Etap là sản phẩm của công ty Operation Technology, Inc. – OTI. Đây là một phần mềm thiết kế, mô phỏng dựa vào những khối có sẵn để mô tả sự vận hành của hệ thống, phần mềm có khả năng phân tích và tính toán các thông số của hệ thống điện như dòng điện, dòng công suất tối ưu, đánh giá ổn định của hệ thống,…
Mục lục PHẦN GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ETAP Chương GIỚI THIỆU 1.1 SƠ LƯỢC VỀ ETAP .2 1.2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP 1.3 TỔNG QUAN 1.4 CHI TIẾT CÁC PHẦN TỬ CHÍNH .5 1.5 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐƠN TUYẾN .31 PHẦN CÁC BÀI TOÁN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 35 Chương PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 36 2.1 TỔNG QUAN .36 2.2 GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG ETAP 14.0.0 38 Chương TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 43 3.1 TỔNG QUAN .43 3.2 GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG TÍNH NGẮN MẠCH TRONG ETAP 14.0.0 43 Chương KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 52 4.1 TỔNG QUAN .52 4.2 GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH TRONG ETAP 14.0.0.54 Chương ÁP DỤNG VÀO BÀI TOÁN THỰC TẾ .61 5.1 BÀI TOÁN 61 5.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .64 PHẦN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHẦN GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ETAP Chương 1: Giới thiệu Chương GIỚI THIỆU 1.1 SƠ LƯỢC VỀ ETAP Etap sản phẩm công ty Operation Technology, Inc – OTI Đây phần mềm thiết kế, mô dựa vào khối có sẵn để mơ tả vận hành hệ thống, phần mềm có khả phân tích tính tốn thơng số hệ thống điện dòng điện, dòng cơng suất tối ưu, đánh giá ổn định hệ thống,… Etap chạy tốt hầu hết phiên windows Khi cài đặt đòi hỏi phải có phần mềm hỗ trợ Microsoft.NET Framework v4.0 Microsoft.NET Framework v4.5 ETAP cung cấp demo đầy đủ chức phiên full địa http://etap.com/demo-section/demo-download.aspx ETAP sử dụng khóa cứng, trình cài đặt đơn giản cần làm theo hướng dẫn cửa sổ cài đặt 1.2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP Etap phần mềm có khả mơ phỏng, phân tích tính tốn hệ thống điện công nghiệp, phân phối truyền tải Phần mềm cho ta biết nhiều thông số hệ thống điện, nhờ mà ta kiểm sốt, điều chỉnh hay sửa chữa hệ thống kịp thời có cố để tránh thiệt hại đáng tiếc xảy Một số ứng dụng phần mềm: Phân bố cơng suất Phân bố tối ưu cơng suất Phân tích ngắn mạch Phân tích ổn định động Phân tích sóng hài Phân tích tia hồ quang Phân tích đánh giá độ tin cậy Phối hợp bảo vệ Các ứng dụng không áp dụng cho hệ thống điện AC mà cho hệ thống DC SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 1: Giới thiệu 1.3 TỔNG QUAN Cửa sổ thiết kế: project toolbars menu trường hợp phân tích thiết bị đo lường, bảo vệ chức tính tốn phần tử AC select ETAP system phần tử DC Hình 1.1 Cửa sổ thiết kế Các chức tính tốn: vẽ sơ đồ tính ngắn mạch phân bố cơng suất phối phân hợp bảo tích sóng hài vệ phân tích hồ quang chức phân tích ổn định DC độ phân tích ổn định điện áp đánh giá độ tin cậy tối ưu cơng suất bù kinh tế Hình 1.2 Các chức tính tốn SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 1: Giới thiệu Các phần tử AC: Hình 1.3 Các phần tử AC SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 1: Giới thiệu Các thiết bị đo lường, bảo vệ: Hình 1.4 Các thiết bị đo lường, bảo vệ 1.4 CHI TIẾT CÁC PHẦN TỬ CHÍNH 1.4.1 Nguồn (hệ thống) Hệ thống xem thay cho hệ thống phức tạp điện áp định mức, tổng trở Thevenin công suất