Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện áp trên lưới truyền tải điện khu vực miền trung giai đoạn 2017-2020 có xét đến 2025.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ LÊ TRUNG THANH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN KHU VỰC MIỀN TRUNG GIAI ĐOẠN 2017-2020 CÓ XÉT ĐẾN 2025 Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 60.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGÔ VĂN DƯỠNG Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Hữu Hiếu Phản biện 2: TS Nguyễn Lương Mính Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 30 tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: -Trung tâm thơng tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, hệ thống lưới điện truyền tải thực phương thức truyền tải điện cao từ miền Bắc miền Trung vào miền Nam để đáp ứng nhu cầu phụ tải miền Nam, khai thác tối đa hiệu nhà máy thủy điện Đường dây 500kV sinh lượng vô công lớn, nhiều thời điểm phụ tải HTĐ Quốc gia xuống thấp, tượng điện áp cao thường xuất nút ĐZ 500kV Bắc – Nam Hà Tĩnh, Đà Nẵng, Dốc Sỏi, Pleiku, Đăk Nông, Di Linh, điện áp vượt giới hạn cho phép 525kV theo quy định thông tư 25/2016 Bộ Công thương Đặc biệt, tượng điện áp cao xuất nhiều nút lưới điện 500kV Bắc - Nam dịp nghỉ lễ lớn Tết Nguyên đán, 30/4-1/5, 2/9 Trong thực tế vận hành riêng Trạm 500kV Di Linh năm 2016 có 552 lần tháng đầu năm 2017 có 188 lần điện áp vượt ngưỡng 525kV (từ 530kV đến 548kV); thời gian xảy điện áp cao năm 2016 96043 phút (bình quân 4,4 giờ/ ngày) tháng đầu năm 2017 55137 phút (bình quân 5,1 giờ/ngày) Mục tiêu giải pháp lắp đặt thêm kháng để đảm bảo tránh tượng áp trường hợp vận hành bình thường có thêm cơng cụ điều chỉnh điện áp chế độ đặc biệt (Lễ, Tết) giai đoạn đến năm 2025 Do đó, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lưới truyền tải điện khu vực miền Trung giai đoạn 2017-2020 có xét đến 2025” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Mục tiêu nghiên cứu Tính tốn xem xét lắp đặt thêm kháng bù ngang 500kV, đề xuất giải pháp nhằm góp phần đảm bảo điện áp vận hành nút 220kV 500kV giới hạn cho phép chế độ bình thường cố nâng cao chất lượng điện ổn định hệ thống điện Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu trạm biến áp đường dây 220kV, 500kV khu vực miền Trung thuộc Công ty Truyền tải điện trạng tính đến 31 tháng 12 năm 2017 Thực lưới điện truyền tải khu vực miền Trung gồm tỉnh Hà Tĩnh, Quảng Bình, QuảngTrị, Thừa Thiên- Huế, Quảng Nam, Đà Nẳng, Quảng Ngãi, Kon Tum, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Gia Lai, ĐăkLăk, ĐăkNơng, Lâm Đồng, Ninh Thuận, Bình Thuận thuộc Công ty Truyền tải điện quản lý Phương pháp nghiên cứu Kết hợp phương pháp tính tốn, kiểm tra, thu thập số liệu thực tế thông số vận hành, dự báo phụ tải Trung tâm điều độ hệ thống điện ( A0, A2, A3) Công ty Truyền tải điện 1,2,3,4 Sử dụng phần mềm PSS/E, phân tích, đánh giá trào lưu công suất, điện áp nút 220kV, 500kV năm 2017 đề giải pháp phù hợp để điều chỉnh, cải thiện nâng cao chất lượng điện áp giai đoạn 2017-2020 có xét đến 2025 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Đề tài dựa số liệu thực tế, tính tốn phân tích chế độ vận hành lưới điện, từ đề xuất giải pháp giải vấn đề điện áp cao lưới truyền tải điện khu vực miền Trung, góp phần đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục ổn định, đáp ứng cho nhu cầu phát triển đất nước Bố cục đề tài Bố cục luận văn gồm phần sau: Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan thống điên Việt Nam Chương 2: Cơ sở tính tốn phân tích hệ thống điện phần mềm tính tốn PSS/E Chương 3: Tính tốn phân tích chế độ làm việc hệ thống điện miền Trung năm 2017, 