Tính toán phân tích và đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy vận hành cho hệ thống điện việt nam đến giai đoạn 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN CẢ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VẬN HÀNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN GIAI ĐOẠN 2020 Chuyên ngành : Kỹ thuật điện M : 60.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2016 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG Phản biện 1: TS Trần Tấn Vinh Phản biện 2: TS Võ Như Qu c Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 19 tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hệ thống điện (HTĐ) 500 kV Việt Nam xây dựng đưa vào vận hành từ năm 1994, trải qua 20 năm vận hành, hệ thống điện mở rộng phát triển Qua trình thực tế vận hành, hệ thống điện xuất chế độ vận hành mà công suất truyền tải đường dây lớn, đặc biệt vào mùa hè nhu cầu phụ tải tăng cao nên đường dây ln vận hành tình trạng tải làm cho điện áp số nút hệ thống bị giảm thấp dễ dẫn đến ổn định điện áp Những trường hợp giải pháp hợp lý dẫn đến tải số đường dây, số nơi chất lượng điện độ tin cậy không đảm bảo nặng nề làm sụp đổ điện áp dẫn đến tan rã hệ thống Do đó, việc tính tốn phân tích chế độ vận hành hệ thống điện Việt Nam để tìm chế độ nguy hiểm hạn chế lưới điện thực tế vấn đề cần thiết việc quản lý, vận hành hệ thống điện nhằm tìm giải pháp hợp lý nâng cao độ tin cậy vận hành cho HTĐ Việt Nam Ngày nay, với phát triển thiết bị điện tử công suất lớn, điện áp cao, công nghệ FACTS đời giúp điều khiển linh hoạt nhanh chóng dịng công suất đường dây truyền tải Trong khuôn khổ luận văn cao học tác giả tập trung nghiên cứu thiết bị SVC TCSC sử dụng cho việc nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 Mục đích nghiên cứu Tính tốn phân tích chế độ vận hành hệ thống điện Việt Nam để tìm chế độ nguy hiểm hạn chế lưới điện thực tế Nghiên cứu tìm hiểu vai trò thiết bị FACTS việc điều khiển hệ thống điện Tính tốn phân tích lựa chọn số thiết bị FACTS để lắp đặt cho hệ thống điện Việt Nam để nâng cao độ tin cậy vận hành Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ thống điện Việt Nam theo quy hoạch điện VII, công nghệ thiết bị hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS Tìm hiểu vai trò, nguyên lý làm việc thiết bị SVC TCSC Phạm vi nghiên cứu đề tài tính tốn, phân tích chế độ làm việc hệ thống điện Việt Nam Tính tốn phân bố trào lưu công suất hệ thống điện, độ dự trữ ổn định điện áp nút phụ tải khả tải đường dây theo điều kiện ổn định Phƣơng pháp nghiên cứu Tính tốn, phân tích chế độ làm việc hệ thống điện Việt Nam theo quy hoạch điện VII Sử dụng phần mềm CONUS để tính tốn phân tích chế độ vận hành hệ thống điện, lựa chọn tìm vị trí phù hợp để lắp đặt thiết bị SVC TCSC để nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Kết tính tốn luận văn đề xuất giải pháp hợp lý để nâng cao độ tin cậy vận hành cho Hệ thống điện Việt Nam, sở để điều chỉnh thông số vận hành Hệ thống điện trình quản lý vận hành Hệ thống điện thực tế Các phương pháp lựa chọn để tính tốn phân tích phần mềm ứng dụng có sở khoa học để khẳng định tính xác kết tính tốn Tên đề tài “Tính tốn, phân tích đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy vận hành cho hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020” Bố cục luận văn (Gồm có chương) Chương 1: Tổng quan hệ thống điện Việt Nam thiết bị hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS Chương 2: Cơ sở tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện phần mềm ứng dụng Chương 3: Tính tốn, phân tích chế độ vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 