ngắn mạch Trang Info: SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 1: Giới thiệu Hình 1.5 Trang Info nguồn ID: Tên nguồn (hệ thống) Bus: Kết nối với bus (kèm điện áp định mức) Mode: Chọn chức nguồn Swing: Nút cân (Cố định điện áp góc điện áp) Voltage Control: Nút máy phát (Cố định điện áp công suất tác dụng) Mvar Control: Nút tải (Cố định công suất tác dụng công suất kháng) PF control: Cố định công suất tác dụng hệ số cơng suất Trang Rating: Hình 1.6 Trang Rating nguồn Rated: Điện áp định mức Balanced/Unbalanced: Ba pha cân bằng/ không cân Generation Categories: Thiết lập thông số hoạt động nguồn, tùy chế độ Mode mà ta thiết lập thông số Swing Mode: %V and angle Voltage Control Mode: %V and MW SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 1: Giới thiệu Mvar Control: MW and Mvar Power Factor Control : MW and PF Operating: Các giá trị trạng thái hoạt động gần Trang Short Circuit: Hình 1.7 Trang Short Circuit nguồn Grounding: Tổ đấu dây SC Rating: Thông số tính ngắn mạch MVAsc: Cơng suất ngắn mạch X/R: Tỉ số cảm kháng / trở kháng tổng trở thay kAsc: Dòng ngắn mạch SC Impendance (100MVAb): Các thơng tin để tính đơn vị tương đối công suất 100MVA giá trị thứ tự thuận, nghịch thứ tự không Nếu phần nhập giá trị, Etap tính lại phần SC Rating SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 1: Giới thiệu Trang Hamonic: Hình 1.8 Trang Hamonic nguồn Cung cấp thông tin dạng điện áp đầu sóng hài hệ thống Nếu hệ thống cho điện áp đầu hình sin ta chọn None Ngồi hệ thống đại diện cho nghịch lưu lượng tái tạo lượng mặt trời điện áp đầu khơng phải hình sin mà theo tiêu chuẩn nhà sản xuất Ta truy cập vào thư viện để chọn dạng điện áp đầu thích hợp SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 1: Giới thiệu Trang Reliability: Hình 1.9 Trang Reliability nguồn λA: số lần cố/ năm μ: Tỷ lệ sửa chữa trung bình/ năm (μ = 8760/MTTR) FOR = MTTR/(MTTR + 8760/ λA) MTTF: Khoảng thời gian lần hư hỏng MTTR: Thời gian sửa chữa (giờ)/ năm rρ: Thời gian thay thiết bị Switching Time: Thời gian chuyển sang nguồn cung cấp Trang Energy Price: Giá cung cấp điện hệ thống Ta xây dựng hàm chi phí hệ thống để tính tốn sử dụng chức vận hành tối ưu nguồn phát SVTH: TRẦN LÊ THI Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện - Giảm điện kháng lưới truyền tài Việc giảm cảm kháng lưới truyền tải giúp nâng cao khả truyền tải chế độ sau cố, cụ thể nâng cao công su ất truyền tải sau cố, tăng diện tích hãm tốc cực đại Đi ều thực hi ện nhờ bù dọc Tuy nhiên, có cố cần nối tắt tụ sau s ự c ố cần đóng tr lại tụ cách nhanh chóng - Giảm điện kháng máy phát điện X d làm tăng số quán tính T j, cho phép tcat kéo dài với tcat khơng đổi cơng suất truyền tải cao - Sử dụng máy cắt cắt nhanh cố Nếu cắt ngắn mạch nhanh diện tích gia tốc nhỏ diện tích hãm tốc lớn, máy phát có khả ổn định cao đỡ bị dao động, công suất truyền tải nâng cao Ngoài việc cắt nhanh ngắn mạch có tác dụng ngăn chặn biến hóa ngắn mạch không đối xứng thành ngắn mạch pha - Hãm động: Hãm động coi tạo tải nhân tạo máy phát giảm tăng tốc rôto Một dạng hãm động điện trở mắc song song, chúng đóng vào sau 0,5s sau c ố 4.2 GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH TRONG ETAP 14.0.0 ETAP 14.0.0 mô nhiều dạng biến đổi xảy trình vận hành hệ thống cố đường dây, máy phát, đóng cắt máy cắt, thay đổi phụ tải, khởi động motor, thay đổi đầu phân áp,… cho phép xem giản đồ thay đổi điện áp, tần số, góc pha, dòng điện, góc cơng suất, tốc độ quay, cơng suất phát… hệ thống Bài tốn khảo sát tính