Tính toán phân tích tổn thất của đường dây siêu cao áp và nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu tổn thất

LẠI VĂN TRÁNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  LẠI VĂN TRÁNG KỸ THUẬT ĐIỆN HƯỚNG HỆ THỐNG ĐIỆN TÍNH TỐN PHÂN TÍCH TỔN THẤT CỦA ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU TỔN THẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN KHOÁ 2009 - 2011 Hà Nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  LẠI VĂN TRÁNG TÍNH TỐN PHÂN TÍCH TỔN THẤT CỦA ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU TỔN THẤT Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN HƯỚNG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS LÃ VĂN ÚT Hà Nội - 2011 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất MỤC LỤC MỞ ĐẦU T 25T CHƯƠNG I T 25T TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP VIỆT NAM VÀ KHẢ NĂNG T PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI T I.1 ĐẶC ĐIỂM ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP XOAY CHIỀU I.1.1 Dùng dây phân pha I.1.2 Về khoảng cách cách điện hành lang an toàn I.1.3 Chế độ làm việc đường dây SCA I.1.4 Một số thông số đường dây siêu cao áp sau : I.2 LƯỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ KHU VỰC ASEAN I.2.1 Hệ thống truyền tải điện Việt Nam I.2.2 Chương trình liên kết hệ thống điện khu vực ASEAN 10 I.2.3 Liên kết lưới điện Việt Nam Trung Quốc 10 T T T T T T T T T T T T T T T T T T CHƯƠNG II 12 T 25T LÝ THUYẾT ĐƯỜNG DÂY DÀI VÀ MƠ HÌNH TÍNH TOÁN 12 T T II.1 MƠ HÌNH ĐƯỜNG DÂY DÀI TRONG TÍNH TỐN CĐXL 12 II.1.1 Phương trình đường dây dài có thông số rải 12 II.1.2 Phân bố điện áp dòng điện đường dây dài 13 II.1.3 Các thông số đặc trưng cho q trình truyền sóng đường dây dài 16 II.2 TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN DÀI PHA 16 II.2.1 CÔNG THỨC CHUNG TÍNH CHẾ ĐỘ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN DÀI PHA 16 II.2.2 Tính tốn chế độ đường dây dài biết công suất cuối đường dây 17 T T T T T T T 25T T T T 25T T T CHƯƠNG III 22 T 25T TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG - HIỆU SUẤT TẢI T ĐIỆN CỦA ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP 22 T III.1 KHĨ KHĂN CHUNG KHI TÍNH TƠN THẤT CƠNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG TRONG HTĐ 22 III.1.1 Ý nghĩa toán xác định tổn thất công suất tổn thất điện 22 III.1.2 Đặc điểm tổn thất công suất đường dây dài siêu cao áp 23 III.2 TÍNH TỐN TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐDSCA 27 T T T 25T T T T 25T Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất III.2.1 Tính trực phương trình đường dây dài thơng số rải 27 III.2.2 Mơ hình tương đương đường dây dài theo mạng cửa 27 III.2.3 Tính tốn tổn thất công suất ĐDSCA theo sơ đồ tương đương thông số tập trung 31 III.2.4 Tổn thất số phần tử liên quan đến hệ thống tải điện qua ĐDSCA 32 III.3 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 37 III.3.1 Phương pháp tính trực biểu đồ 37 III.3.2 Tính theo tổn thất cơng suất lớn thời gian tổn thất công suất lớn 39 III.4 HIỆU SUẤT TẢI ĐIỆN 40 T T T T T 25T T 25T T T T T T 25T T T CHƯƠNG IV 42 T 25T TÍNH TỐN PHÂN TÍCH TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG 42 T T TRÊN CÁC ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP 42 T T IV.