Đề xuất giải pháp nâng cao ổn định điện áp trên lưới điện truyền tải 220kV khu vực Nam Miền Trung và Tây Nguyên.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ VŨ NGỌC HƢNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRÊN LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 220 KV KHU VỰC NAM MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN C C R UT.L D Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2020 Cơng trình đƣợc hoàn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Trịnh Trung Hiếu Phản biện 1: PGS TS Đinh Thành Việt Phản biện 2: TS Nguyễn Lƣơng Mính C C R UT.L D Luận văn đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện họp trƣờng Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm học liệu truyền thông Trƣờng Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng  Thƣ viện Khoa Điện, Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Trong năm gần kinh tế nƣớc ta chuyển có tốc độ tăng trƣởng tƣơng đối cao Chính điều thúc đẩy ngành công nghiệp mũi nhọn tiền đề cho kinh tế phải liên tục thay đổi công nghệ kĩ thuật để theo kịp tốc độ tăng trƣởng mạnh Trong ngành cơng nghiệp lƣợng đóng vai trị đặc biệt quan trọng đƣợc quan tâm đầu tƣ phát triển Tình hình lƣợng điện Việt Nam theo dự báo viện lƣợng quốc gia, nhu cầu điện tiêu dùng Việt Nam tăng 10%/năm năm 2020 Hiện Việt Nam phải nhập điện từ Trung Quốc, Lào, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) có đề án triển khai nhập điện từ Lào với lƣợng công sức cực lớn (2020 – 1000MW, 2025 – 3000MW) Do hệ thống điện (HTĐ) có vai trị quan trọng, sở hạ tầng quan trọng kinh tế quốc dân Trong vấn đề ổn định điện áp vấn đề đƣợc nghiên cứu nhiều nƣớc phát triển giới, tác hại tƣợng ổn định điện áp lớn, làm cho HTĐ bị sụp đổ điện áp phần hoàn tồn C C R UT.L D Tính cấp thiết đề tài Với đặc điểm lƣới điện truyền tải khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên bao gồm lƣới điện 500kV 220kV trải dài qua địa bàn tỉnh từ Tây Nguyên đến tỉnh Duyên hải Nam Trung Trong lƣới điện 500kV chủ yếu với nhiệm vụ truyền tải cấp điện cho miên Nam, lƣới điện 220 kV khu vực có nhiệm vụ quan trọng việc liên kết, truyền tải, phân phối điện từ cụm nhà máy điện TBA 500kV đến trung tâm phụ tải vùng nhƣ tỉnh Bình Định, Phú n, Khánh Hịa Ngồi đặc điểm địa lý, điều kiện kinh tế xã hội dẫn đến phân bố nguồn phụ tải khu vực chƣa đồng Trong năm gần với tăng trƣởng nhanh chóng phụ tải (mỗi năm tốc độ tăng trƣởng 10%), với khó khăn việc đầu tƣ hệ thống truyền tải (kinh phí thời gian thi cơng), đến mạch vịng 220kV Pleiku – Quy Nhơn – Tuy Hòa – Nha Trang – KrongBuk – Pleiku trục xƣơng sống cấp điện cho tỉnh Duyên hải Nam Trung đƣờng dây đa số vận hành 20 năm với khả tải tối đa từ 260 – 320 MW thƣờng xuyên vận hành chế độ đầy – tải Đồng thời đƣờng dây 220 kV đa số có chiều dài 100km đƣơng đối lớn Đồng thời nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải lớn khu vực đƣờng dây 220kV cịn có nhiệm vụ truyền tải giải phóng lƣợng công suất lớn nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, lƣợng tái tạo đƣa lên lƣới 500kV cung cấp cho HTĐ quốc gia, điều làm cho đƣờng dây 220kV khu vực đa số vận hành chế độ đầy tải đặc biệt có cố xảy Với lý nêu trên, việc nghiên cứu phân tích ổn định điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên cần thiết thực tế tƣơng lai, em chọn làm luận văn thạc sĩ với tên đề tài “Đề xuất giải pháp nâng cao ổn C C R UT.L D định điện áp lưới điện truyền tải 220kV khu vực Nam Miền Trung Tây Nguyên” Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài nghiên cứu giải pháp nâng cao ổn định, chất lƣợng điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên giai đoạn 2020 chế độ vận hành Với nhiệm vụ là: - Nghiên cứu chất lƣợng điện áp chế độ phụ tải cực tiểu mùa khô - Nghiên cứu chất lƣợng điện áp chế độ phụ tải cực tiểu mùa mƣa - Nghiên cứu chất lƣợng điện áp chế độ phụ tải cực đại mùa khô - Nghiên cứu chất lƣợng điện áp chế độ phụ tải cực đại mùa mƣa - Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao ổn định, chất lƣợng điện áp lƣới điện 220kV khu vực - Đƣa kết luận kiến nghị Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu a Đối tƣợng nghiên cứu Lƣới điện truyền tải 220kV khu vực Nam Miền Trung Tây Nguyên quy hoạch giai đoạn đến năm 2020 C C R UT.L D b Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu chất lƣợng điện áp, phân tích ổn định điện áp nút lƣới điện truyền tải 220kV nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao ổn định, chất lƣợng điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên giai đoạn 2020 Phƣơng pháp nghiên cứu Thu thập nghiên cứu tài liệu nƣớc đề cập đến vấn đề chất lƣợng điện năng, độ ổn định điện áp ảnh hƣởng đến lƣới điện truyền tải Kết hợp phƣơng pháp tính tốn, kiểm tra, thu thập số liệu thực tế thông số vận hành, dự báo, quy hoạch phụ tải, nguồn điện lƣới điện khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên giai đoạn 2020 xét đến năm Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng phần mềm PSS/E, phân tích, đánh giá trào lƣu cơng suất, điện áp nút 220kV xây dựng mô hình, mơ phỏng, so sánh phân tích để đánh giá chất lƣợng điện áp, phân tích ổn định điện áp nút lƣới điện chế độ vận hành bình thƣờng cố lựa chọn thiết bị để nâng cao ổn định chất lƣợng điện áp lƣới điện Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Qua kết luận văn cho thấy yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện áp lƣới giải pháp đƣợc đề cập đến luận văn giải đƣợc vấn đề nêu Đề tài đƣợc dùng để tham khảo việc thiết kế, vận hành lƣới điện linh hoạt, nhƣ đƣa giải pháp khắc phục nhanh vấn đề điện áp lƣới điện giai đoạn Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn gồm phần sau: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG, KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN VÀ TÌNH HÌNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC NAM MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP TRONG CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI TRUYỀN TẢI KHU VỰC NAM MIỀN TRUNG – TÂY NGUYÊN CHƢƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TẠI KHU VỰC KẾT LUẬN D C C R UT.L CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG, KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN VÀ TÌNH HÌNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC NAM MIỀN TRUNG VÀ TÂY NGUYÊN 1.1 Tổng quan ổn định điện áp HTĐ 1.1.1 Khái