ổn định HTĐ toán phức tạp, xem xét đến nhiều yếu tố mơ hình máy phát, động cơ, tự điều chỉnh điện áp, tần số, quán tính rotor máy phát Khi đóng cắt máy cắt xem xét đến yếu tố độ lệch điện áp, tần số có nằm giới hạn cho phép hay khơng, để mơ tốn liệu đầu vào tương đối lớn Nhấp vào biểu tượng SVTH: TRẦN LÊ THI 55 Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện Hình 4.1 Thanh cơng cụ Transient Stability Study Case: Trang Info: SVTH: TRẦN LÊ THI 56 Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện Hình 4.2 Trang Info ID: Tên trường hợp phân tích Initial Load Flow: Các phương pháp phân bố công suất Loading Category: Lựa chọn điều kiện ban đầu tải Generation Category: Lựa chọn điều kiện ban đầu máy phát Load Diversity Factor: Điều kiện tải None: Theo liệu đặt tải Bus maximum: Phụ tải nhân với hệ số maximum bus mà tải kết nối Bus minimum: Phụ tải nhân với hệ số minimum bus mà tải kết nối SVTH: TRẦN LÊ THI 57 Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện Global: Tất phụ tải nhân với hệ số Initial Voltage Condition: Điện áp ban đầu bus Trang Events: Hình 4.3 Trang Events Events: Sự kiện Event ID: Tên kiện Time: Thời gian xảy kiện SVTH: TRẦN LÊ THI 58 Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện Hình 4.4 Tạo kiện Actions: Các biến động xảy kiện Device Type: Loại phần tử xảy biến động Device ID: Tên phần tử xảy biến động Action: Loại biến động Solution Parameters: Các thông số mô Total Simulation Time: Tổng thời gian mô Simulation Time Step: Bước nhảy thời gian mô Plot Time Step: Hệ số nhân với bước nhảy thời gian mô để bước lưu liệu vẽ đồ thị Hình 4.5 Biến đổi kiện SVTH: TRẦN LÊ THI 59 Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện Trang Plot: Device Type: Loại phần tử muốn vẽ đồ thị Plot options: Chọn phần tử muốn xem kết sơ đồ Hình 4.6 Trang Plot SVTH: TRẦN LÊ THI 60 Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện Trang Dyn Model: Hình 4.7 Trang Dyn Model Dynamic Modeling: Loại thiết bị có xét dạng mơ hình động phân tích hay không Dynamic Modeling During Simulation: thiết bị xét q trình phân tích tự điều chỉnh đầu phân áp MBA, động khởi động Starting Load for Accelerating Motors: loại mơ hình động điện Threshold Voltage (VLC Limit): giới hạn điện áp tải bị cắt Delta V: sai số cho phép so với mức giới hạn Synchoronization Check to Close Tie CBs: điều kiện đóng tiểu hệ thống vào hệ thống lớn Apply Saturation Factor Sbreak: bão hòa mạch từ có xét đến hệ số Sbreak Trang Adjustment: Các tùy chọn sai số SVTH: TRẦN LÊ THI 61 Chương 4: Khảo sát ổn định hệ thống điện Transient Stability Plot Selection: Hình 4.8 Transient Stability Plot Selection Device Type: lựa chọn loại thiết bị cần vẽ đồ thị Device ID: tên thiết bị loại sơ đồ đơn tuyến chọn để vẽ đồ thị Plot Type: dạng đồ thị cho loại thiết bị Time Base: đơn vị thời gian giây hay chu kì Plot Time Segment: thời gian bắt đầu, kết thúc tổng thời gian vẽ đồ thị SVTH: TRẦN LÊ THI 62 Chương 5: Áp dụng vào toán thực tế Chương ÁP DỤNG VÀO BÀI TOÁN THỰC TẾ 5.1 BÀI TOÁN Cho sơ đồ hệ thống điện Số liệu Bước 1: Khởi động Etap, đặt tên chọn thông số hướng dẫn Bước 2: Lấy phần tử máy phát, bus, đường dây, phụ tải từ công cụ kết nối thành sơ đồ hình Lưu ý: Việc lấy phần tử nên lấy theo thứ tự đặt vị trí hình để việc kết nối dễ dàng Etap mặc định phần tử phần tử lấy có tên sau tăng dần ( ví dụ: máy phát Gen1, Gen 2……) Bước 3: Nhập thông số Muốn nhập thông số cho phần tử ta nhấp đơi vào phần tử Nguồn (hệ thống): Mode: chọn Swing Nhập điện áp định mức mục Rated