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 42 IV.2 TÍNH TỐN TỔN THẤT TRÊN ĐDSCA THEO CÁC MƠ HÌNH KHÁC NHAU 42 IV.2.1 Đường dây khơng có bù 43 IV.2.2 Đường dây có bù ngang điểm 51 IV.2.3 Đường dây có bù ngang SVC điểm 53 IV.2.4 Tính tốn tổn thất sơ đồ ĐDSCA Bắc - Trung - Nam (giai đoạn đầu) 54 IV.2.5 Tính tốn tổn thất đường dây siêu cao áp HTĐ Việt Nam 55 IV.3 Kết luận chương 57 T 25T T 25T T T T T T T T 25T T 25T T 25T KẾT LUẬN CHUNG 59 T 25T TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 T 25T Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất MỞ ĐẦU Việt Nam có điều kiện địa lý nằm trải dọc theo Biển Đơng, với diện tích 379.000km2, mà chiều dài từ Bắc vào Nam tới 2000km Các khu vực kinh tế P P trọng điểm dân cư tập trung hai đầu đất nước: Khu vực kinh tế đồng Bắc Đông bắc phía Bắc khu vực kinh tế đồng Nam đồng sông Cửu long phía Nam Hai khu vực kinh tế hai khu vực phụ tải hệ thống điện nằm cách xa tới 1700km, điều kiện cần để hình thành hệ thống lưới điện SCA (siêu cao áp) đặt vấn đề thống hệ thống điện toàn quốc Một đặc điểm quan trọng trọng cấu trúc hệ thống điện Việt Nam nhà máy điện chủ yếu tập trung bốn khu vực là: + Các nhà máy thuỷ điện Tây Bắc + Các nhà máy nhiệt điện than Đông Bắc + Các nhà máy thuỷ điện Tây Nguyên + Các nhà máy nhiệt điện dầu khí Tây Nam + Các khu vực tập trung nhà máy điện nằm cách xa Các khu vực tập trung nhà máy điện cách xa tới 600÷1000 km Đó tiền đề cho việc hình thành lưới điện SCA để hồ nhà máy điện thống hệ thống điện Việt Nam nhằm cung cấp tốt nhất, hiệu an toàn cho nhu cầu dùng điện kinh tế quốc dân - Để hỗ trợ truyền tải điện hai miền từ Bắc vào Nam vào mùa lũ để tận dụng nguồn nước, nguồn lượng rẻ nhà máy thuỷ điện từ Nam Bắc vào mùa khô kiệt nhà máy nhiệt điện khí Miền Nam Năm 1994 hệ thống điện Việt Nam thức với đời đường dây SCA 500kV Bắc Nam mạch trạm 500kV Hồ bình - Hà tĩnh - Pleicu - Phú lâm Đường dây 500kV Bắc Nam thực phát huy hiệu việc cung cấp điện vào Miền Nam năm chưa xây dựng nhà máy nhiệt điện khí vào năm 1994÷2000 cung cấp điện miền Bắc vào mùa khơ năm 2004÷2005, 2008 tháng đầu năm 2010 Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất - Cùng với tăng trưởng phụ tải khoảng 14%/năm, nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện lớn liên tục xây dựng phải kể đến nhà máy thuỷ điện Sơn la (2400MW), Tuyên quang (600MW) hệ thống điện SCA 500kV phát triển mạnh mẽ với đời đường dây 500kV mạch hai Bắc Nam; đường 500kV Quảng Ninh - Sóc sơn, Quảng Ninh - Thường Tín, Hồ bình Sóc Sơn hàng chục trạm 500kV khác - Các đường dây 500kV thực đường dây truyền tải hầu hết cho hệ thống điện từ nhà máy điện đến trạm phân phối 500kV, cho khu vực tập trung phụ tải Do việc nghiên cứu vấn đề liên quan đến đường dây SCA đặc biệt vấn đề tổn thất điện vấn đề vơ quan trọng, liên quan đến hiệu quả, đến vấn đề tiết kiệm lượng ổn định hệ thống điện thời kỳ phát triển kinh tế cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Với thời gian có hạn khơng thể đề cập nhiều vấn đề, đề án tập trung nghiên cứu số vấn đề sau đây: ▪ Chương I: Tổng quan đường dây siêu cao áp Việt Nam khả phát triển tương lai ▪ Chương II: Lý thuyết đường dây dài mơ hình tính tốn ▪ Chương III: tổn thất cơng suất tổn thất điện - hiệu suất tải điện đường dây SCA ▪ Chương IV: Tính tốn phân tích tổn thất công suất điện đường dây siêu cao áp Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP VIỆT NAM VÀ KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI I.1 ĐẶC ĐIỂM ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP XOAY CHIỀU I.1.1 Dùng dây phân pha Cấu trúc chung đường dây SCA xoay chiều đường dây mạch hai mạch dùng dây phân pha Thay pha phải dùng sợi dây đơn đường dây điện áp thấp, người dùng nhiều sợi dây cho pha gọi đường dây phân pha, sợi dây kết chặt góc khung định vị đa giác giữ chúng song song với Đường dây 500kV pha có sợi thông thường số dây phân pha đường dây SCA lựa chọn là: + Đường dây 330kV: dây + Đường dây 500kV: - dây + Đường dây 750kV: dây + Đường dây l050kV: dây Các lý để áp dụng đường phân pha là: + Dịng điện đường dây SCA lớn: Đường dây 500kV có I =1000A tính theo cơng suất tự nhiên 900MW Vì dây dẫn cho đường dây có tiết diện lớn, cho đường dây 500kV cỡ 1000 ÷ 1200mm2 Sản xuất dây dẫn P P tiết diện lớn thi cơng lắp đặt chúng gặp nhiều khó khăn Vì người ta dùng dây phân pha gồm nhiều sợi pha để dễ chế tạo thi công + Nhưng lý đế phân pha là: tác dụng phân pha yêu cầu giảm cường độ điện trường giảm tổn thất công suất tượng vầng quang Xung quanh dây dẫn vận hành xuất điện trường với cường độ cao Điện trường sinh hồ quang dẫn đến tổn thất công suất điện lớn đặc biệt thời tiết xấu, đồng thời gây nhiễu vô tuyến cao Tuy nhiên đường dây 500kV trở lên, không chọn dây dẫn theo mật độ kinh tế hạn chế tổn thất vầng quang nhiễu vơ tuyến Ở Cộng hịa Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất Liên bang Xô Viết 0,5A/mm2 Tiết diện dây dẫn tối thiểu cho điện áp 500kV P P 900mm2 P P I.1.2 Về khoảng cách cách điện hành lang an toàn Khoảng cách cách điện chiều dài chuỗi sứ lớn Chiều dài chuỗi sứ siêu cao áp phải xác định theo điện áp vận hành (khơng phải tính đến q điện áp nội điện áp 35-110kV) số bát sứ 500kV từ 22 đến 25 bát lớn hơn, chuỗi sứ 500kV dài khoảng 4÷5m Điều làm cho độ lệch ngang chuỗi sứ lớn, dẫn đến khoảng cách pha phải lớn Một yếu tố dây dẫn đường dây SCA lớn, khả chịu tải trọng lớn, cột móng có kích thước lớn Vì để giảm chi phí cho cơng trình người ta thường kéo dài khoảng cột dẫn đến đường dây có khoảng cách pha lớn, hành lang an toàn rộng, chiều cao cột cao Ảnh hưởng đến môi trường xung quanh đường dây: Đối với đường dây siêu cao áp gây chiếm nhiều diện tích đất để xây dựng đường dây trạm biến áp, gây tiếng ồn hồ quang, gây nhiễu vô tuyến, ảnh hưởng đến cảnh quan ảnh hưởng cường độ điện trường đến khoảng không đường dây mặt đất Cường độ điện trường ảnh hưởng không tốt tới người gia súc, có gây điện nguy hiểm vật liệu kim loại đường dây Cường độ điện trường cho phép từ đến 25 kV/cm tùy thuộc vào loại đường dây Do thời gian người gia súc đường dây phải hạn chế đến mức không nguy hiểm cho sức khỏe Để hạn chế ảnh hưởng nêu dùng biện pháp thay đổi cấu trúc làm cho đường dây đắt tiền lên Độ tin cậy: đường dây siêu cao áp đòi hỏi độ tin cậy cao, cố đường dây gây ảnh hưởng lớn cho phụ tải Để đảm bảo độ tin cậy cao phải tăng cách điện đường dây, tăng sức chịu lực cột móng, tăng số mạch song song I.1.3 Chế độ làm việc đường dây SCA Công suất phản kháng điện dung đường dây sinh lớn, phân pha dây dẫn làm cho công suất lớn Công suất phản kháng điện dung sinh lớn gây vấn đề kỹ thuật phức tạp cần phải giải đặc biệt Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất chế độ non tải không tải lưới điện đường dây Sự tăng cao điện áp cuối đường dây vượt qua khả chịu