Tính toán phân tích và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành cho lưới điện 110kv khu vực thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGỌC ĐĂNG TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Ngọc Đăng TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên: TRẦN NGỌC ĐĂNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8520201 Khóa: K34.KTĐ ĐN Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Qua kết phân tích kịch vận hành lưới điện 110kV Thành phố Đà Nẵng cho thấy nhiều tồn nhiều bất cập: chế độ vận hành cực đại cịn nhiều nút có giá trị điện áp vận hành thấp, số đường dây mang tải nặng Khi xét cho chế độ N-1 đường dây bị tải, độ tin cậy thấp, chất lượng điện không đảm bảo Trước thực trạng trên, luận văn “TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG” nghiên cứu đề xuất giải pháp khắc phục với nội dung chỉnh sau: - Tìm hiểu đặc điểm kết cấu lưới điện 110kV trạng địa bàn thành phố Đà Nẵng - Thu thập liệu thông số vận hành thực tế lưới điện 110kV địa bàn thành phố - Tính tốn phân tích chế độ làm việc để tìm điểm hạn chế - Đề xuất giải pháp khắc phục: nâng cấp dây dẫn cho đường dây tải tính tốn đề xuất phương án quy hoạch bổ sung phát triển lưới điện 110kV TBA 220/110kV đảm bảo tiêu chất lượng điện năng, độ tin cậy phù hợp với tốc độ tăng trưởng phụ tải đến 2025 Từ khóa – PSS/E; Chế độ vận hành hệ thống điện CALCULATING, ANALYZING AND PROPOSING SOME SOLUTIONS TO ENHANCE EFFECTS OF OPERATING 110KV ELECTRICITY NETWORK IN DANANG CITY Abstract - Based on the analysis of operating scenarios of the 110kV grid, Da Nang city shows many shortcomings: in the maximum operating mode, many nodes have low operating voltage values, some The line carries heavy loads When considering N-1 modes, the lines are overloaded, the reliability is low, the power quality is not guaranteed Before the above situation, the thesis “CALCULATING, ANALYZING AND PROPOSING SOME SOLUTIONS TO ENHANCE EFFECTS OF OPERATING 110KV ELECTRICITY NETWORK IN DANANG CITY” has studied and proposed remedial solutions with adjusted contents as follows: - Learn about the characteristics of the current 110kV power grid structure in Da Nang city - Collect data and actual operating parameters of the 110kV grid in the city - Calculate the analysis of working modes to find the limitations - Proposing solutions to overcome: upgrading wires for overloaded lines and calculating and proposing additional planning and development of 110kV power grids and 220 / 110kV substations to ensure quality criteria Power and reliability are consistent with the load growth rate up to 2025 Key words – PSS/E; Improvement of transmission capacity of the 110kV line; Operation mode of the electrical system MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vị nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN 110KV THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.1 Hiện trạng hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng 1.1.1 Đặc điểm chung hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng 1.1.2 