Chương 4: Tính tốn, đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU LINH HOẠT FACTS 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1.1 Quá trình hình thành phát triển 1.1.2 Hiện trạng định hƣớng phát triển nguồn điện 1.1.3 Hiện trạng định hƣớng phát triển lƣới điện truyền tải siêu cao áp 1.2 HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU LINH HOẠT FACT 1.2.1 Mở đầu 1.2.2 Các giải pháp kỹ thuật thiết bị điều khiển công suất a Thiết bị điều khiển nối tiếp b Thiết bị điều khiển song song c Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp - nối tiếp d Thiết bị kết hợp điều khiển nối tiếp - song song 1.2.3 Tính chất hiệu việc sử dụng thiết bị FACTS a Tính chất việc sử dụng thiết bị FACTS hệ thống truyền tải điện b Hiệu việc sử dụng thiết bị FACTS hệ thống truyền tải điện 1.3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SVC 1.3.1 Cấu tạo SVC 1.3.2 Nguyên lý hoạt động SVC 1.4 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TCSC 1.4.1 Cấu tạo TCSC 1.4.2 Nguyên lý hoạt động TCSC 1.5 KẾT LUẬN Hiện nay, nhu cầu phụ tải tăng nhanh, tình trạng NMĐ Trạm Biến áp vận hành lâu, đồng thời thiếu vốn đầu tư nên lưới không phát triển đồng với nguồn, phân bố nguồn tải không đồng đều, mặt khác phải truyền tải với điện áp cao liên tục tuyến Bắc - Nam nên nhiều đường dây NMĐ vận hành tình trạng đầy tải tải dễ xảy cố gây sụt giảm điện áp, làm ổn định điện áp ảnh hưởng đến HTĐ có khả gây sụp đổ điện áp tan rã HTĐ Ngày nay, thiết bị FACTS thiết kế, chế tạo sử dụng phổ biến giới với nhiều chủng loại phù hợp với yêu cầu điều khiển hệ thống điện Việc nghiên cứu, xem xét ứng dụng FACTS dựa vào mục đích điều khiển, trạng liên kết lưới điện tính tốn chi phí đầu tư xây dựng lợi ích kinh tế mà thiết bị FACTS mang lại để đưa vào vận hành hệ thống truyền tải điện điều thiết thực, nhằm tăng độ tin cậy cung cấp điện giảm dao động hệ thống, nâng cao chất lượng điện CHƢƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG 2.1 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật với cơng nghệ máy tính ta xây dựng nên ma trận mạng máy tính ma trận A, C ,Ynút, Znút đặc biệt ma trận Znút phương pháp mở rộng dần sơ đồ Cùng với đó, phương pháp giải tích Newton Raphson, Gauss - Seidel mạng điện phát triển dựa ma trận Ynút, Znút Phương pháp Newton Raphson có độ hội tụ mạnh phương pháp Gauss - Seidel Cả hai phương pháp thích hợp cho việc tính tốn CĐXL HTĐ 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN GIẢI TÍCH MẠNG ĐIỆN 2.2.1 Phƣơng pháp lặp Gauss - Seidel 2.2.2 Phƣơng pháp lặp Newton – Raphson 2.3 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG 2.3.1 Phần mềm POWERWORLD SIMULATOR 2.3.2 Phần mềm PSS/E 2.3.3 Phần mềm PSS/ADEPT 2.3.4 Phần mềm CONUS 2.3.5 Phân tích lựa chọn chƣơng trình tính tốn CONUS dùng để tính tốn trào lưu công suất đánh giá ổn định hệ thống Với mã nguồn mở phần mềm Conus, ta sử dụng file kết chương trình để vẽ lên sơ đồ Việc kết hợp mã nguồn mở chương trình Conus ngơn ngữ lập trình Pascal giải pháp tối ưu để xây dựng chương trình mô chế độ làm việc hệ thống điện phân tích ổn định tĩnh cho hệ thống Bên cạnh đó, Conus cịn chương trình tính tốn chế độ xác lập có tính ổn định cao, cho kết xác, dễ nhập dễ cập nhật số liệu, file kết tính tốn rõ ràng đầy đủ thơng số hệ thống, chương trình có xét đến ổn định tĩnh hệ thống đặc biệt chức nâng cao khả ổn định điện áp thiết bị SVC Phần mềm Conus có giao diện Việt hóa nên dễ dàng việc tiếp cận sử dụng Chương trình thử thách ứng dụng qua tính tốn đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam quy hoạch phát triển lưới điện Việt Nam đến