đựng thiết bị phân phối điện, đường dây 500kV không cao U maxcp =525kV gây nguy tự kích thích tự dao động tăng dần lớn R R nhà máy điện Trong chế độ max, đường dây cấp điện từ hệ thống cho nút phụ tải tổn thất điện áp lớn, để đảm bảo tính kinh tế người ta tránh không tải nhiều công suất phản kháng đường dây siêu cao áp, để cấp công suất phản kháng đường dây siêu cao áp ta phải đặt bù nút phụ tải khu vực Điều chỉnh điện áp lưới điện có đường dây dài phức tạp, cần lượng công suất phản kháng lớn biến thiên từ tính dung sang tính cảm vấn đề kinh tế - kỹ thuật phức tạp Nếu đường dây nối liền phần độc lập hệ thống điện hệ thống điện gần (gọi đường dây liên lạc hệ thống) có độ dài lớn gặp phải vấn đề khả tải theo công suất giới hạn ổn định tĩnh Nếu độ dự trữ ổn định tĩnh thấp phải có biện pháp nâng cao Ổn định động hệ thống điện công suất lớn vấn đề phức tạp nan giải, làm hạn chế khả tải đường dây dài Để giải vấn đề cần phải phối hợp thiết bị bảo vệ lựa chọn sơ đồ hợp lý đường dây dài Các vấn đề làm cho đường dây siêu cao áp có độ dài 300km phải trang bị thêm thiết bị bù phụ: tụ điện bù dọc, kháng điện bù ngang, máy bù tĩnh (SVC hay STATCOM) máy bù đồng để xử lý vấn đề tăng cao điện áp, áp máy phát điện chế độ không tải non tải, đảm bảo điện áp cuối đường dây, nâng cao khả ổn định tĩnh chế độ max Số lượng, dung lượng vị trí đặt thiết bị kết tốn kinh tế - kỹ thuật Lưới điện có đường dây siêu cao áp ngắn, đường dây khơng cần phải đặt thiết bị bù để giải vấn đề kỹ thuật nêu cho hệ thống điện Để giải vấn đề kỹ thuật nan giải nói đường dây siêu cao áp xoay chiều, sử dụng lưới điện chiều Tuy nhiên lưới điện chiều không thay lưới điện xoay chiều mà tham gia vào lưới điện xoay chiều Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất vị trí định nhằm khắc phục nhược điểm nó, làm cho hiệu kinh tế hệ thống điện chung cao Lưới truyền tải điện Việt Nam tương lai gần lưới điện siêu cao áp 500kV kết hợp lưới điện cao áp 220kV Lưới điện có cấu trúc phức tạp nhiều nguồn điện, nhiều mạch vòng với nhiều cấp điện áp I.1.4 Một số thông số đường dây siêu cao áp sau : Điện áp định mức, kV 330 500 750 1150 Điện áp lớn nhất, kV 363 525 787 1200 Tổng trở sóng Zs, Ω 300 290 280 270 Công suất tự nhiên P tn , MW 350 850 2190 4000 Khoảng cách pha, m 7,5 12,4 14 18,5 Sứ treo cao trung bình dây dẫn, m 12,5 14 18,5 24 Sứ treo cao trung bình dây chống sét, m 22,2 24,3 30 39,9 Khoảng cách dây chống sét, m 9,4 14,6 22,1 33,8 5,5 8,24 11,3 16,8 16÷20 24÷27 35 41 R R Khoảng cách từ điểm thấp đến mép trên, m Số lượng sứ chuỗi, bát I.2 LƯỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ KHU VỰC ASEAN I.2.1 Hệ thống truyền tải điện Việt Nam Hệ thống truyền tải Việt Nam bao gồm cấp điện áp 220kV 500kV Hệ thống điện 500kV bắt đầu vận hành từ năm 1994, với việc đưa vào vận hành đường dây 500kV Bắc - Nam dài gần 1700km hai trạm 500kV Hịa Bình Phú Lâm, cơng suất trạm 900MVA hai trạm bù Hà Tĩnh Pleicu Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất c- Chế độ hở mạch cuối đường dây (phía nhà máy): U U 1084 kV 500 kV HT 153,75-j1863 Nhà máy ΔP=153,75 MW ~ 0+j0 0+j0 ΔP=115,5 MW 153,75 -j1863 6,71-j590,5 31,54-j2777 ΔPΣ = 153,75 MW Hình 4.8 Chế độ cuối đường dây hở mạch Kết tính: U = 500 kV; U = 1084 kV; R R R R ΔP = 115,5+6,71 + 6,71 = 153,75 MW; Theo sơ đồ chuỗi nhiều mắt xích hình π đơn giản a- Chế độ tải 500 MW, cosφ = 0,9 đến cuối đường dây U 580 560 540 520 500 480 460 500 kV HT 10 11 Nhà máy ΔP=33,53 MW 533,5,75-j498,2 ~ 500+j418,7 Hình 4.9 Kết tính chế độ tải 500 MW Kết tính: P +jQ = (533,5 -j498,2) MVA; P +jQ = (500 +j418,7) MVA; R R R R R R R R ΔP = 33,53 MW; Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 46 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất b- Chế độ không tải, U1 = 500kV; U = 500 kV U R U RU R U RU 600 580 560 540 520 500 480 460 440 10 11 Nhà máy 500 kV ΔP=13,32 MW HT ~ 13,32-j590,4 0+j589,4 Hình 4.10 Chế độ khơng tải Kết tính: P +jQ = (13,32-j590,4) MVA; R R R R P +jQ = (0+j589,4) MVA; ΔP = 13,32 MW R R R R c- Chế độ hở mạch cuối đường dây U U 1200 1000 800 600 400 200 500 kV 10 11 Nhà máy ΔP=153,98 MW HT ~ 153,98-j1862 0+j0 Hình 4.11 Chế độ cuối đường dây hở mạch Kết tính: U = 500kV; U = 1085,4 kV; ΔP = 153,98 MW; R R R R Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 47 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất So sánh kết tính tốn theo mơ hình Ta có bảng tổng kết tính tốn cho loại mơ hình chế độ sau: Bảng 4.1 Mơ hình Chế độ Tải 500 MW Khơng tải Hở mạch Hình π đơn giản 33 189 Chuỗi 10 hình π 33,53 13,32 153,98 Chuỗi 20 hình π 33,54 13,39 153,77 Hình π tương đương 33,55 13,42 153,75 Từ bảng ta thấy kết tính tốn tổn thất theo mơ hình hình π đơn giản tính với đường dây ngắn sai khác nhiều so với mơ hình đường dây dài Đặc biệt đường dây không tải hở mạch Đó trường hợp ĐDSCA có tổn thất lớn, gây dòng điện điện dung chạy dọc theo đường dây qua điện trở phía có nối với hệ thống Ví dụ xét trường hợp đường dây khơng tải, giữ điện áp đầu đường dây Trong trường hợp này, điện áp đầu giữ (bằng 500kV) nên điện áp đường dây cao dòng điện dung chạy từ phía Các dịng điện gây TTCS tác dụng phần tử nhỏ đường dây, gần sơ đồ nhiều mắt xích hình π (khi số mắt xích lớn) 500 kV HT ΔP=13,42 MW 500 kV Nhà máy ~ 13,42-j591 0+j590 a) b) Hình 4.12 Khi sử dụng sơ đồ 10 mắt xích hình π (hình 4.12), tổn thất tổng cộng 13,32 MW Với sơ đồ hình π tương đương (hình 4.13a) tổn thất thể Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 48 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất công suất tác dụng tiêu thụ nhánh điện dẫn (mỗi nhánh 6,707 MW) Tổn thất tổng cộng 13,42 MW Đây trị số mơ hình tương đương hồn tồn với trạng thái đường dây dài có thơng số rải 13,42 -j591 0+j590 6,71+j1,0 6,707+j0,0 ΔP=0,003 6,707 6,707 j530,5 j530,5 a) j530,5 j530,5 0+j0 ΔP=0 j530,5 j530,5 b) Hình 4.13 Với sơ đồ hình π đơn giản (hình 4.13b) tổn thất cơng suất tác dụng dòng điện dung chạy phía khơng qua điện trở nằm Dịng nhánh ngang điện áp phía cân Như vậy, mơ hình khơng tương đương phương diện tổn thất Cũng thế, xét trường hợp cuối đường dây hở mạch, tổn thất tính theo mơ hình lại q lớn tổng trở ngang tính tốn lớn thực tế, điện áp cuối đường dây tăng cao, dòng điện điên dung chạy từ cuối đường dây phía đầu lớn Tóm lại, với đoạn ĐDSCA có chiều dài lớn từ 100 km trở lên, để tính tổn thất cần sử dụng mơ hình tương đương với mạng cửa đường dây dài (sau gọi mơ hình hình π tương đương) sử dụng mơ hình nhiều mắt xích hình π cho mắt xích tương ứng với đoạn có chiều dài nhỏ 100 km (gọi tắt mơ hình nhiều mắt xích hình π đơn giản) Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 49 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất Mơ hình nhiều mắt xích hình π đơn giản có