Cộng hưởng sắt từ trên lưới phân phối

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẶNG MINH ĐẠI CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số ngành: 2.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2004 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HỮU PHÚC Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… tháng … năm 2004 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày … tháng ……năm 2004 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đặng Minh Đại Ngày, tháng, năm, sinh: 09/02/1979 Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Phái : Nam Nơi sinh: TP.HCM MSHV: KTĐI13.016 I- TÊN ĐỀ TÀI: Cộng hưởng sắt từ lưới phân phối II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu chương trình tính toán độ ATP/EMTP Cơ sở lý thuyết cộng hưởng sắt từ Mô hình hóa máy biến áp phi tuyến MOV Tính toán điện áp cộng hưởng sắt từ gây lưới phân phối Công ty Điện lực TP.HCM III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 09 tháng 02 năm 2004 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 09 tháng 07 năm 2004 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HỮU PHÚC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm 2004 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CÁM ƠN Trước tiên em xin cảm ơn đến toàn thể thầy cô Khoa Điện – Điện Tử, môn Kỹ Thuật Điện Hêï Thống Điện tận tình giúp đỡ em thời gian hai năm học tập vừa qua Đặc biệt xin cám ơn người thầy trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn tốt nghiệp Tiến Só Nguyễn Hữu Phúc Tiến Só Võ Văn Huy Hoàng có góp ý quý báo Em xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp phòng kỹ thuật Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Cuối em vô biết ơn gửi đến ba mẹ em gái động viên tạo điều kiện mặt suốt năm học tập CÁC KÝ HIỆU ATP/EMTP Alternative Transient Program/Electromagnetic Transient Program MOV Metal Oxide Varistor R Điện trở L Cảm kháng C Dung kháng XL Điện kháng XC Dung kháng G Điện dẫn Z Tổng trở Y Tổng dẫn [R] Ma trận tổng trở [L] Ma trận cảm kháng [C] Ma trận dung kháng [Z] Ma trận tổng trở [Y] Ma trận tổng dẫn [G] f Ma trận điện dẫn Tần số ωs Tần số nguồn I Dòng điện U Điện áp φ Từ thông móc vòng tổng Φ Từ thông móc vòng cho vòng dây μ Độ từ thẩm σ Độ dẫn điện γ Điện trở suất ψ Từ dư ℜ Từ trở l Chiều dài A Tiết diện Uk% Điện áp ngắn mạch phần trăm I% Dòng điện không tải phần trăm N Số cuộn dây máy biến GVHD: Nguyễn Hữu Phúc HVTH: Đặng Minh Đại MỞ ĐẦU Trang GVHD: Nguyễn Hữu Phúc HVTH: Đặng Minh Đại MỞ ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ kinh tế, công nghiệp nước ta phát triển không ngừng mặt Để đáp ứng nhiệm vụ to lớn điện đóng vai trò quan trọng hay nói cách khác “Điện phải trước bước” Như biết sản xuất phân phối điện hiệu có ý nghóa quan trọng tương lai Nhu cầu phát triển điện Việt Nam ngày tăng cách nhanh chóng Bảng 1.1: Nhu cầu phát triễn điện Việt Nam đến năm 2010 Năm 2000 2005 2010 Nhu cầu điện (GW) 27 53 200 Do công trình điện ngày nâng cấp xây dựng Việc thiết kế, thi công vận hành khai thác hệ thống điện thực sở ba tiêu chất lượng cung cấp cấp điện, tính an toàn tính kinh tế Để đạt ba tiêu này, cần phải hiểu biết phân biệt rõ chế độ tượng xảy hệ thống điện Việc nghiên cứu chế độ tượng đóng vai trò định để đạt tiêu đề Trong hệ thống điện thường xảy chế độ sau: ¾ Chế độ xác lập dựa sở thông số biến trạng thái giả thiết số trình quan sát Các toán hệ thống điện chế độ xác lập tính toán phân bố công suất, tính toán dòng ngắn mạch xác lập … ¾ Các chế độ biến thiên chậm biến trạng thái tương ứng với diễn tiến theo thời gian tải tác động điều chỉnh ¾ Các chế độ độ tương ứng với dao động điện máy phát điện tác động điều chỉnh sơ cấp điện áp tần số Trang GVHD: Nguyễn Hữu Phúc HVTH: Đặng Minh Đại ¾ Các chế độ độ nhanh tương ứng với tượng độ điện từ sét, độ thao tác, cộng hưởng sắt từ … Cộng hưởng sắt từ (Ferroresonance) tượng phức tạp thường xảy với dạng sau: ¾ Cộng hưởng sắt từ xảy hệ thống thay đổi (floating sysytem) ¾ Cộng hưởng sắt từ xảy máy biến áp tự ngẫu ¾ Cộng hưởng sắt từ xảy lưới phân phối Trong luận văn này, xét đến trường hợp cộng hưởng sắt từ xảy lưới phân phối mô cho hệ thống cáp máy - biến sử dụng Thành phố Hồ Chí Minh Từ đưa số đề xuất cho người vận hành lưới phân phối nhằm cung cấp điện an toàn có độ tin cậy cao Quyển thuyết minh trình bày thành chương sau: chương trình bày chương trình tính tốn q độ ATP/EMTP; chương tổng quan tượng cộng hưởng sắt từ; chương đưa phương pháp giải mạch cộng hưởng sắt từ; chương đề xuất mô hình cho phần tử phi tuyến máy biến áp có xét đến đặc tính bão hòa từ trễ thiết bị chống điện áp MOV hệ thống điện; chương tính toán tượng cộng hưởng sắt từ lưới phân phối; cuối cùng, chương trình bày phần kết luận chung Trang GVHD: Nguyễn Hữu Phúc HVTH: Đặng Minh Đại CHƯƠNG TÌM HIỂU CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN QUÁ ĐỘ ATP (ALTERNATIVE TRANSIENT PROGRAM) Trang PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ KHI ĐÓNG KHÔNG ĐỒNG THỜI MÁY BIẾN THẾ ABB-250 Hình PL4.1: Đặc tính bão hoà từ trễ v = 1.1 p.u p=7 q=2 k1 = 6.976299.10-6 k3 = 1.726879.10-7 k2 = 1.489196.10-16 k4 = 7.481717.10-17 150 [kV] 100 50 -50 -100 -150 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB250.pl4; x-v ar t) v :TR22A Hình PL4.2: Điện áp pha A phía sơ cấp (vmax = 7.79 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB250.pl4 Variable v:TR22A [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 500 [V] -1500 -3500 -5500 10 20 harmonic order 30 80 -140 10 20 harmonic order 30 Hình PL4.3: Phân tích Fourier điện áp pha A phía sơ cấp 200 [kV] 150 100 50 -50 -100 -150 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB250.pl4; x-v ar t) v :TR22B Hình PL4.4: Điện áp pha B phía sơ caáp (vmax = 8.35 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB250.pl4 Variable v:TR22B [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 500 [V] -500 -1500 -2500 -3500 -4500 10 20 harmonic order 30 100 -150 10 20 harmonic order 30 Hình PL4.5: Phân tích Fourier điện áp pha B phía sơ cấp 90 [kV] 60 30 -30 -60 -90 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB250.pl4; x-v ar t) v :TR22C Hình PL4.6: Điện áp pha C phía sơ cấp (vmax = 4.90 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB250.pl4 Variable v:TR22C [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 1000 [V] -2500 -6000 10 20 harmonic order 30 100 -160 10 20 harmonic order 30 Hình PL4.7: Phân tích Fourier điện áp pha C phía sơ cấp 800 [V] 460 120 -220 -560 -900 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB250.pl4; x-v ar t) v :TR0.4A Hình PL4.8: Điện áp pha A phía thứ cấp (vmax = 2.39 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB250.pl4 Variable v:TR0.4A [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: [V] -2 -6 -10 -14 10 20 harmonic order 30 150 -100 10 20 30 harmonic order Hình PL4.9: Phân tích Fourier điện áp pha A phía thứ cấp 1500 [V] 1000 500 -500 -1000 -1500 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB250.pl4; x-v ar t) v :TR0.4B Hình PL4.10: Điện áp pha B phía thứ cấp (vmax = 4.29 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB250.pl4 Variable v:TR0.4B [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 10 [V] -30 -70 -110 10 20 harmonic order 30 10 30 200 -100 20 harmonic order Hình PL4.11: Phân tích Fourier điện áp pha B phía thứ cấp 1500 [V] 1000 500 -500 -1000 -1500 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB250.pl4; x-v ar t) v :TR0.4C Hình PL4.12: Điện áp pha C phía thứ cấp (vmax = 3.83 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB250.pl4 Variable v:TR0.4C [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 20 [V] -50 -120 10 20 harmonic order 30 10 30 100 -150 20 harmonic order Hình PL4.13: Phân tích Fourier điện áp pha C phía thứ cấp PHỤ LỤC 5: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ KHI ĐÓNG KHÔNG ĐỒNG THỜI MÁY BIẾN THẾ ABB-160 Hình