năm 2015, tác giả chọn modul tính tốn chương trình Conus để tính tốn chế độ xác lập Hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 2.4 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM CONUS 2.4.1 Xây dựng mơ hình tính tốn phần mềm Conus a Cập nhật số liệu đầu vào cho phần mềm Conus b Xây dựng sơ đồ lưới mô c Kết tính tốn 2.4.2 Sử dụng phần mềm tính tốn Conus 2.5 KẾT LUẬN Hiện nay, thường sử dụng phương pháp giải tích mạng điện Newton - Raphson Gauss - Seidel để tính tốn thông số hệ thống CĐXL Phương pháp lặp Newton - Raphson đưa cách xử lý có độ hội tụ mạnh phép lặp Gauss - Seidel Do vậy, có nhiều phần mềm ứng dụng từ hai phương pháp giải tích mạng điện phần mềm CONUS, PSS/E Để tính tốn phân tích chế độ làm việc HTĐ nhằm tìm vị trí phù hợp để lắp đặt SVC TCSC, tác giả lựa chọn phần mềm Conus để tính tốn phân tích CHƢƠNG TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN GIAI ĐOẠN 2020 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Điện áp đại lượng quan trọng để đánh giá chất lượng điện Ổn định điện áp khả trì điện áp tất nút nằm phạm vi cho phép Các thay đổi q trình vận hành làm cho trình giảm điện áp xảy nặng nề rơi vào tình trạng khơng thể điều khiển hay sụp đổ điện áp Ngày nay, với phát triển nhanh thiết bị điện tử công suất lớn, điện áp cao công nghệ FACTS đời nhằm giúp trình thực điều khiển điện áp hệ thống điện cụ thể đường dây truyền tải linh hoạt nhanh chóng 3.2 LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ TÍNH TỐN 3.2.1 Chế độ vận hành thấp điểm mùa mƣa 3.2.2 Chế độ vận hành cao điểm mùa mƣa 3.2.3 Chế độ vận hành thấp điểm mùa khô 3.2.4 Chế độ vận hành cao điểm mùa khô 3.3 TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH ĐẾN ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT PHỤ TẢI 3.3.1 Chế độ vận hành thấp điểm mùa mƣa 3.3.2 Chế độ vận hành cao điểm mùa mƣa 3.3.3 Chế độ vận hành thấp điểm mùa khô 3.3.4 Chế độ vận hành cao điểm mùa khô 3.3.5 Nhận xét đánh giá Sau phân tích hệ thống điện Việt Nam chế độ vận hành xem xét điện áp nút, nhận thấy có nhiều nút mà điện áp rơi khỏi vùng cho phép, điện áp chế độ thấp điểm nằm vùng giới hạn cho phép điện áp chế độ cao điểm thấp, đặc biệt chế độ cao điểm mùa khô, số nút điện áp giảm thấp nhiều so với giới hạn điện áp vận hành cho phép (Udm ± 5%) Bảng 3.1 Điện áp vận hành nút yếu chế độ tương ứng Nút 11 14 19 30 32 33 34 38 39 45 46 47 48 49 Tên nút Đông Anh Bắc Ninh Long Biên Dốc Sỏi Pleiku Đăk Nông Di Linh Mỹ Phước Tân Định Cầu Bơng Củ Chi Đức Hịa Phú Lâm Nhà Bè Cao điểm Mùa mƣa Unút (kV) 482.7 488.9 483.8 487.1 493.7 490.4 487.8 485.2 486.0 479.4 483.3 487.2 484.9 488.7 Thấp điểm Mùa mƣa Unút (kV) 502.9 505.7 503.3 502.4 515.5 508.0 504.0 504.4 500.4 498.0 501.8 502.7 501.1 503.0 Cao điểm Mùa khô Unút (kV) 469.5 479.9 475.9 465.9 473.3 469.6 469.8 464.8 472.6 461.8 462.6 469.8 467.8 472.0 Thấp điểm Mùa khô Unút (kV) 475.8 484.3 478.9 473.5 479.1 478.3 476.6 472.6 480.3 471.1 470.2 478.4 476.9 481.0 Qua bảng số liệu điện áp vận hành nút chế độ ta thấy điện áp nút chế độ thấp điểm mùa mưa lớn nhiều so với chế độ thấp điểm mùa khô, điện áp chế độ cao điểm mùa khô thấp nhiều so với chế độ cao điểm mùa mưa nên tác giả lựa chọn chế độ thấp điểm mùa mưa chế độ cao điểm mùa khô để tiến hành tính tốn, phân tích tình trạng vận hành hệ thống điện 3.4 TÍNH TỐN PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH ĐẾN KHẢ NĂNG TẢI CỦA ĐƯỜNG DÂY 3.4.1 Chế độ thấp điểm mùa mƣa Đường dây Thường Tín - Long Biên mạch vịng Thường Tín - Long Biên - Phố Nối vận hành trạng thái tải, hai đường dây cịn lại mạch vịng vận hành với tình trạng non tải 10 3.4.3 Nhận xét đánh giá Để khắc phục tình trạng tải đường dây 500 kV mạch vịng Thường Tín - Long Biên - Phố Nối chế độ vận hành, ta sử dụng thiết bị TCSC lắp đặt vị trí hợp lý mạch vịng Thường Tín - Long Biên - Phố Nối để điều khiển trào lưu công suất chuyển từ đường dây tải sang đường dây non tải Giải pháp sử dụng thiết bị TCSC lắp đặt đường dây để hạn chế tải cho đường dây truyền tải lại có nhiều ưu điểm cho phép điều khiển linh hoạt dịng cơng suất truyền tải đường dây theo chế độ vận hành, thi công lắp đặt đơn giản, thời gian thi công nhanh hạn chế, thời gian ngừng cung cấp điện ngắn Do tác giả lựa chọn giải pháp sử dụng thiết bị TCSC lắp đặt đường dây để hạn chế tải cho đường dây truyền tải hệ thống điện 3.5 KẾT LUẬN Qua phân tích biến động điện áp nút theo chế độ vận hành cho thấy nút sử dụng thiết bị bù cố định để điều chỉnh điện áp mà cần thiết phải sử dụng thiết bị SVC để điều chỉnh việc bù tiêu thụ công suất phản kháng số nút nguy hiểm nhằm trì điện áp nút nằm giới hạn điện áp vận hành cho phép Về khả tải đường dây mạch vịng Thường Tín - Long Biên - Phố Nối, đường dây Thường Tín - Long Biên tải chế độ thấp điểm mùa mưa đường dây Long Biên - Phố Nối bị tải chế độ cao điểm mùa khô Qua phân tích giải pháp, tác giả đề xuất sử dụng thiết bị TCSC để điều khiển trào lưu công suất mạch vịng nhằm khắc phục tình trạng q tải đường dây 11 CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN GIAI ĐOẠN 2020 4.1 GIẢI PHÁP LẮP ĐẶT THIẾT BỊ SVC ĐỂ CẢI THIỆN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH 4.1.1 Phƣơng pháp tính tốn lựa chọn cơng suất vị trí lắp đặt SVC Qua tính tốn, phân tích điện áp nút hệ thống điện chế độ vận hành, nhận thấy số khu vực có điện áp giảm thấp chế độ cao điểm Để phân tích tìm vị trí lựa chọn cơng suất lắp đặt SVC, lựa chọn khu vực để tính tốn sau: Khu vực 1: Các nút Đơng Anh, Bắc Ninh, Long Biên Khu vực 2: Các nút Dốc Sỏi, Pleiku, Đăk Nông, Di Linh Khu vực 3: Các nút Mỹ Phước, Tân Định, Cầu Bông, Củ Chi, Đức Hịa, Phú Lâm, Nhà Bè 4.1.2 Tính tốn, lựa chọn vị trí lắp đặt SVC khu vực a Đặt SVC nút Đông Anh Công suất SVC chọn QSVC = (-200 ÷ 1100) MVAr b Đặt SVC nút Bắc Ninh Công suất SVC chọn QSVC = (-400 ÷ 1200) MVAr c Đặt SVC nút Long Biên Công suất SVC chọn QSVC = (-200 ÷ 1800) MVAr d Lựa chọn vị trí lắp đặt SVC khu vực Qua kết tính tốn phạm vi điều chỉnh CSPK SVC lắp đặt nút khu vực cho thấy lắp đặt SVC nút Đơng Anh có phạm vi điều chỉnh nhỏ (công suất SVC nhỏ nhất) điện áp nút khu vực nâng lên nằm giới hạn cho phép Do tác giả lựa chọn nút Đông Anh để lắp đặt SVC khu vực với 12 phạm vi điều chỉnh CSPK SVC QSVC = (-200 ÷ 1100) MVAr e Tính tốn, phân tích điện áp nút hệ thống sau lắp đặt thiết bị SVC Đông Anh chế độ vận hành Bảng 4.1 Điện áp nút yếu trước sau đặt SVC Đông Anh chế độ cao điểm Nút Tên nút 11 14 19 30 32 33 34 38 39 45 46 47 48 49 Đông Anh Bắc Ninh Long Biên Dốc Sỏi Pleiku DakNong Di Linh Mỹ Phước Tân Định Cầu Bơng Củ Chi Đức Hịa Phú Lâm Nhà Bè Trƣớc đặt SVC Đông Anh U500(kV) U220(kV) 469.5 195.5 479.9 202.0 475.9 197.1 465.9 195.1 473.3 211.9 469.6 223.4 469.8 194.1 464.8 191.6 472.6 193.9 461.8 191.6 462.6 192.0 469.8 192.5 467.8 191.5 472.0 193.6 Sau đặt SVC Đông Anh U500(kV) U220(kV) 500.0 210.5 496.6 210.2 483.9 201.2 467.0 195.7 473.9 212.2 470.2 223.6 470.3 194.3 465.3 191.8 472.9 194.0 462.1 191.7 463.0 192.2 470.0 192.6 468.1 191.6 472.2 193.7 Bảng 4.2 Điện áp nút yếu trước sau đặt SVC Đông Anh chế độ thấp điểm Nút Tên nút 11 14 19 30 32 33 34 38 Đông Anh Bắc Ninh Long Biên Dốc Sỏi Pleiku DakNong Di Linh Mỹ Phước Trƣớc đặt SVC Đông Anh U500(kV) U220(Kv) 502.9 220.3 505.7 