niệm Có nhiều định nghĩa ổn định điện áp nhà khoa học tổ chức nghiên cứu giới Nói chung định nghĩa cho ổn định điện áp khả HTĐ khôi phục lại điện áp ban đầu hay gần ban đầu bị kích động nhỏ nút phụ tải 1.1.2 hân lo i ổn định điện áp Dựa nguyên nhân gây ổn định điện áp, phân thành loại: C C R UT.L + Ổn định điện áp xuất kích động lớn + Ổn định điện áp xuất kích động bé D 1.1.3 Hiện tượng ổn định điện áp sụp đổ điện áp Mất ổn định điện áp tƣợng tụt giảm điện áp liên tục trình tăng cao điện áp liên tục cố gắng phục hồi công suất phụ tải vƣợt giới hạn khả hệ thống nguồn phát điện lƣới truyền tải 1.1.4 Các biện pháp nâng cao ổn định điện áp HTĐ + Ứng dụng thiết bị bù công suất phản kháng + Kết hợp điều khiển bảo vệ + Điều khiển điều áp MBA + Sa thải phụ tải theo điện áp thấp + Đảm bảo độ dự trữ ổn định điện áp + Điều khiển nhân viên điều độ vận hành hệ thống điện 1.2 Tổng quan lƣới điện truyền tải Việt Nam trƣớc năm 2020 Tính đến tháng 12/2019 lƣới điện truyền tải 220/500kV Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia quản lý gồm 153 TBA; gần 25.000 km đƣờng dây tổng dung lƣợng MBA đạt 87.488 MVA 1.3 Hiện trạng lƣới điện truyền tải Trung Tây Nguyên 1.3.1 Lưới 500kV: Khu vực Nam Nguyên có 09 đƣờng dây 500kV 05 công suất 4800 MVA 1.3.2 Lưới 220kV: Khu vực Nam khu vực Nam miền miền Trung Tây TBA 500kV với tổng miền Trung Tây Nguyên có 23 đƣờng dây 220kV 12 TBA 220kV với tổng công suất 3563 MVA 1.3.3 Nguồn điện: Nguồn điện khu vực Nam miền trung - Tây Nguyên chủ yếu từ nguồn điện từ thủy điện, nhiệt điện sinh khối, điện mặt trời với tổng công suất đặt 3000MW C C R UT.L D 1.4 Kế hoạch phát triển lƣới điện khu vực Nam miền Trung Tây Nguyên Giai đoạn đến năm 2020 2025, dự kiến khu vực có thêm nhiều nguồn lƣợng tái tạo tham gia cấp điện lên lƣới điện 220kV với riêng địa bàn khu vực Tây Nguyên 5000 MW với nhiều dự án trình bổ sung quy hoạch địa bàn Về lƣới điện, đến giai đoạn 2020 – 2025, lƣới 220kV khu vực dự kiến xây dựng thêm 10 TBA 220KV với công suất đặt 2500MVA khoảng 14 đƣờng dây 220kV đƣợc xây dựng 1.5 Tình hình chất lƣợng điện áp lƣới truyền tải khu vực Nam miền Trung Tây Nguyên 1.5.1 Tình hình chất lượng điện áp lưới 500kV Theo tình hình vận hành hệ thống chế độ thấp điểm đêm mùa khô mùa lũ, điện áp HTĐ 500kV cung đoạn miền Trung có thời điểm lên cao ngƣỡng 525kV (>1.05pu) trạm 500kV Pleiku, Pleiku 2; thời điểm thƣờng xảy vào ban đêm ngày nghỉ lễ tết với phụ tải Pmin Qua liệu tổng hợp giá trị điện áp Max/Min theo ghi nhận đơn vị quản lý vận hành lƣới điện điện áp lƣới 500kV năm 2018, 2019 xảy số tình trạng vận hành điện áp vƣợt quy định (± 5%) điều thông tƣ 25/2016/TTBCT [7] chế độ vận hành bình thƣờng 1.5.2 Tình hình chất lượng điện áp lưới 220kV Theo ghi nhận khoảng thời gian 2018-2019, với chế độ vận hành điện áp lƣới 220kV khu vực nhiều thời điểm vƣợt ngồi dải quy định thơng tƣ 25 [7] với cấp điện áp 220kV từ 209 ÷ 242 kV, tập trung trạm 220kV Quy Nhơn, Nha Trang, Tuy Hòa C C R UT.L 1.6 Kết luận Chƣơng Theo trạng số liệu ghi nhận vận hành thời gian vừa qua, điện áp 500kV khu vực đƣợc cải thiện đảm bảo theo quy định hành; riêng chất lƣợng điện áp nút trạm 220kV Tuy Hòa, Quy Nhơn, 220kV Nha Trang có nhiều thời