ưu điểm cho phép khảo sát thơng số (kể tổn thất) dọc theo đường dây Tuy nhiên lại có nhược điểm số phần tử mơ nhiều Mơ hình hình π tương đương có ưu điểm đảm bảo độ xác cao với chiều dài đường dây, số phần tử mô Để khảo sát thông số dọc đường dây, chia nhỏ chiều dài thành nhiều đoạn Tuy nhiên nhược điểm tính tốn thơng số mơ hình phức tạp, nói chung cần sử dụng chương trình Trong luận văn sử dụng kết hợp (tùy theo mục đích) hai loại mơ hình nói Khi phân tích lí thuyết sử dụng mơ hình nhiều mắt xích hình π đơn giản, cịn tính tốn định lượng tổn thất HTĐ phức tạp sử dụng mô hình hình π tương đương IV.2.1.2 Tỉ lệ tổn thất công suất hiệu suất truyền tải Bảng 4.2 P(MW) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 990 ΔP(MW) 13,42 14,23 16,52 20,37 25,97 33,55 43,52 56,59 74,13 99,64 148,57 ΔP % - 14,23 11,07 15,01 η% - 87,54 92.37 93.64 93.90 93.72 93.24 92.52 91.52 90.03 86.95 8,26 6,79 6,49 6,71 7,25 8,08 9,27 Bảng 4.2 thể kết tính tốn tổn thất theo mơ hình (hình π tương đương) cho trường hợp khác cơng suất truyền tải Từ xác định tỉ lệ TTCS hiệu suất truyền tải đường dây Giới hạn truyền tải đường dây theo điều kiện ổn định tĩnh trường hợp 990 MW Kết cho thấy, tỉ lệ tổn thất thấp (hiệu suất cao nhất) ứng với công suất 400 MW So sánh với công suất tự nhiên: U 500 Ptn = = = 967,5 MW Z C 258,4 Như hiệu suất truyền tải cao không ứng với suất tự nhiên Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 50 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất IV.2.2 Đường dây có bù ngang điểm Nhà máy 500 kV 500 kV HT ~ Hình 14 Đường dây giả thiết bù dọc với trị số X C = 160 Ω (gần 60%) bù R R ngang kháng cố định với tổng Q K = x 265 MVar (50%) Sử dụng R R mơ hình chọn theo sơ đồ hình π tương đương cho đoạn đường dây, kết tính tốn tổn thất (bằng chương trình) nhận bảng 4.3 Ở chế độ điều kiện tính giống bảng 4.2 để so sánh tỉ lệ tổn thất truyền tải Trong trường hợp giới hạn truyền tải cao hơn, nên có tính thêm số mức truyền tải cao (đến giới hạn 1600MW) Bảng 4.3 P(MW) ΔP(MW) 2.78 100 200 300 400 500 600 700 800 900 990 3.87 7.14 12.68 20.62 31.1 44.29 60.44 79.83 102.84 127.04 3.57 4.23 6.22 7.38 ΔP % - 3.87 8.63 9.98 11.43 12.83 η% - 96.27 96.55 95.94 95.09 94.14 93.13 92.05 90.9 89.74 88.63 5.16 P(MW) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 ΔP(MW) 129.45 161.83 199.41 244.09 298.13 365.51 455.19 - ΔP % 12.9 14.71 16.62 18.77 21.3 24.37 28.45 - η% 88.57 87.17 85.75 84.20 82.44 80.41 77.85 - Nhận xét: Nhìn chung hiệu suất tăng đáng kể có thiết bị bù Có thể giải thích điều điện áp phân bố đồng Trên hình 15 thể phân bố điện áp cho trường hợp khơng tải, tải trung bình (400 MW) tải nặng (900 MW) Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 51 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất 525 520 515 510 505 500 495 490 a Chế độ không tải 540 530 520 510 500 490 480 470 460 b Tải 400 MW 560 540 520 500 480 460 440 c Tải 900 MW Hình 4.15 Phân bố điện áp dọc đường dây Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 52 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất IV.2.3 Đường dây có bù ngang SVC điểm 500 kV 500 kV Nhà máy HT ~ SVC Hình 4.16 Giả thiết đặt SVC có cơng suất ± 550 MVAr điểm giữa, giữ điện áp 500 kV (thay cho kháng cố định) Khơng có bù dọc Kết tính tốn tổn thất bảng 4.4 Bảng 4.4 P(MW) ΔP(MW) 2.76 100 200 300 400 500 600 700 800 