kV, nhập công suất ngắn mạch MVAsc, tỷ số X/R Máy phát: Máy phát 1, 2, phát P, Q cố định, chọn Mvar Control mục Operation Mode, trang Rating chọn P, Q cụ thể mục Loading, công suất định mức phải chọn lớn công suất mục loading Ví dụ máy phát Hình Chỉnh tải MBA: Vào trang info, mục Standard chon theo tiêu chuẩn IEC.Vào trang Rating, mục Class chọn ONAN/ONAF (MBA ngâm dầu, giải nhiệt tự nhiên khơng khí), nhập cấp điện áp phía cao/hạ áp, nhập cơng suất MBA Mục Impedance nhập %Z SVTH: TRẦN LÊ THI 63 Chương 5: Áp dụng vào toán thực tế (tổng trở tương đối tính theo cơng st MBA điện áp phía cao) điện áp ngắn mạch Un%, nhập tỉ số X/R Đường dây: - Vào trang Info nhập chiều dài đường dây, đơn vị Hình Đặt chiều dài dây - Vào trang Parameter chọn dây từ thư viện SVTH: TRẦN LÊ THI 64 Chương 5: Áp dụng vào tốn thực tế Hình Chọn dây từ thư viện - Vào trang Configuration chọn cách bố trí dây kích thước Hình Bố trí dây dẫn - Muốn xem kết vào trang Impedance để xem kết tính R, X, B đường dây, chọn đơn vị thích hợp Hình Kết tính thơng số đường dây Làm tương tự cho đường dây lại SVTH: TRẦN LÊ THI 65 Chương 5: Áp dụng vào toán thực tế Phụ tải: Vào trang Nameplate mục Rated kV nhập 230, mục Rating nhập P, Q (ví dụ phụ tải 1: MW: 55, Mvar: 15) Mục Load Type : kéo hết cuộn bên phải Làm tương tự cho tải lại Hình Chỉnh tải Lưu ý: Phần loading ứng với trường hợp Loading Category ví dụ ta chạy trường hợp Design 100% Để chuyển đến phần tử loại cách nhanh chóng ta chọn phần mũi tên cuối trang Etap tự cập nhật điện áp định mức phần tử kết nối với phần tử nhập điện áp định mức (nếu qua MBA thông qua tỉ số biến áp) Hinh Chuyển đổi tải Sau xây dựng sơ đồ nhập thông số hệ thống ta kết hình 2.12 Bước 4: Chạy mơ 5.2 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 5.2.1 Phân bố cơng suất 5.2.2 Tính tốn ngắn mạch SVTH: TRẦN LÊ THI 66 Chương 5: Áp dụng vào toán thực tế SVTH: TRẦN LÊ THI 67 PHẦN TỔNG KẾT Etap phần mềm sử dụng rộng rãi Châu Âu nhiều quốc gia khác, nhiều doanh nghiệp điện sử dụng công cụ tiêu chuẩn để đánh giá kết phân tích kỹ thuật Một số ưu nhược điểm sử dụng Etap Ưu điểm: Phân tích tính tốn nhiều tốn hệ thống điện Kết tính tốn nhanh Nhiều tiện ích tích hợp, giao diện thân thiện, đẹp Thư viện mở, cho phép cập nhập thêm thiết bị Cho kết nhiều định dạng, bố trí phù hợp, mang tính chuyên nghiệp Khuyết điểm: Một số giải thuật mang tính quyền không giới thiệu Dung lượng file cài đặt lớn đòi hỏi cấu hình máy đủ mạnh Do phần mềm châu Âu nên số tiện ích hỗ trợ theo tiêu chuẩn Châu Âu chọn dung lượng MBA, trở kháng MBA, thư viện dây dẫn, động cơ, … Do khả hạn chế kiến thức nên đề tài số hạn chế: - Chưa tìm hiểu hết tất phần tử phần mềm Etap, Etap nhiều phần tử xoay chiều chiều - Các thông số thiết lập tiếng Anh nên có điểm chưa hiểu chất cùa thông số nên ảnh hướng đến kết toán TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Văn Hiến, HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố HỒ CHÍ MINH, 2005 Nguyễn Hồng Việt – Phan Thị Thanh Bình, NGẮN MẠCH VÀ ỔN ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố HỒ CHÍ MINH, 2005 Phan Thị Thanh Bình - Hồ Văn Hiến - Nguyễn Hoàng Việt, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố HỒ CHÍ MINH, 2004 Nguyễn Hồng Việt, BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố HỒ CHÍ MINH, 2009 Prabha Kundur, POWER SYSTEM STABILITY AND CONTROL, MCGraw-Hill Hadi Saadat, POWER SYSTEM ANALYSIS, MCGraw-Hill, 1999 Ismail Kasikci, SHORT CIRCUITS IN POWER SYSTEMS: A PRACTICAL GUIDE TO IEC 60 909, 2002