điểm điện áp vƣợt yêu cầu cho phép (>242kV) việc ổn định điện áp trạm số bất cập trình vận hành lƣới điện D CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP TRONG CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI TRUYỀN TẢI KHU VỰC NAM MIỀN TRUNG – TÂY NGUYÊN 2.1 Phƣơng pháp luận 2.1.1 Mục tiêu Mục tiêu đề tài sử dụng phần mềm PSSE với liệu đầu vào đƣợc xây dựng sở lƣới điện trạng Việt Nam quy hoạch phát triển điện lực giai đoạn 2016 – 2025 (Quy hoạch VII điều chỉnh) để nghiên cứu phân tích chế độ vận hành hệ thống điện khu vực Nam Miền Trung – Tây Ngun Từ tính tốn lựa chọn giải pháp để điều chỉnh điện áp lƣới điện truyền tải 220kV khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên chế độ hệ thống có khả đảm bảo mục tiêu đảm bảo điện áp nút lƣới điện truyền tải 220kV chế độ vận hành bình thƣờng nằm dải 209kV÷242kV (0.95÷1.1pu); (theo điều [7]) đảm bảo không gây áp cho MBA 220kV, 500kV; C C R UT.L D 2.1.2 hương pháp thực đề tài - Xây dựng số liệu lƣới điện truyền tải khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên tính đến năm 2020 bao gồm nút phụ tải, đƣờng dây, TBA, nhà máy điện khu vực - Sử dụng phần mềm PSSE để kiểm tra độ ổn định chất lƣợng điện áp lƣới điện khu vực chế độ vận hành cực đoạn hệ thống bao gồm 04 chế độ: + Chế độ phụ tải khu vực cao điểm (Pmax) vào mùa mƣa + Chế độ phụ tải khu vực cao điểm (Pmax) vào mùa khô + Chế độ phụ tải khu vực thấp điểm (Pmin) vào mùa mƣa + Chế độ phụ tải khu vực thấp điểm (Pmin) vào mùa khô - Tại chế độ vận hành tiếp tục phân tích cố 01 đƣờng dây 220kV (N-1) ứng với trƣờng hợp có khả gây ảnh 10 dây, TBA khu vực hoạt động bình thƣờng; ii) Xét HTĐ có cố đƣờng dây 220kV TĐ An Khê – Phƣớc An (SC1); iii) Xét HTĐ có cố đƣờng dây 220kV Phƣớc An – Quy Nhơn (SC2); iiii) Xét HTĐ có cố đƣờng dây 220kV Tháp Chàm – Cam Ranh (SC3) Từ kết chạy chƣơng trình chế độ Normal 03 chế độ cố trƣờng hợp xét, kết thu đƣợc bảng quy đổi điện áp đồ thị thể biên độ điện áp khu vực nhƣ sau: Voltage (pu) BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmax MÙA MƯA 1.05 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 THAP CHAM C C R T.L CAM RANH NHA VAN TRANG PHONG TUY HOA SONG CAU QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUANG NGAI Normal 1.0044 0.969 0.9645 SC1 0.9911 0.9464 0.9325 0.9722 0.9827 0.9705 0.9683 0.9732 0.9903 1.0144 0.9348 0.9401 0.8925 0.8792 0.8835 0.929 SC2 0.9922 0.9478 0.9883 0.9335 0.9352 0.9397 0.8881 0.8289 0.9617 0.9835 SC3 1.0065 0.8333 1.0121 0.8854 0.9013 0.9219 0.933 0.9394 0.9457 0.9721 1.0069 DU NÚT KHẢO SÁT Hình 2.5 Biểu đồ điện áp chế độ Pmax mùa mưa Từ phân tích kết trào lƣu công suất khu vực chế độ cho thấy, phụ tải lớn tập trung khu vực duyên hải Bình Định, Phú n, Khánh Hịa; cơng suất phát nhà máy điện chỗ chƣa đáp ứng đủ cho phụ tải, nguồn lớn tập trung Tây Nguyên, khu vực Vĩnh Tân Bắc Miền trung 2.2.2 Nghiên cứu chất lượng điện áp chế độ Pmax mùa khô Thực mô chế độ vận hành tƣơng tự mục 2.2.1, có kết chạy chƣơng trình chế độ Normal 03 chế độ cố 11 trƣờng hợp xét, kết có đƣợc bảng kết điện áp quy đổi đồ thị điện áp nút phụ tải Voltage (pu) BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmax MÙA KHÔ 1.05 