219.4 503.3 218.3 502.4 216.7 510.5 229.5 508.0 230.5 504.0 215.1 504.4 216.5 Sau đặt SVC Đông Anh U500 (kV) U220 (kV) 500.0 219.0 504.2 218.7 502.7 218.0 502.3 216.7 510.5 229.5 508.0 230.5 504.0 215.1 504.3 216.4 13 Nút Tên nút 39 45 46 47 48 49 Tân Định Cầu Bông Củ Chi Đức Hòa Phú Lâm Nhà Bè Trƣớc đặt SVC Đông Anh U500(kV) U220(Kv) 500.4 213.3 498.0 213.4 501.8 215.2 502.7 215.7 501.1 214.9 503.0 215.8 Sau đặt SVC Đông Anh U500 (kV) U220 (kV) 500.4 213.3 498.0 213.4 501.8 215.2 502.7 215.7 501.1 214.9 503.0 215.8 Kết xác định vị trí đặt SVC tính tốn dung lượng bù cho thấy điện áp nút khu vực cải thiện nằm giới hạn cho phép Điện áp nút khu vực khác có cải thiện cịn thấp so với điện áp theo quy định vận hành Do tiếp tục tiến hành lắp đặt SVC nút khu vực 4.1.3 Tính tốn, lựa chọn vị trí lắp đặt SVC khu vực a Đặt SVC nút Dốc Sỏi Công suất SVC chọn QSVC = (-100 ÷ 900) MVAr b Đặt SVC nút Pleiku Công suất SVC chọn QSVC = (-600 ÷ 1100) MVAr c Đặt SVC nút Đăk Nông Công suất SVC chọn QSVC = (-300 ÷ 900) MVAr d Đặt SVC nút Di Linh Công suất SVC chọn QSVC = (-200 ÷ 1100) MVAr e Lựa chọn vị trí lắp đặt SVC khu vực Qua kết tính tốn phạm vi điều chỉnh CSPK SVC lắp đặt nút khu vực cho thấy lắp đặt SVC nút Dốc Sỏi có phạm vi điều chỉnh nhỏ (cơng suất SVC nhỏ nhất) Do tác giả lựa chọn nút Dốc Sỏi để lắp đặt SVC khu vực với phạm vi điều chỉnh CSPK SVC QSVC = (-100 ÷ 900) MVAr f Tính tốn, phân tích điện áp nút hệ thống sau lắp đặt thiết bị SVC Đông Anh Dốc Sỏi chế độ vận hành 14 Bảng 4.3 Điện áp nút yếu trước sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi chế độ cao điểm Nút Tên nút 11 14 19 30 32 33 34 38 39 45 46 47 48 49 Đông Anh Bắc Ninh Long Biên Dốc Sỏi Pleiku DakNong Di Linh Mỹ Phước Tân Định Cầu Bơng Củ Chi Đức Hịa Phú Lâm Nhà Bè Sau đặt SVC Đông Anh U500 (kV) U220 (kV) 500.0 210.5 496.6 210.2 483.9 201.2 467.0 195.7 473.9 212.2 470.2 223.6 470.3 194.3 465.3 191.8 472.9 194.0 462.1 191.7 463.0 192.2 470.0 192.6 468.1 191.6 472.2 193.7 Sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi U500 (kV) U220 (kV) 500.0 210.5 496.9 210.3 484.7 201.6 510.0 216.7 488.9 219.0 482.8 229.3 481.3 199.9 474.7 196.5 479.4 197.4 468.3 194.8 470.8 196.1 475.0 195.1 472.7 193.9 476.3 195.8 Bảng 4.4 Điện áp nút yếu trước sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi chế độ thấp điểm Nút Tên nút 11 14 19 30 32 33 34 38 39 Đông Anh Bắc Ninh Long Biên Dốc Sỏi Pleiku DakNong Di Linh Mỹ Phước Tân Định Sau đặt SVC Đông Anh U500 (kV) U220 (kV) 500.0 219.0 504.2 218.7 502.7 218.0 502.3 216.7 510.5 229.5 508.0 230.5 504.0 215.1 504.3 216.4 500.4 213.3 Sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi U500 (kV) U220 (kV) 500.0 219.0 504.0 218.7 502.6 218.0 500.0 215.6 510.0 229.2 507.6 230.4 503.6 214.9 504.0 216.3 500.2 213.2 15 Nút Tên nút 45 46 47 48 49 Cầu Bơng Củ Chi Đức Hịa Phú Lâm Nhà Bè Sau đặt SVC Đông Anh U500 (kV) U220 (kV) 498.0 213.4 501.8 215.2 502.7 215.7 501.1 214.9 503.0 215.8 Sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi U500 (kV) U220 (kV) 497.8 213.3 501.6 215.1 502.5 215.6 501.0 214.9 502.9 215.7 Kết xác định vị trí lắp đặt SVC tính tốn dung lượng bù cho thấy điện áp nút khu vực khu vực cải thiện đáng kể nằm giới hạn cho phép Điện áp nút khu vực có cải thiện thấp so với điện áp cho phép theo quy định vận hành Do tiếp tục tiến hành tính tốn lắp đặt SVC nút khu vực 4.1.4 Tính tốn, lựa chọn vị trí lắp đặt SVC khu vực a Đặt SVC nút Mỹ Phước Công suất SVC chọn QSVC = (-200 ÷ 1300) MVAr b Đặt SVC nút Tân Định Công suất SVC chọn QSVC = (-100 ÷ 1800) MVAr c Đặt SVC nút Cầu Bông Công suất SVC chọn QSVC = (-100 ÷ 