900 990 3.81 6.95 12.28 19.92 30.04 42.85 58.61 77.71 100.62 125.10 3.48 4.09 ΔP % - 3.81 9.71 11.18 12.64 η% - 96.33 96.64 96.08 95.26 94.33 93.33 92.28 91.15 89.94 88.78 4.98 6.01 7.14 8.37 P(MW) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 ΔP(MW) 128.1 161.05 201.3 - - - - - ΔP % 12.81 14.65 16.78 - - - - - η% 88.64 87.22 85.63 - - - - - So với trường hợp bù cố định, nói chung tổn thất giảm chế độ truyền tải cơng suất Hiệu giảm tổn thất cịn cao nhiều trường hợp cosφ phụ tải thấp (cần tải công suất phản kháng nhiều qua ĐDSCA) Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 53 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất IV.2.4 Tính tốn tổn thất sơ đồ ĐDSCA Bắc - Trung - Nam (giai đoạn đầu) Để nghiên cứu định lượng cho sơ đồ tương đối phức tạp luận văn thực tính tốn tổn thất với hệ thống tải điện 500 kV Bắc - Trung - Nam giai đoạn đầu vận hành Sơ đồ hình 4.16 Cho phụ tải thay đổi từ 550 MW đến 1200 MW (cosφ = 0,9) Kết nhận bảng 4.5 HTĐ miền Nam HTĐ miền Trung 500 MW HTĐ miền Bắc 50+j30 B2 B3 900+j400 15,75kV B 200+j80 220kV 220kV 500kV Zđt Pt+jQt B4 220kV B1 Hà Tĩnh Đà Nẵng Pleiku Hịa Bình Phú Lâm Hình 4.17 Sơ đồ hệ thống tải điện 500kV 900 800 700 MW 600 500 400 300 200 100 11 13 15 17 19 21 23 h Hình 4.18 Biểu đồ phụ tải ngày Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 54 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất Bảng 4.5 Biểu đồ phụ tải Thời gian P (MW) ΔP (MW) ΔP% P1 (MW) 442 14.67 5.54 206.7+58 432 14.61 5.52 196.6+68 432 14.61 5.52 196.6+68 435 14.64 5.53 199.6+65 454 14.77 5.58 218.8+46 507 15.64 5.74 272.6 549 16.8 5.32 315.8 562 17.29 5.25 329.3 577 17.92 5.19 344.9 10 603 19.15 5.14 372.2 11 595 18.72 5.15 363.7 12 571 17.67 5.22 338.7 13 540 16.52 5.39 306.5 14 531 16.26 5.47 297.3 15 550 16.85 5.32 316.9 16 571 17.67 5.22 338.7 17 617 19.92 5.15 386.9 18 718 28.19 5.68 496.2 19 802 42.42 7.14 594.4 20 815 46.61 7.62 611.6 21 780 37.34 6.58 567.3 22 740 30.9 5.93 520.9 23 588 18.4 5.16 356.4 24 478 15.07 5.68 243.1+22 Tổng 13889 MWh 502.64 MWh ΔP tb %=5,63% 7130.3MWh R R Tỉ lệ tổn thất điện tính theo điện đầu vào: ∆E % = 502,64 100% = 7% 7130,3 IV.2.5 Tính tốn tổn thất đường dây siêu cao áp HTĐ Việt Nam Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 55 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất Hình 4.19 Sơ đồ HTĐ Việt Nam năm 2005 Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 56 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất Tính tốn thực cho sơ đồ HTĐ Việt Nam năm 2005 Do có phụ tải trung gian nên công suất truyền đoạn khác Để tính tỉ lệ tổn thất ta tính cho đoạn cộng lại Kết nhận cho chế độ phụ tải trung bình hệ thống bảng 4.6 Bảng 4.6 Đoạn ĐDSCA Tổn thất CSTD CSTD truyền tải Tỉ lệ tổn thất - (MW) (MW) (%) Hòa Bình - Hà Tĩnh 3.167 229.1 1.38 Hà Tĩnh - Đà Nẵng 1.004 70.1 1.43 Đà Nẵng - Pleiku 2.159 245 0.88 Pleiku - Phú Lâm 5.275 257 2.05 Pleiku - Di Linh 9.853 422.1 2.33 Di Linh - Tân Định 6.08 559.8 1.09 Tân Định - Phú Lâm 0.158 155.5 0.11 Tổng cộng 27.696 - - Nếu coi công suất truyền nối tiếp từ NMTĐ Hịa Bình đến trạm Phú Lâm, ta tính tỉ lệ tổn thất tổng: ΔP% = 1.38+1.43+0.88+2.05 = 5.74% IV.3 Kết luận chương - Các đường dây tải điện dài siêu cao áp có đặc điểm riêng tổn thất cơng suất, là: + Có cơng suất điện dung tự nhiên lớn bơm lên đường dây truyền phía hệ thống gây tổn thất