Hiện trạng lưới điện khu vực Đà Nẵng 1.1.3 Hiện trạng nguồn cấp cho hệ thống điện 110kV 1.1.4 Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng 1.1.5 Số liệu phụ tải năm 2017 dự báo cho năm 2025 1.1.6 Kết lưới kết lưới đặc biệt khác 1.2 Các ưu nhược điểm biện pháp khắc phục hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng 1.2.1 Ưu điểm 1.2.2 Nhược điểm 10 1.3 Dự báo phát triển nguồn lưới phụ tải xét đến năm 2025 10 1.3.1 Dự báo phát triển phụ tải đến năm 2025 10 1.3.2 Dự báo lưới điện khu vực Đà Nẵng có xét đến năm 2025 11 1.3.3 Dự báo phát triển trạm biến áp 110kV đến năm 2025 12 1.4 Đánh giá tiêu vận hành hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng năm 2017 14 1.5 Đánh giá chung tình hình vận hành 16 1.6 Kết luận 17 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 18 2.1 Mở đầu 18 2.2 Các phương pháp tính tốn giải tích mạng điện 18 2.2.1 Giới thiệu phương pháp tính tốn phân tích hệ thống điện 18 2.2.2 Phương pháp Gauss – Seidel 19 2.2.3 Phương pháp Newton Raphson 24 2.3 Các phần mềm ứng dụng tính tốn phân tích hệ thống điện 28 2.3.1 Phần mềm CONUS [9] 28 2.3.2 Phần mềm POWER WORLD [10] 29 2.3.3 Phần mềm EURO STAG (STAbilité Genéralié) [11] 29 2.3.4 Phần mềm PSS/E (Power System Simulator for Engineering) [12] 30 2.3.5 Phần mềm PSS/ADEPT [13] 31 2.3.6 Phân tích lựa chọn phần mềm ứng dụng 31 2.4 Giới thiệu phần mềm PSS/E [12] 32 2.4.1 Giới thiệu chung 32 2.4.2 Các chức chương trình PSS/E 32 2.4.3 Cập nhật liệu vào phần mềm PSS/E 33 2.5 Nhận xét 41 CHƯƠNG TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 110kV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 42 3.1 Mở đầu 42 3.2 Tính tốn chế độ vận hành hệ thống điện 43 3.2.1 Thông số vận hành 43 3.2.2 Tính tốn phân tích chế độ làm việc 43 3.2.3 Tính tốn phân tích chế độ làm việc cực tiểu 46 3.2.4 Tính tốn phân tích chế độ cố 49 3.3 Nhận xét 55 CHƯƠNG TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 57 4.1 Mở đầu 57 4.2 Tính tốn nâng cấp dây dẫn cho lưới 110kV 58 4.2.1 Tính tiết diện dây dẫn 58 4.2.2 Tính tốn tiêu kỹ thuật 60 4.2.3 Tính tốn tiêu kinh tế - tài [16] 61 4.3 Tính tốn quy hoạch bổ sung đường dây TBA lưới điện 110kV Đà Nẵng giai đoạn đến 2025 62 4.3.1 Cơ sở tính tốn toán quy hoạch hệ thống điện 110kV thành phố Đà Nẵng giai đoạn đến năm 2025 62 4.3.2 Dự báo nhu cầu điện tiêu thụ 67 4.3.3 Quy hoạch phát triển nguồn lưới 70 4.3.4 Đề xuất phương án phát triển hệ thống điện 110kV 72 4.3.5 Nhận xét 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PSS/E33: CHNG: SOLV: MSLV: FNSL: POUT: PF: MAIFI: SAIFI: SAIDI: SSC: EVN: EVNCPC: EVNNPT: CGC: PTC2: DCL: Power System Simulation/ Engineer Vision 33 Change loand flow data (Thay đổi thơng số tính tốn trào lưu cơng suất) Gauss Seidel solution (Lặp Gauss-Seidel) Modified Guass Seidel Solution (Tính lặp Gauss-Seidel biến đổi) Full newton-Raphson (Tính Newton-Raphson đầu đủ) Load flow output (Xuất kết tính trào lưu cơng suất) Power Flow Calculaton (Tính phân bổ cơng suất) Momentary Average Interruption Frequecy Index (Chỉ số lần điện thoáng qua trung