Nghiên cứu ảnh hưởng của thiết bị tự đóng lại đến việc đánh giá sụt giảm điện áp ngắn hạn của lưới điện phân phối quận long biên t p hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TẠ THANH PHÚC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ TỰ ĐÓNG LẠI ĐẾN VIỆC ĐÁNH GIÁ SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI QUẬN LONG BIÊN – T.P HÀ NỘI Chuyên ngành : Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS BẠCH QUỐC KHÁNH Hà Nội – Năm 2018 Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn luận văn thân tơi nghiên cứu, tính tốn phân tích Số liệu đưa luận văn dựa kết tính tốn trung thực tơi, khơng chép hay số liệu công bố Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Nếu sai với lời cam kết trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả Tạ Thanh Phúc Trang Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG MỞ ĐẦU 11 Lý chọn đề tài: 11 Mục đích nghiên cứu 11 Ý nghĩa đề tài: 11 Phương pháp nghiên cứu 12 Tóm tắt nội dung luận văn: 12 CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 14 – BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN 14 1.1 Sự cần thiết việc nghiên cứu chất lượng điện 14 1.1.1 Các tượng, biểu liên quan đến chất lượng điện 15 1.1.2 Các vấn đề, ảnh hưởng chất lượng điện 15 1.1.3 Các giải pháp nâng cao chất lượng điện 16 1.1.4 Bảng nội dung thiết kế có xem xét vấn đề chất lượng điện 17 1.2 Biến thiên điện áp ngắn hạn 18 1.2.1 Khái niệm chung biến thiên điện áp ngắn hạn 18 1.2.2 Vùng bị ảnh hưởng 20 1.3 Các biện pháp ngăn ngừa loại trừ cố biến thiên điện áp ngắn hạn 21 1.3.1 Các giải pháp cho giai đoạn hình thành biến thiên điện áp ngắn hạn21 1.3.2 Các biện pháp loại trừ cố 22 1.4 Các tiêu đánh giá tượng biến thiên điện áp ngắn hạn lưới phân phối 25 1.4.1 Tần suất trung bình BĐN hệ thống – SARFI 25 1.4.2 Chỉ số SARFIx 25 1.4.3 Đường cong SARFI 26 Trang Luận văn Thạc sỹ 1.4.4 1.5 HV : Tạ Thanh Phúc Thời gian điện trung bình - ASIDI 28 Kết luận 29 CHƯƠNG – MƠ HÌNH TÍNH TOÁN BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 30 2.1 Thông tin biến thiên điện áp ngắn hạn lưới điện khứ 30 2.2 Mô phân bố cố 31 2.3 Sơ đồ khối tính toán biến thiên điện áp ngắn hạn lưới phân phối 32 2.4 Kết luận 34 CHƯƠNG – TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐÁNH GIÁ BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI LỘ 476 - TRẠM 110KV SÀI ĐỒNG - LONG BIÊN 35 3.1 Mô phân bố cố lộ 476 – Trạm 110KV Sài Đồng - Quận Long Biên 35 3.2 Thông số vận hành chế độ xác lập 42 3.3 Tính ngắn mạch tổng hợp giá trị điện áp, tần suất sụt giảm điện áp 43 3.4 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx chế độ công suất ngắn mạch cực đại 44 3.4.1 Đánh giá voltage sag vị trí NODE (Nút lộ 476: Trạm thôn Nha) 44 3.4.2 Đánh giá Voltage sag cho hệ thống 49 3.5 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx trường hợp chế độ công suất ngắn mạch cực tiểu 54 3.6 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx_curve 61 3.7 Đánh giá voltage sag theo tiêu SARFIx SARFIx_curve bố trí thiết bị tự đóng lại (recloser) 72 3.7.1 Trường hợp bố trí thiết bị tự đóng lại cho máy cắt đầu nguồn 72 3.7.2 Trường hợp bố trí thiết bị tự đóng lại cho máy cắt đầu nguồn phối hợp với thiết bị phân đoạn đường dây 78 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 93 Kết luận 93 Đề xuất 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 Trang Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt Tên đầy đủ American National