and Malinowski J.H (1994), Power System Operation, Third Edition, McGraw-Hill Inc., USA Momoh J A., El-Hawary M E., Adpa R (1999), “A Review of Selected Optimal Power Flow Literature to 1003 – Part I: NonLinear and Quadratic Programming Approaches”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol-14, No-1, Feb., pp 96-104 Momoh J A., El-Hawary M E., Adpa R (1999), “A Review of Selected Optimal Power Flow Literature to 1003 – Part II: Newton, Linear Programming, Interio Point Methods”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol-14, No-1, Feb., pp 105-111 Trần Bách (2000), Lưới điện Hệ thống điện, Tập & 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, Việt Nam Weedy B.M (1979), Electric Power Systems, Third Edition, John Wiley & Sons, New York, USA Wood A.L and Wollenberg B.F (1996), Power Generation, Operation, And Control, Second Edition, John Wiley & Sons, New York, USA Trung tâm Điều độ HTĐ Quốc gia - 35 - ... tự động điều chỉnh điện áp nhà máy điện (NMĐ) tự động điều chỉnh nấc phân áp tải MBA giao điều chỉnh điện áp theo biểu đồ cho trước Trong hệ thống điện phức tạp đảm bảo điều chỉnh điện áp cách... thống điện Quốc gia chịu trách nhiệm điều chỉnh điện áp lưới điện 500kV; 220kV trạm 500 kV, điện áp NMĐ thuộc quyền điều khiển Cấp điều độ hệ thống điện miền điều chỉnh điện áp hệ thống điện thuộc... 2009 Hệ thống điện Nút kiểm tra AVR Cấp  Các điều chỉnh thiết bị bù Các thiết bị bù Hình 7- Cấu trúc điều chỉnh điện áp Hệ thống điều chỉnh cấp 2: Nguyên tắc điều chỉnh điện áp cấp chia nhỏ hệ thống