bình) System Average Interruption Frequecy Index (Chỉ số lần điện trung bình) System Average Interruption Duration Index (Chỉ số thời gian điện trung bình) Suất cố Vietnam Electricity Corporation (Tập đoàn Điện lực Việt Nam) Central Power Corporation (Tổng công ty Điện lực miền Trung) National Power Transmission Company (Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia) Central Grid Company (Công ty Lưới điện cao miền Trung) Power Transmission Companies (Công ty Truyền tải điện 2) Dao cách ly MC: MBA: TĐL: KD: TQ: HTĐ: ĐZ: TBA: Máy cắt Máy biến áp Tự động đóng lặp lại Kéo dài Thống qua Hệ thống điện Đường dây Trạm biến áp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thống kê đường dây 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng năm 2018 Bảng 1.2: Thống kê trạm 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng Bảng 1.3: Thống kê đường dây 110kV đến năm 2025 11 Bảng 1.4 Thống kê trạm biến áp 110kV đến năm 2025 12 Bảng 1.5: Thống kê tiêu vận hành lưới 110kV thành phố Đà Nẵng năm 2017 14 Bảng 1.6: Thống kê tiêu vận hành lưới 110kV thành phố Đà Nẵng năm 2018 15 Bảng 1.7: Thống kê cố lưới 110kV thành phố Đà Nẵng 16 Bảng 2.1: Nhập mã nhận dạng công suất 33 Bảng 2.2: Nhập số liệu nút BUS 33 Bảng 2.3: Nhập số liệu phụ tải 34 Bảng 2.4: Nhập liệu đường dây 36 Bảng 2.5: Nhập liệu Máy phát điện 37 Bảng 3.1: Thông số công suất phụ tải TBA 110kV chế độ vận hành 43 Bảng 3.2: Phụ tải nút chế độ phụ tải cực đại 44 Bảng 3.3: Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại 45 Bảng 3.4: Kết tính trào lưu công suất chế độ vận hành cực đại 45 Bảng 3.5: Phụ tải nút chế độ phụ tải cực tiểu 47 Bảng 3.6: Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu 47 Bảng 3.7: Kết tính trào lưu cơng suất chế độ vận hành cực đại 48 Bảng 3.8: Điện áp số nút khu vực cố đường dây 110kV từ TBA 500kV Đà Nẵng Liên Trì 49 Bảng 3.9: Kết tính trào lưu cơng suất chế độ ngắn mạch đường dây 110kV Đà Nẵng 500 - Liên Trì 50 Bảng 3.10: Thống kê tải cho đường dây 51 Bảng 3.11: Điện áp số nút khu vực cố 51 Bảng 3.12: Kết tính trào lưu công suất chế độ Ngắn mạch đường dây 110kV Hòa Khánh 220 Hòa Khánh 52 Bảng 3.13: Thống kê tải cho đường dây 53 Bảng 3.14: Điện áp số nút khu vực cố đường dây 110kV từ TBA 220kV Hòa Khánh TBA 110kV Hòa Liên 54 Bảng 3.15: Thống kê tải cho đường dây cố đường dây 110kV từ TBA 220kV Hòa Khánh TBA 110kV Hịa Liên có 01 đường dây q tải 03 đường dây đầy tải 54 Bảng 3.16: Kết tính trào lưu cơng suất chế độ ngắn mạch đường dây 110kV Hòa Khánh 220 - Hòa Liên 55 Bảng 4.1: Thông số đường dây chế độ vận hành cực đại 58 Bảng 4.2: Kết tính tốn lựa chọn dây dẫn 60 Bảng 4.3: Thông số đường dây chế độ vận hành cực đại sau nâng cấp dây dẫn 60 Bảng 4.4: Chỉ tiêu tài theo phương án cải tạo nâng cấp dây dẫn 62 Bảng 4.5: Chỉ tiêu kinh tế xã hội theo phương án cải tạo nâng cấp dây dẫn 62 Bảng 4.6: Các tiêu phát triển kinh tế thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2016 - 2020 63 Bảng 4.7: Các phương án phát triển kinh tế thành phố Đà Nẵng tới năm 2025 63 Bảng 4.8: Dòng ngắn mạch lớn cho phép