1700) MVAr d Đặt SVC nút Củ Chi Công suất SVC chọn QSVC = (-200 ÷ 1500) MVAr e Đặt SVC nút Đức Hòa Công suất SVC chọn QSVC = (-300 ÷ 1800) MVAr f Đặt SVC nút Phú Lâm Công suất SVC chọn QSVC = (-200 ÷ 1900) MVAr g Đặt SVC nút Nhà Bè Công suất SVC chọn QSVC = (-300 ÷ 1600) MVAr h Lựa chọn vị trí lắp đặt SVC khu vực 16 Qua kết tính toán phạm vi điều chỉnh CSPK SVC lắp đặt nút khu vực cho thấy lắp đặt SVC nút Mỹ Phước có phạm vi điều chỉnh nhỏ (công suất SVC nhỏ nhất) Do tác giả lựa chọn nút Mỹ Phước để lắp đặt SVC khu vực với phạm vi điều chỉnh CSPK SVC QSVC = (-200 ÷ 1300) MVAr i Tính tốn, phân tích điện áp nút hệ thống sau lắp đặt thiết bị SVC Đông Anh, Dốc Sỏi Mỹ Phước chế độ vận hành Bảng 4.5 Điện áp nút yếu sau đặt SVC khu vực chế độ cao điểm Nút Tên nút 11 14 19 30 32 33 34 38 39 45 46 47 48 49 Đông Anh Bắc Ninh Long Biên Dốc Sỏi Pleiku DakNong Di Linh Mỹ Phước Tân Định Cầu Bông Củ Chi Đức Hòa Phú Lâm Nhà Bè Sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi U500(kV) U220(kV) 500.0 210.5 496.9 210.3 484.7 201.6 510.0 216.7 488.9 219.0 482.8 229.3 481.3 199.9 474.7 196.5 479.4 197.4 468.3 194.8 470.8 196.1 475.0 195.1 472.7 193.9 476.3 195.8 Sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi Mỹ Phƣớc U500(kV) U220(kV) 500.0 210.5 497.0 210.4 484.9 201.7 510.0 216.7 501.5 224.8 499.5 234.7 492.0 205.2 500.0 209.2 487.5 201.5 481.4 201.4 491.2 206.2 486.0 200.7 482.1 198.7 484.1 199.7 17 Bảng 4.6 Điện áp nút yếu sau đặt SVC khu vực chế độ thấp điểm Nút 11 14 19 30 32 33 34 38 39 45 46 47 48 49 Tên nút Đông Anh Bắc Ninh Long Biên Dốc Sỏi Pleiku DakNong Di Linh Mỹ Phước Tân Định Cầu Bơng Củ Chi Đức Hịa Phú Lâm Nhà Bè Sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi U500 (kV) 500.0 504.0 502.6 500.0 510.0 507.6 503.6 504.0 500.2 497.8 501.6 502.5 501.0 502.9 U220 (kV) 219.0 218.7 218.0 215.6 229.2 230.4 214.9 216.3 213.2 213.3 215.1 215.6 214.9 215.7 Sau đặt SVC Đông Anh Dốc Sỏi Mỹ Phƣớc U500 (kV) U220 (kV) 500.0 219.0 504.1 218.7 502.6 218.0 500.0 215.6 508.4 228.5 505.1 229.6 502.3 214.2 500.0 214.4 499.1 212.7 495.9 212.4 498.5 213.6 501.0 214.9 499.8 214.3 501.9 215.3 4.1.5 Kết luận Qua kết phân tích điện áp nút Bảng 4-5 Bảng 4-6 cho thấy sau lắp đặt SVC nút Đông Anh, Dốc Sỏi Mỹ Phước điện áp nút yếu khu vực lắp đặt SVC nâng lên đáng kể nằm giới hạn điện áp vận hành cho phép Điện áp nút lại hệ thống điện tăng lên kéo theo việc lắp đặt thiết bị SVC vào khu vực Đây giải pháp lắp đặt thiết bị SVC tác giả lựa chọn để ổn định điện áp chế độ vận hành hệ thống điện 18 4.2 GIẢI PHÁP LẮP ĐẶT THIẾT BỊ TCSC ĐỂ KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG QUÁ TẢI ĐƢỜNG DÂY 4.2.1 Phƣơng pháp tính tốn lựa chọn vị trí đặt TCSC Để tìm vị trí lắp đặt thiết bị TCSC, ta đặt thiết bị TCSC hai đầu đường dây mạch vòng bị tải Đối với vị trí đặt TCSC, thực tính toán chế độ vận hành điều chỉnh giá trị XTCSC thích hợp để phân bố lại trào lưu cơng suất nhánh mạch vịng để khắc phục tình trạng tải đường dây Ứng với vị trí đặt TCSC ghi nhận giá trị điều chỉnh XTCSC sau so sánh giá trị với giá trị XTCSC điều chỉnh đặt đường dây khác mạch vòng, vị trí có giá trị XTCSC điều chỉnh bé vị trí tối ưu lựa chọn để lắp đặt thiết bị TCSC 4.2.2 Trƣờng hợp đặt TCSC đầu đƣờng dây Thƣờng Tín Long Biên a Chế độ thấp điểm Hình 4.29 Dịng điện mạch vòng trước đặt TCSC chế độ thấp điểm Kết tính tốn phân tích cho thấy, sau lắp đặt thiết bị TCSC với XTCSC = 17 Ω đầu đường dây Thường Tín – Long Biên, trào lưu cơng suất mạch vịng phân bố lại đường dây Thường Tín – Long Biên khơng cịn vận hành tình trạng q tải 19 Bảng 4.7 Dòng điện mạch vòng sau đặt TCSC