Standards Institute ANSI Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ Average Service Availability Index ASAI Chỉ số thể mức sẵn sàng hoạt động hệ thống Customer Average Interruption Duration Index CAIDI Chỉ số khoảng thời gian điện trung bình khách hàng Computer Bussiness Equipment Manufactures Associations CBEMA Hiệp hội sản xuất kinh doanh thiết bị máy tính Customer Average Interruption Frequency Index CAIFI Chỉ số tần suất điện trung bình khách hàng Customer Interrupted per Interruption Index CIII Chỉ số thể số lượng khách hàng trung bình bị điện lần điện CLĐN Chất lượng điện MBA Máy biến áp HTĐ Hệ thống điện International Electrotechnical Commission IEC Hiệp hội kỹ thuật điện tử quốc tế Institute of Electrical and Electronic Engineer IEEE Viện kỹ thuật điện điện tử ITIC Information Technology Infrastructure Committee Ủy ban sở hạ tầng công nghệ thông tin PSS/Adept Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Trang Luận văn Thạc sỹ rms HV : Tạ Thanh Phúc Root-Mean-Square Giá trị hiệu dụng TBA Trạm biến áp TSSC Tần suất cố SANH Sụt áp ngắn hạn SAIDI System Average Interruption Duration Index Chỉ số khoảng thời gian điện trung bình hệ thống SAIFI System Average Interruption Frequency Index Chỉ số tần suất điện trung bình hệ thống System Average RMS Frequency Index voltage SARFIx Chỉ số tần suất biến thiên điện áp trung bình hệ thống với ngưỡng điện áp x System Average RMS Frequency Index voltage curve SARFIx-curve Chỉ số tần suất biến thiên điện áp trung bình hệ thống với ngưỡng điện áp x xét đến tác động thiết bị bảo vệ SEMI Semiconductor Equipment and Materials International Group Tổ chức quốc tế vật liệu thiết bị bán dẫn UPS Uninterruptable Power Supply Nguồn cung cấp không bị gián đoạn VI Very Inverse Rất dốc Trang Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện 18 Bảng 3.1 Số thứ tự, tên nút (Trong PSS/Adept), tên trạm biến áp 38 Bảng 3.2 Các vị trí tính ngắn mạch (23 vị trí) đường dây chiều dài khoảng tính ngắn mạch 39 Bảng 3.3 Tổng hợp suất cố 39 Bảng 3.4 Phân bố suất cố lưới điện 40 Bảng 3.5 Phân bố suất cố vị trí trạm biến áp 40 Bảng 3.6 Phân bố suất cố vị trí ngắn mạch đường dây 41 Bảng 3.7 Điện áp nút chế độ xác lập 42 Bảng 3.8 Giá trị điện áp trạm Thôn Nha (NODE1) xảy ngắn mạch pha nút tải (25 nút) lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV Sài Đồng 44 Bảng 3.9 Giá trị điện áp trạm Thôn Nha (NODE1) xảy ngắn mạch pha điểm ngắn mạch đường dây (23 đường dây) lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV Sài Đồng 45 Bảng 3.10 Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ trạm Thôn Nha (NODE1) xảy ngắn mạch pha điểm ngắn mạch trạm biến áp phân phối (25 nút) lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV Sài Đồng 46 Bảng 3.11 Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ trạm Thôn Nha (Node1) xảy ngắn mạch pha điểm ngắn mạch đường dây (23 nút) lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV Sài Đồng 48 Bảng 3.12 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ trạm Thôn Nha (Node1) 49 Bảng 3.13 Chỉ số SARFIx xét vị trí trạm Thôn Nha (Node1) 49 Bảng 3.14 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ tồn 26 vị trí lưới phân phối 51 chế độ công suất ngắn mạch max 51 Bảng 3.15 Tần suất cố sag có biên độ nhỏ ngưỡng điện áp x 26 vị trí lưới phân phối 52 chế độ công suất ngắn mạch max 52 Bảng 3.16 Chỉ tiêu SARFIx hệ thống chế độ công suất ngắn mạch max 52 Trang Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc Bảng 3.17 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ tồn 26 vị trí lưới phân phối 55 chế độ công suất ngắn mạch 55 Bảng 3.18 Tần suất cố sag có biên độ nhỏ ngưỡng điện áp x 26 vị trí lưới phân phối 56 chế độ công suất ngắn mạch 56 Bảng 3.19 Chỉ tiêu SARFIx hệ thống chế độ công suất ngắn mạch 57 Bảng 3.20 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ tồn 26 vị trí lưới phân phối 59 Bảng 3.21 Tổng hợp tiêu SARFIx hệ thống 59 Bảng 3.22 Dòng điện khởi động rơle đường dây 62 Bảng 3.23 Thời gian cắt thiết bị bảo vệ ngắn mạch pha 63 Bảng 3.24 Quan hệ xác định thời gian cắt máy cắt 63 Bảng 3.25 Tần suất sụt giảm điện áp không an toàn NODE1 xảy ngắn mạch N1 tất vị trí trạm biến áp lưới 64 Bảng 3.26 Tần suất sụt giảm điện áp khơng an tồn NODE1 ngắn mạch N1 đường dây tất vị trí nút lưới 65 Bảng 3.27 Tổng hợp tần suất SANH khơng an tồn NODE1 ngắn mạch N1 67 Bảng 3.28 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp khơng an tồn cho hệ thống SARFIcurve 68 Bảng 3.29 Tổng hợp tần suất lũy tiến sụt giảm điện áp cho hệ thống SARFIx-curve 69 Bảng 3.30 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp cho hệ thống SARFIcurve đặt Recloser cho máy cắt đầu nguồn 75 Bảng 3.31 Tổng hợp tần suất lũy tiến sụt giảm điện áp SARFIx-curve đặt Recloser cho máy cắt đầu nguồn 76 Bảng 3.32 Thời gian đóng cắt máy cắt đầu nguồn 81 Bảng 3.33 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp cho hệ thống SARFIcurve đặt cầu dao phân đoạn phối hợp recloser 83 Bảng 3.34 Tổng hợp tần suất lũy tiến sụt giảm điện áp SARFIx-curve đặt cầu dao phân đoạn phối hợp recloser 84 Bảng 3.35 Thời gian đóng cắt máy cắt đầu nguồn 86 Trang Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc Bảng 3.36 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp cho hệ thống SARFIcurve đặt cầu dao phân đoạn phối hợp recloser 88 Bảng 3.37 Tổng hợp tần suất lũy tiến sụt giảm điện áp cho hệ thống SARFIx-curve đặt cầu dao phân đoạn phối hợp recloser 89 Bảng 3.38 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp trung bình cho hệ thống 90 Bảng 3.39 Tổng hợp tần suất lũy tiến sụt giảm điện áp trung bình cho hệ thống 90 Trang Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp 17 Hình 1.2 – Biến thiên điện áp ngắn hạn hệ thống điện mạch kép 19 mạch bị ngắn mạch 19 Hình 1.3 Biểu diễn trình biến thiên đ.áp ngắn hạn 19 đến loại trừ cố 19 Hình 1.4 Vùng bị ảnh hưởng biến thiên điện áp ngắn hạn điện 21 Hình 1.5 – Mạch điện hình tia sử dụng cầu chì mạnh nhánh 23 Hình 1.6 – Phân đoạn thiết bị tự động đóng lại 24 Hình 1.7 Đường cong CBEMA 26 Hình 1.8 Đường cong SEMI 27 Hình 2.1 Sơ đồ khối chương trình tính tốn 33 Hình 3.1 Sơ đồ lưới điện 22 kV 476 trạm 110/22 kV Sài Đồng 37 Hình 3.2 Tần suất sụt giảm điện áp trung bình hệ thống theo khoảng điện áp chế độ công suất ngắn mạch max 53 Hình 3.3 Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình hệ thống SARFIx chế độ công suất ngắn mạch max 53 Hình 3.4 Tần suất sụt giảm điện áp trung bình hệ thống theo khoảng điện áp chế độ công suất ngắn mạch 58 Hình 3.5 Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình hệ thống SARFIx chế độ công suất ngắn mạch 58 Hình 3.6 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp trung bình hệ thống theo khoảng điện áp 60 Hình 3.7 Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình hệ thống SARFIx 60 Hình 3.8 Đặc tính dây chảy cầu chì 62 Hình 3.9 Đặc tính thời gian phụ thuộc rơle 62 Hình 3.10 