thời gian tối đa loại trừ cố 66 Bảng 4.9: Tổng hợp kết tính tốn nhu cầu điện tồn thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2011-2025 (Phương án sở) 67 Bảng 4.10: Tổng hợp kết tính tốn nhu cầu điện tồn thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2011-2025 (Phương án cao) 68 Bảng 4.11: So sánh kết dự báo phụ tải phương án 69 Bảng 4.12: Cân đối nguồn phụ tải điện áp 110kV vùng giai đoạn 2021 – 202573 Phụ lục 6: Bảng tính chi tiết vật liệu, nhân công, máy thi công ĐƠN GIÁ STT Hạng mục ĐVT Khối lượng VL THÀNH TIỀN Nhân cơng VL phụ MTC VL VL phụ Nhân công MTC PHẦN ĐÀ NẴNG A D3.3221 B a D3.6251 D3.6251 THIẾT BỊ Chống sét van đặt trời (kèm đếm sét) giá lắp phụ kiện ĐƯỜNG DÂY 110kV XÂY DỰNG MỚI Dây dẫn điện Dây nhôm lõi thép ACSR/MZ-240/39 Dây nhôm lõi thép ACSR/MZ-300/39 139.040.000 4,00 34.760.000 - 202.583 - 139.040.000 - 810.333 - 810.333 - - mét 4.944 mét 4.717 b Cách điện phụ kiện D3.2322 Chuỗi cách điện đỡ lèo dây dẫn ACSR-300 chuỗi 63 D3.1824 Chuỗi cách điện néo kép dây dẫn ACSR-300 chuỗi D3.1522 Chuỗi cách điện đỡ kép dây dẫn ACSR-240 chuỗi 60 D3.1824 Chuỗi cách điện néo képdây dẫn ACSR-240 chuỗi Ống nối cho dây AC 40.080 52.104 5.076.914 9.816.655 7.551.273 8.306.400 56 56 3.225 3.225 5.805 3.225 8.090.180.804 43.467.970 5.686 291 198.155.520 277.338 5.686 291 245.795.410 264.626 116.445 - 319.845.559 203.176 515.372 - 58.899.927 19.350 457.028 - 453.076.364 348.302 515.372 - 49.838.400 19.350 - 1.184.745.347 18.086.248 28.113.335 26.824.807 7.336.029 3.092.232 27.421.680 3.092.232 - 1.440.445 1.374.424 - ĐƠN GIÁ STT D3.3012 D3.3012 d Đ122-34A NT122-28 N122-32B N122-37B NC122-28 NC12228CS N13244CS1 N13244CS2 BCCT Hạng mục tiết diện 300 Ống nối cho dây AC tiết diện 240 Ống nối sữa chữa cho dây AC tiết diện 240 Tạ chống rung cho dây dẫn 300 Tạ chống rung cho dây dẫn 240 Cột thép Cột đỡ thép Đ122-34A Cột néo thép NT122-28 Cột néo thép N122-32B Cột néo thép N122-37B Cột néo thép NC122-28 Cột néo thép NC122-28CS Cột néo thép N132-44CS1 Cột néo thép N132-44CS2 Biển báo dùng thép làm tole mạ kẽm BCCT ĐVT Khối lượng 20 cái 69 66 Nhân cơng VL phụ VL THÀNH TIỀN MTC VL phụ VL 266.090 1.330.450 114.400 2.288.000 266.090 2.128.720 266.090 260.590 - 92.378 - 18.360.210 92.378 - 17.198.940 Nhân công MTC - - - - - 6.374.082 - 6.096.948 - 23 cột 21 263.059.664 224.066 24.730.327 393.729 cột 285.586.376 220.885 29.312.409 cột 437.211.501 447.322 579.183.954 cột 519.336.865 5.524.252.943 4.705.386 436.422 - - - - 49.371.277 786.034 - - - - 538.707 59.457.496 946.616 1.158.367.909 1.077.414 400.446.297 309.722 41.101.561 611.946 - - - - cột 429.678.051 332.331 44.101.890 656.617 - - - - cột 1.147.654.806 1.488.740 142.533.712 2.372.789 - - - - cột 1.204.096.479 1.561.956 149.543.521 2.489.482 - - - - 1.118.260 - cột 23 - 112.000 48.620 - - 2.576.000 118.914.993 8.268.301 1.893.232 ĐƠN GIÁ STT Hạng mục ĐVT Khối lượng BSCT1 Biển số thứ tự cột thép làm tole mạ kẽm 23 BBCD Biển báo độ cao dây e D3.5084 D3.5084 D3.5014 D3.5074 f D1.1082 D1.1072 D1.1062 Các hạng mục khác Kéo dây bẻ góc, tiết diện