đầu đường dây Thường Tín – Long Biên chế độ thấp điểm Đƣờng dây Thƣờng Đƣờng dây Phố Nối Đƣờng dây Phố Nối Tín - Long Biên - Thƣờng Tín - Long Biên I Icp I Icp I Icp 751 1000 460 1000 755 1000 Hình 4.30 Dòng điện mạch vòng sau đặt TCSC đầu đường dây Thường Tín – Long Biên chế độ thấp điểm b Chế độ cao điểm Hình 4.31 Dòng điện mạch vòng trước đặt TCSC chế độ cao điểm Kết tính tốn phân tích cho thấy, sau lắp đặt thiết bị TCSC với XTCSC = -18.5 Ω đầu đường dây Thường Tín -Long Biên, trào lưu cơng suất mạch vịng phân bố lại đường dây Phố Nối - Long Biên khơng cịn vận hành tình trạng q tải 20 Bảng 4.8 Dòng điện mạch vòng sau đặt TCSC đầu đường dây Thường Tín – Long Biên chế độ cao điểm Đƣờng dây Thƣờng Đƣờng dây Phố Nối Đƣờng dây Phố Nối Tín - Long Biên - Thƣờng Tín - Long Biên I Icp I Icp I Icp 783 1000 629 1000 783 1000 Hình 4.32 Dịng điện mạch vịng sau đặt TCSC đầu đường dây Thường Tín – Long Biên chế độ cao điểm 4.2.3 Trƣờng hợp đặt TCSC đầu đƣờng dây Phố Nối – Long Biên a Chế độ thấp điểm Kết tính tốn phân tích cho thấy, sau lắp đặt thiết bị TCSC với XTCSC = -16 Ω đầu đường dây Phố Nối - Long Biên, trào lưu công suất mạch vịng phân bố lại đường dây Thường Tín - Long Biên khơng cịn vận hành tình trạng tải Bảng 4.9 Dòng điện mạch vòng sau đặt TCSC đường dây Phố Nối – Long Biên chế độ thấp điểm Đƣờng dây Thƣờng Đƣờng dây Phố Nối Đƣờng dây Phố Nối Tín - Long Biên - Thƣờng Tín - Long Biên I Icp I Icp I Icp 750 1000 457 1000 758 1000 21 Hình 4.33 Dịng điện mạch vịng sau đặt TCSC đầu đường dây Phố Nối - Long Biên chế độ thấp điểm b Chế độ cao điểm Kết tính tốn phân tích cho thấy, sau lắp đặt thiết bị TCSC với XTCSC = 18 Ω đầu đường dây Phố Nối – Long Biên, trào lưu cơng suất mạch vịng phân bố lại đường dây Phố Nối – Long Biên khơng cịn vận hành tình trạng q tải Bảng 4.10 Dịng điện mạch vòng sau đặt TCSC đầu đường dây Phố Nối – Long Biên chế độ cao điểm Đƣờng dây Thƣờng Đƣờng dây Phố Nối Đƣờng dây Phố Nối Tín - Long Biên - Thƣờng Tín - Long Biên I Icp I Icp I Icp 806 1000 637 1000 808 1000 Hình 4.34 Dịng điện mạch vòng sau đặt TCSC đầu đường dây Phố Nối – Long Biên chế độ thấp điểm 22 4.2.4 Lựa chọn vị trí đặt TCSC để khắc phục tình trạng tải đƣờng dây Qua kết tính tốn phân tích cho thấy, lắp đặt TCSC đầu đường dây Thường Tín – Long Biên, giá trị XTCSC điều chỉnh thấp điện áp nút nâng lên cao so với lắp đặt TCSC đầu đường dây Phố Nối – Long Biên, tác giả chọn lắp đặt TCSC đầu đường dây Thường Tín – Long Biên với giá trị XTCSC điều chỉnh XTCSC = (-18.5 ÷ 17) Ω để lắp đặt mạch vịng Thường Tín – Long Biên – Phố Nối Vậy TCSC lựa chọn để lắp đặt mạch vịng có dải điều chỉnh XTCSC = (-20 ÷ 20) Ω Đây phương án tác giả lựa chọn để phân bố lại trào lưu cơng suất mạch vịng nhằm khắc phục tình trạng tải nhánh đường dây mạch vòng để hệ thống điện vận hành ổn định chế độ 4.3 KẾT LUẬN Qua nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ FACTS, tác giả sử dụng thiết bị SVC TCSC để lắp đặt vị trí thích hợp hệ thống điện để nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện Để tính tốn lựa chọn vị trí lắp đặt SVC, tác giả lựa chọn khu vực để tính tốn phân tích tiến hành lắp đặt SVC nút nguy hiểm khu vực Kết cho thấy sau lắp đặt SVC Đơng Anh với dung lượng QSVC = (-200 ÷ 1100) MVAr, Dốc Sỏi với dung lượng QSVC = (100 ÷ 900) MVAr Mỹ Phước với dung lượng QSVC = (-200 ÷ 1300) MVAr, điện áp nút toàn hệ thống điện nâng lên đáng kể nằm giới hạn điện áp vận hành cho phép Kết tính tốn phân tích cho thấy, lắp đặt thiết bị TCSC mạch vịng Thường Tín - Phố Nối - Long Biên đầu đường dây Thường Tín - Long Biên với giá trị XTCSC chế độ thấp điểm điều