khơng tải + Dịng điện điện dung phân bố dọc theo chiều dài đường dây phụ thuộc phân bố điện áp, thay đổi theo chế độ tải công suất làm cho việc tính tốn tổn thất cơng suất phức tạp Để tính tốn xác tổn thất cơng suất tổn thất điện cần phải nghiên cứu, lựa chọn mơ hình thích hợp Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 57 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất - Mơ hình ĐDSCA theo sơ đồ thơng số tập trung đường dây ngắn có sai số đáng kể, khơng thể áp dụng để tính tốn tổn thất Dựa trực tiếp vào hệ phương trình trạng thái đường dây dài có thơng số rải tính tốn xác tổn thất, nhiên khơng thích hợp đường dây nằm sơ đồ HTĐ phức tạp Mô hình tương đương mạng cửa cho ĐDSCA (thơng số tập trung) đảm bảo tương đương hồn tồn tính tổn thất, áp dụng tốt cho mơ hình HTĐ phức tạp Tuy nhiên có nhược điểm tính tốn thơng số phức tạp, cần áp dụng chương trình Có thể sử dụng mơ hình xâu chuỗi nhiều mắt xích hình π để tính tốn tổn thất ĐDSCA Nhược điểm: số phần tử tăng lên đáng kể - Khi có bù thơng số đường dây tổn thất ĐDSCA giảm nhiều phân bổ điện áp đồng Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 58 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất KẾT LUẬN CHUNG Tổn thất công suất điện ĐDSCA có ý nghĩa quan trọng quản lý vận hành Tuy nhiên, có cơng suất điện dung lớn, phân bố dọc theo chiều dài đường dây, việc tính tốn xác tổn thất nội dung phức tạp Trên sở hệ phương trình đường dây dài có thơng số rải mơ hình tương đương đoạn ĐDSCA chiều dài tùy ý dạng thông số tập trung Mơ hình phản ảnh xác tổn thất cơng suất chế độ làm việc đường dây HTĐ phức tạp, áp dụng chương trình tính tốn Luận văn đề xuất áp dụng mơ hình tương đương mạng cửa chương trình tính tốn CĐXL, bước đầu nghiên cứu tổn thất công suất điện cho sơ đồ ĐDSCA 500kV, hiệu thiết bị bù Kết cho thấy áp dụng phương tiện bù thông số, tổn thất ĐDSCA giảm đáng kể điện áp phân bố đều, giảm phần tổn thất khơng tải phụ thuộc dịng điện điện dung Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 59 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất TÀI LIỆU THAM KHẢO Lã Văn Út Tính tốn phân tích chế độ hệ thống điện Bài giảng Hệ cao học ngành Hệ thống điện Hà Nội - 2000 Trần Bách Lưới điện hệ thống điện Tập 1,2,3 NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2008 Turan Gonen Electric Power Transmission Sýtem Engineering California State University, California, 1999 M.V.Bakshi U.A.Bakshi Electrical Power Transmission And Distribution Tecnichcal Publications Pune India, 2007 Александров Г.Н Ле Тхань Бак Эффективность применения управляемых реакторов для уменьшения потерь мощности в дальних линиях электропередачи Журнал РАН “Электричество” No: Pages: 8–15 Year 2007 Lại Văn Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 60 ... Tráng- Cao học kỹ thuật điện 2009 Trang 22 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất III.1.2 Đặc điểm tổn thất công suất đường dây dài siêu cao áp. .. Trang 11 Tính tốn phân tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất CHƯƠNG II LÝ THUYẾT ĐƯỜNG DÂY DÀI VÀ MƠ HÌNH TÍNH TỐN II.1 MƠ HÌNH ĐƯỜNG DÂY DÀI TRONG TÍNH TỐN... tích tổn thất đường dây siêu cao áp nghiên cứu biện pháp giảm thiểu tổn thất CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP VIỆT NAM VÀ KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI I.1 ĐẶC ĐIỂM ĐƯỜNG DÂY SIÊU