2020 Chương 4: Tính tốn đề xuất giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp hệ thống điện miền Trung Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2017-2025 1.1 Giới thiệu trình hình thành phát triển hệ thống điện Việt Nam 1.1.1 Hệ thống lưới điện truyền tải Lưới điện truyền tải Việt Nam bắt đầu xây dựng từ năm 1960 với đường dây 220kV Đa Nhim – Sài Gòn gồm 729 trụ, chiều dài 257km trạm biến áp 220kV Sài Gòn (3x63) MVA Ngày 27 tháng năm 1994, lưới điện 500kV thức đưa vào vận hành với đường dây 500kV Bắc-Nam dài gần 1500km Năm 2006, lưới điện truyền tải phát triển với gần 9.000km đường dây 21.000MVA dung lượng máy biến áp từ 220kV đến 500kV quản lý vận hành Công ty Truyền tải điện 1, 2, 3, trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam Năm 2008, Tổng Công ty Truyền tải Quốc Gia thành lập sở tổ chức lại 04 Công ty Truyền tải điện 1, 2, 3, 03 Ban Quản lý dự án Công trình điện miền Bắc, miền Trung miền Nam mở thời kỳ cho phát triển lưới điện truyền tải Hệ thống lưới điện truyền tải 500kV, 220kV Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia quản lý đến 31 tháng 12 năm 2017 gồm: -Hệ thống truyền tải 500kV: Về Trạm biến áp 500kV có 27 trạm biến áp 500kV với 49 máy biến áp tổng dung lượng 29400 MVA đường dây 500kV có tổng chiều dài 7.500,322km -Hệ thống truyền tải 220kV: Về Trạm biến áp 220kV có 110 trạm biến áp 220kV, với 192 máy biến áp 220kV tổng dung lượng 40563 MVA đường dây 220kV có tổng chiều dài 16.857,06 kM Hệ thống Truyền tải điện Việt Nam phân giao cho đơn vị trực thuộc Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia quản lý: -Công ty Truyền tải điện 1: Phạm vi quản lý tỉnh phía Bắc đến Hà Tĩnh -Cơng ty Truyền tải điện 2: Phạm vi quản lý tỉnh Bắc miền Trung gồm Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi Kon Tum -Công ty Truyền tải điện 3: Phạm vi quản lý tỉnh Nam miền Trung Tây Nguyên gồm Bình Định, Phú n, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Gia Lai, ĐăkLăk, Đăk Nông Lâm Đồng -Công ty Truyền tải điện 4: Phạm vi quản lý tỉnh phía Nam từ tỉnh Đồng Nai, Bình Phước, Bà Rịa – Vũng Tàu đến Cà Mau 1.1.2 Hệ thống nguồn điện 1.1.3 Giới thiệu nguồn điện khu vực miền Trung 1.1.4 Giới thiệu lưới điện truyền tải khu vực miền Trung Lưới điện truyền tải khu vực miền Trung từ tỉnh Quảng Bình vào phía Nam đến tỉnh Đắk Nơng, Lâm Đồng Bình Thuận Tính đến 31 tháng 12 năm 2017: - Tổng chiều dài đường dây 500kV : 2847.572 km - Tổng chiều dài đường dây 220kV : 4763.667 km - Tổng công suất trạm biến áp 500kV : 7050 MVA - Tổng công suất trạm biến áp 220kV : 5563 MVA a Lưới điện truyền tải Công ty Truyền tải điện b Lưới điện truyền tải Công ty Truyền tải điện 1.1.5 Tình hình tiêu thụ điện: 1.2 Cấu trúc lưới điện miền Trung năm 2017 1.3 Quy hoạch phát triển lưới điện miền Trung đến 2025 1.3.1 Sơ đồ lưới điện miền Trung đến năm 2025 1.3.2 Giới thiệu nguồn điện đến năm 2025 a Nguồn điện khu vực miền Trung đến năm 2020 b Nguồn điện khu vực miền Trung đến năm 2025 1.3.3 Giới thiệu lưới điện truyền tải miền Trung đến 2025 a Lưới điện truyền tải miền Trung đến năm 2020 b Lưới điện miền Trung đến năm 2025: 1.3.4 Dự báo nhu cầu phụ tải miền Trung đến năm 2025 a Dự báo phụ tải cực đại vùng miền Trung đến năm 2020 b Dự báo phụ tải cực đại miền Trung đến năm 2025 1.4 Kết luận Trên sở thu thập số liệu quản lý vận hành hệ thống Truyền tải điện Việt Nam đến cuối năm 2017 Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh, vùng, miền giai đoạn 2016-2020 Tác giả giới thiệu tổng quan trình hình thành phát triển Hệ thống điện Việt Nam Hệ thống truyền tải điện Việt Nam phát triển nhanh chóng, ngày trở nên rộng