Đường đặc tính SEMI 63 Hình 3.11 Tần suất sụt giảm điện áp trung bình SARFIx SARFIx_curve 71 Hình 3.12 Tần suất lũy tiến sụt giảm điện áp SARFIx SARFIx_curve 71 Hình 3.13 Các đặc tính bảo vệ TĐL 72 Hình 3.14 Trình tự đóng cắt TĐL 72 Trang Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc tMCĐN (s) Tên nút NODE1 Tên nút NODE3 Tên trạm Thôn Nha Tên đường dây NODE37NODE38 IN(3) (A) 4846 Thời gian cắt (s) Thời gian đóng (s) Lần1 Lần2 Lần1 Lần2 0,1 0,25 0,13 0,28 IN(3) (A) 2033 0,25 Bảng 3.32 Thời gian đóng cắt máy cắt đầu nguồn Cách tính tốn tương tự ta có Chỉ số SARFIx SARFIx-curve đặt Máy cắt đầu nguồn có chức tự đóng lại kết hợp với cầu dao phân đoạn đường dây bảng 3.33 3.34 Trang 81 Luận văn Thạc sỹ STT Tên nút NODE1 NODE2 NODE3 NODE4 NODE5 NODE6 NODE7 NODE8 NODE9 10 NODE10 11 NODE11 12 NODE12 13 NODE13 14 NODE14 15 NODE15 16 NODE16 17 NODE17 18 NODE18 19 NODE19 20 NODE20 21 NODE21 22 NODE22 23 NODE23 24 NODE24 25 NODE25 26 NODE26 Tên trạm Thôn Nha Cơng ty Thêu Ren Thơn Tư Đình Thơn Trạm Trạm T1 Trạm T2 Đài K1 Vinh Quang Quân Tiến Trường đảng Thạch Cầu Thôn Thạch Cầu Cty Hương Giang Phương Đông DNTN 39 Hải sản Phú Viên HTX sông Hương Song Long Song Long Ralado Cty MT thị TT kính oto Long Hưng Thanh Hà X56 Viện nước tự động hóa Xây dựng Gia Lâm Cơ khí xây dựng 203 HV : Tạ Thanh Phúc 0.0-0.1 1.01205 1.51807 1.68675 1.79920 2.05221 4.07631 4.55422 4.55422 4.55422 4.55422 4.55422 6.74699 6.38153 9.16466 10.12048 10.12048 10.26104 10.62651 9.61446 9.61446 9.61446 9.61446 10.12048 10.12048 10.12048 10.12048 0.1-0.2 0.61044 0.61044 0.54618 0.41767 0.16064 1.31727 1.09237 1.70281 1.70281 2.28112 2.28112 3.63052 4.04819 1.44578 1.31727 1.31727 1.15663 0.73896 1.47791 1.47791 1.47791 1.47791 0.89960 0.89960 0.89960 0.89960 0.2-0.3 1.12450 0.57831 0.38554 0.38554 2.44177 5.20482 5.04418 4.56225 4.56225 4.40161 4.40161 1.54217 1.12450 0.41767 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.41767 0.41767 0.41767 0.41767 0.41767 0.41767 0.41767 0.41767 Trang 82 0.3-0.4 0.72289 2.78313 3.00000 3.00000 2.74699 1.91566 1.73494 1.59036 1.59036 1.12048 1.12048 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.4-0.5 2.53012 2.95181 4.52610 4.52610 5.08835 0.98394 1.09639 1.20884 1.20884 1.26506 1.26506 1.60241 1.60241 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 1.65863 0.5-0.6 5.48193 4.38554 3.12048 3.23293 1.32129 0.67470 0.56225 0.44980 0.44980 0.39357 0.39357 0.05622 0.05622 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.6-0.7 1.56627 0.74699 0.38554 0.28916 0.04819 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.7-0.8 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.8-0.9 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 Luận văn Thạc sỹ HV : Tạ Thanh Phúc Trung Bình 6.81835 1.38029 1.51993 0.82020 1.97760 0.79147 0.11677 0.00000 0.00000 Bảng 3.33 Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp cho hệ thống SARFIcurve đặt cầu dao phân đoạn phối hợp recloser STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Tên nút NODE1 NODE2 NODE3 NODE4 NODE5 NODE6 NODE7 NODE8 NODE9 NODE10 NODE11 NODE12 NODE13 NODE14 NODE15 NODE16 NODE17 NODE18 NODE19 NODE20 NODE21 NODE22 NODE23 Tên trạm Thôn Nha Cơng ty Thêu Ren Thơn Tư Đình Thơn Trạm Trạm T1 Trạm T2 Đài K1 Vinh Quang Quân Tiến Trường đảng Thạch Cầu Thôn Thạch Cầu Cty Hương Giang Phương Đông DNTN 39 Hải sản Phú Viên HTX sông Hương Song Long Song Long Ralado Cty MT thị TT kính oto Long Hưng Thanh Hà X56