chỉnh XTCSC= 17 Ω chế độ cao điểm XTCSC= -18.5 Ω trào lưu cơng suất mạch vịng phân bổ lại đặn 23 nhánh đường dây khơng cịn vận hành tình trạng tải Việc lắp đặt thiết bị TCSC góp phần cải thiện chất lượng điện áp nút giảm tổn thất công suất đường dây KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Cùng với phát triển kinh tế, hệ thống điện Việt Nam ngày mở rộng quy mô nguồn, lưới phụ tải tiêu thụ, dẫn đến số thông số chế độ vận hành thay đổi nhiều có khả vượt khỏi phạm vi cho phép Hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 quy hoạch theo sơ đồ quy hoạch điện VII với phát triển thay đổi mạnh nguồn phụ tải Do đó, việc phân tích, tính toán chế độ vận hành đề xuất giải pháp để nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện đến giai đoạn 2020 vấn đề cần thiết mục tiêu mà đề tài quan tâm giải Công nghệ FACTS đời vào cuối thập niên 1980 giải pháp thích hợp cho hệ thống điện có biến động lớn thông số chế độ vận hành Qua tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị FACTS, tác giả lựa chọn thiết bị SVC TCSC để sử dụng lắp đặt cho HTĐ Việt Nam đến giai đoạn năm 2020 Quá trình nghiên cứu lắp đặt thiết bị SVC TCSC số vị trí hợp lý hệ thống điện cho thấy vai trò số thiết bị FACTS việc điều khiển nhanh thông số hệ thống điện cụ thể sau: SVC thiết bị bù ngang tác động nhanh lưới truyền tải điện áp cao dùng để điều khiển điện áp nút có dao động điện áp lớn nâng cao khả ổn định điện áp cho tồn hệ thống điện TCSC có khả điều khiển linh hoạt dịng cơng suất đường dây, phân bố lại trào lưu công suất mạch vịng nhằm khắc phục tình trạng q tải đường tải phân 24 bố lại công suất truyền tải đường dây vận hành non tải Ngồi ra, TCSC điều chỉnh nhanh giá trị XC đường dây nên có khả dập tắt dao động nhanh làm nâng cao độ dự trữ ổn định động cho hệ thống điện Áp dụng kết nghiên cứu, đề tài tính tốn phân tích chế độ vận hành lựa chọn vị trí lắp đặt SVC TCSC cho hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020, kết sau: Việc lắp đặt SVC nút Đông Anh với dung lượng QSVC = (-200 ÷ 1100) MVAr, Dốc Sỏi với dung lượng QSVC = (-100 ÷ 900) MVAr Mỹ Phước với dung lượng QSVC = (-200 ÷ 1300) MVAr, điện áp nút toàn hệ thống nâng lên đáng kể nằm giới hạn điện áp vận hành cho phép, phương án tối ưu nhằm nâng cao độ dự trữ ổn định cho toàn hệ thống điện chế độ vận hành Lắp đặt thiết bị TCSC có dải điều chỉnh XTCSC = (-20 ÷ 20) Ω mạch vịng Thường Tín – Phố Nối – Long Biên đầu đường dây Thường Tín - Long Biên góp phần đáng kể việc nâng cao điện áp vận hành hệ thống Đồng thời, việc lắp đặt thiết bị TCSC phân bố hợp lý trào lưu cơng suất nhánh mạch vịng có đường dây vận hành tải, giảm tổn thất đường dây góp phần giảm gánh nặng đầu tư xây dựng đường dây truyền tải Số liệu tính tốn, phân tích chế độ vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 đề tài dựa theo sơ đồ quy hoạch điện VII Do đó, tùy thuộc vào tình hình thực tế vận hành cụ thể tương lai, hệ thống điện có thay đổi định, nên kết tính tốn luận văn sử dụng để tham khảo cho việc tính tốn hệ thống điện với số liệu hệ thống điện thu thập cách xác ... để nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Kết tính tốn luận văn đề xuất giải pháp hợp lý để nâng cao độ tin cậy vận hành cho. .. Tính tốn, phân tích chế độ vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 Chương 4: Tính tốn, đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020 CHƢƠNG... “Tính tốn, phân tích đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy vận hành cho hệ thống điện Việt Nam đến giai đoạn 2020? ?? Bố cục luận văn (Gồm có chương) Chương 1: Tổng quan hệ thống điện Việt Nam thiết