lớn, đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải điện nguồn điện, tốc độ tăng trưởng kinh tế giai đoạn hội nhập phát triển Hệ thống lưới điện truyền tải 500kV Bắc – Nam khu vực miền Trung từ Hà Tĩnh đến Đăk Nông, Lâm Đồng với chiều dài 2847km liên kết hệ thống điện Bắc - Nam có vai trò định đến vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện thực phương thức truyền tải điện cao từ miền Bắc miền Trung vào miền Nam CHƯƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN 2.1 Các phương pháp nghiên cứu biện pháp điều chỉnh điện áp 2.2 Giới thiệu phần mềm tính tốn PSS/E 2.2.1 Giới thiệu tổng quan chương trình PSS/E PSS/E (Power System Simulation for Engineers) phần mềm tính tốn HTĐ quan trọng dùng trung tâm điều độ HTĐ, viện nghiên cứu, đơn vị tư vấn thiết kế Chương trình PSS/E chương trình mơ hệ thống điện máy tính, dùng để tính toán toán với khả tính tốn xác HTĐ thực tế, nhằm mục đích tính tốn nghiên cứu phục vụ vận hành quy hoạch hệ thống điện Các tính tốn phân tích hệ thống mà chương trình có khả thực bao gồm: -Tính tốn trào lưu cơng suất -Tối ưu hóa trào lưu cơng suất -Nghiên cứu loại cố đối xứng không đối xứng -Tương đương hóa hệ thống -Mơ q trình q độ điện -Modul tính tốn trào lưu cơng suất -Phân tích ổn định điện áp tính tốn cơng suất phản kháng dự trữ thông qua đường cong PV/QV -Modul phân tích hệ thống tuyến tính hóa hệ thống điện -Các môdul phụ trợ khác Các tài liệu chương trình PSS/E 2.2.2 Mơ phần tử hệ thống điện tính tốn trào lưu cơng suất a Tính tốn hệ đơn vị tương đối b.Các phần tử chương trình PSS/E c.Hướng dẫn nhập số liệu PSS/E 2.3 Các lệnh PSS/E 2.3 Tối ưu hóa trào lưu cơng suất 2.4 Kết luận Chương trình PSS/E (Power System Simulation for Engineers) chương trình mơ hệ thống điện máy tính, dùng để tính tốn tốn với khả tính tốn xác HTĐ thực tế, nhằm mục đích tính toán nghiên cứu phục vụ vận hành quy hoạch hệ thống điện Trong chương này, tác giả trình bày hướng dẫn sử dụng chương trình PSS/E, ứng dụng cho chương trình PSS/E, hướng dẫn sử dụng chương trình vẽ đồ thị PSS/E Hướng dẫn tính tốn trào lưu cơng suất sử dụng lệnh tính tốn tối ưu hóa trào lưu cơng suất Mô phần tử hệ thống điện tính tốn trào lưu cơng suất lệnh chương trình PSS/E sử dụng tính tốn luận văn 10 Hình 3.5: Profile điện áp thấp điểm mùa mưa nút 500kV khu vực Miền Trung năm 2017 Hình 3.6: Profile điện áp cao điểm mùa khơ nút 500kV khu vực Miền Trung năm 2017 11 Hình 3.8: Profile điện áp thấp điểm ngày Lễ, Tết nút 500kV Miền Trung ngày 28/1/2017 3.2.4 Tính tốn điện áp nút 220kV khu vực miền Trung năm 2017 a Thấp điểm Mùa khô năm 2017 b Thấp điểm Mùa mưa năm 2017 c Cao điểm Mùa khô năm 2017 Hình 3.12: Profile điện áp cao điểm mùa khơ nút 220kV khu vực Miền Trung năm 2017 12 d Cao điểm Mùa mưa năm 2017 3.3 Tính tốn chế độ vận hành lưới điện miền Trung năm 2020 3.3.1 Các chế độ vận hành 3.3.2 Tính tốn điện áp nút 500kV khu vực miền Trung 2020 a Chế độ : Thấp điểm mùa khô năm 2020 b Chế độ 2: Thấp điểm mùa mưa năm 2020 c Chế độ 3: Cao điểm mùa mưa năm 2020 d Chế độ 4: Cao điểm mùa khô năm 2020 535 530 525 520 515 510 505 500 495 490 485 480 Thấp điểm mùa mưa 2020 Điện áp định mức 500kV Hình 3.15: Profile điện áp thấp điểm mùa mưa nút 500kV khu vực Miền Trung năm 2020 3.2.3 Tính tốn điện áp nút 220kV miền Trung 2020 3.3 Tính tốn dung lượng kháng bù ngang cần trang bị lưới Miền Trung 13 3.4 Kết luận Trên có sở thu thập số liệu hệ thống điện năm 2017 qui hoạch phát triển đến năm 2020, có xét đến năm 2025 Tác giả tiến hành tính tốn phân tích chế độ vận hành Hệ thống truyền tải điện 500kV Việt Nam năm 2017, kết cho thấy: Ở chế độ cao điểm mùa khô mùa mưa điện áp tất nút 500kV hệ thống nằm giới hạn cho phép (475kV