PL5.1: Đặc tính bão hoà từ trễ v = 1.1 p.u p=9 q=4 k1 = 1.731315.10-5 k3 = 1.675973.10-7 k2 = 1.373591.10-20 k4 = 1.496156.10-17 150 [kV] 100 50 -50 -100 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB160.pl4; x-v ar t) v :TR22A Hình PL5.2: Điện áp pha A phía sơ cấp (vmax = 6.68 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB160.pl4 Variable v:TR22A [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 1000 [V] -4000 -9000 10 20 harmonic order 30 150 -50 10 20 harmonic order 30 Hình PL5.3: Phân tích Fourier điện áp pha A phía sơ cấp 90 [kV] 60 30 -30 -60 -90 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB160.pl4; x-v ar t) v :TR22B Hình PL5.4: Điện áp pha B phía sơ cấp (vmax = 5.01 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB160.pl4 Variable v:TR22B [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 120 [V] 80 40 0 10 20 harmonic order 30 10 30 200 -200 20 harmonic order Hình PL5.5: Phân tích Fourier điện áp pha B phía sơ cấp 70.0 [kV] 52.5 35.0 17.5 0.0 -17.5 -35.0 -52.5 -70.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB160.pl4; x-v ar t) v :TR22C Hình PL5.6: Điện áp pha C phía sơ cấp (vmax = 3.79 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB160.pl4 Variable v:TR22C [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 100 [V] -300 -700 -1100 -1500 10 20 harmonic order 30 120 -60 10 20 harmonic order 30 Hình PL5.7: Phân tích Fourier điện áp pha C phía sơ cấp 800 [V] 460 120 -220 -560 -900 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB160.pl4; x-v ar t) v :TR0.4A Hình PL5.8: Điện áp pha A phía thứ cấp (vmax = 2.42 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB160.pl4 Variable v:TR0.4A [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: [V] 0 10 20 30 20 30 harmonic order 150 -50 10 harmonic order Hình PL5.9: Phân tích Fourier điện áp pha A phía thứ cấp 900 [V] 520 140 -240 -620 -1000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB160.pl4; x-v ar t) v :TR0.4B Hình PL5.10: Điện áp pha B phía thứ caáp (vmax = 2.76 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB160.pl4 Variable v:TR0.4B [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 1.5 [V] 0.8 0.1 -0.6 -1.3 -2.0 10 20 harmonic order 30 10 30 100 -120 20 harmonic order Hình PL5.11: Phân tích Fourier điện áp pha B phía thứ cấp 1000 [V] 750 500 250 -250 -500 -750 -1000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 [s] 1.0 (f ile FERRO_ABB160.pl4; x-v ar t) v :TR0.4C Hình PL5.12: Điện áp pha C phía thứ cấp (vmax = 3.06 p.u) MC's PlotXY - Fourier chart(s) Copying date: 6/24/2004 File FERRO_ABB160.pl4 Variable v:TR0.4C [peak] Initial Time: 0.98 Final Time: 10 [V] -10 -30 -50 10 20 harmonic order 30 100 -120 10 20 30 harmonic order Hình PL5.13: Phân tích Fourier điện áp pha B phía thứ cấp TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Đặng Minh Đại Ngày tháng năm sinh: 09 – 02 – 1979 Nơi sinh: TP.HCM Địa liên lạc: 112/2 Thái Phiên, Phường 02, Quận 11, TP.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ năm 1997 đến năm 2002 học Đại học trường Đại học Kỹ Thuật TP.HCM Từ năm 2002 đến học Cao học trường Đại học Bách Khoa TP.HCM QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ tháng 09 năm 2002 đến tháng 05 năm 2004 làm việc trường Cao Đẳng Kỹ Nghệ DL TP.HCM Từ tháng 06 năm 2004 đến làm việc Công ty Điện lực TP.HCM ... từ sét, độ thao tác, cộng hưởng sắt từ … Cộng hưởng sắt từ (Ferroresonance) tượng phức tạp thường xảy với dạng sau: ¾ Cộng hưởng sắt từ xảy hệ thống thay đổi (floating sysytem) ¾ Cộng hưởng sắt. .. (floating sysytem) ¾ Cộng hưởng sắt từ xảy máy biến áp tự ngẫu ¾ Cộng hưởng sắt từ xảy lưới phân phối Trong luận văn này, xét đến trường hợp cộng hưởng sắt từ xảy lưới phân phối mô cho hệ thống cáp máy... nguyên nhân gây cộng hưởng sắt từ ¾ Nói chung cộng hưởng sắt từ thường xảy đóng cắt pha hai pha xảy biến cố như: cắt cầu chì bị nổ pha … ¾ Khi cộng hưởng sắt từ xảy ra, điện áp mạch tăng từ 2÷9 lần