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 THAP CHAM CAM RANH Normal 1.0022 0.9659 NHA VAN TRANG PHONG 0.963 TUY HOA QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUANG NGAI 0.971 0.9694 0.9742 0.989 1.0118 SC1 0.9898 0.9448 0.9334 0.9363 0.9426 0.8993 0.887 0.891 0.932 0.9866 SC2 0.9905 0.9457 0.9342 0.9368 0.9427 0.8978 0.8436 0.966 0.9845 1.0104 SC3 1.0031 0.8343 0.943 0.9676 1.0021 0.883 0.9708 0.9815 SONG CAU 0.8988 0.9192 0.93 0.9369 C C R UT.L NÚT KHẢO SÁT Hình 2.10 Biểu đồ điện áp chế độ Pmax mùa khơ Từ phân tích kết trào lƣu công suất khu vực chế độ tƣơng tự trƣờng hợp khảo sát trƣớc ta nhận thấy vào D mùa khô việc thiếu nguồn cho khu vực căng thẳng hơn, tƣợng đƣờng dây truyền tải bị tải, đầy tải nhiều mức độ nặng Do phân tích ta tiếp tục thấy có 03 trƣờng hợp đồ thị điện áp nút bị võng thấp tƣơng tự nhƣ khảo sát Pmax mùa mƣa với độ dốc, biên độ lớn 2.2.3 Nghiên cứu chất lượng điện áp chế độ phụ tải cực tiểu mùa khô Tƣơng tự thực mô phần mềm PSSE sở liệu thông số đƣờng dây, phụ tải, nguồn điện theo quy hoạch HTĐ năm 2020, từ kết chạy chƣơng trình trƣờng hợp xét, kết có đƣợc bảng kết điện áp quy đổi đồ thị điện áp nút phụ tải 12 BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmin MÙA KHÔ 1.14 Voltage (pu) 1.12 1.1 1.08 1.06 1.04 1.02 THAP CHAM CAM RANH NHA TRANG VAN PHONG TUY HOA SONG CAU QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUANG NGAI Normal 1.0428 1.0516 1.0744 1.0864 1.0927 SC1 1.0426 1.0515 1.0752 1.0879 1.0949 1.0833 1.074 1.0738 1.0822 1.0679 1.0889 1.0809 1.081 1.1106 SC2 1.0457 1.0571 1.0834 1.0947 1.1002 1.1189 1.0871 1.0764 1.0761 1.0838 1.0688 NÚT KHẢO SÁT C C R UT.L Hình 2.14 Biểu đồ điện áp chế độ Pmin mùa khô Từ phân tích kết trào lƣu cơng suất khu vực chế độ cho thấy, nút Tuy Hòa nút lân cận nhƣ Nha Trang, Vân Phong, Tuy Hòa nằm xa TBA 500kV nên điện áp mức cao chế độ bình thƣờng nhƣ cố Và D khu vực phía bắc kết nối Quảng Ngãi – Dốc Sỏi làm nút cuối Quảng Ngãi Phù Mỹ dâng cao vƣợt quy định (>1.1 pu) 2.2.4 Nghiên cứu chất lượng điện áp chế độ phụ tải cực tiểu mùa mưa Tƣơng tự thực mô phần mềm PSSE sở liệu có sẵn, kết chạy chƣơng trình trƣờng hợp xem xét kết có đƣợc bảng kết điện áp quy đổi đồ thị điện áp nút phụ tải 13 Voltage (pu) BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmin MÙA MƢA 1.14 1.12 1.1 1.08 1.06 1.04 1.02 THAP CHAM CAM RANH NHA TRANG VAN PHONG TUY HOA SONG CAU QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUANG NGAI Normal 1.0382 1.0495 1.0708 1.0854 SC1 1.0397 1.0527 1.0765 1.093 1.0946 1.072 1.0591 1.0585 1.0654 1.0518 1.1045 1.0896 1.0792 1.0788 1.1048 SC2 1.043 1.0587 1.0865 1.1 1.1125 1.1081 1.0792 1.064 1.0632 1.0687 1.0537 NÚT KHẢO SÁT C C R UT.L Hình 2.16 Biểu đồ điện áp chế độ Pmin mùa mưa Từ phân tích kết qủa trào lƣu công suất khu vực chế độ cho thấy, vào thời điểm thấp điểm ứng với phụ tải cực tiểu lƣợng cơng suất Q sinh dung dẫn đƣờng dây đƣợc truyền tải nhiều đƣờng dây cho dù thủy điện vùng D phát tối đa công suất Pmax Vì điện áp khu vực lúc có số thời điểm bị áp (>1.1pu) trƣờng hợp khảo sát, chủ yếu nút Tuy Hòa, Vân Phong Quảng Ngãi 2.3 Kết luận Chƣơng Qua phân tích nghiên cứu chế độ làm việc hệ thống ta nhận thấy với lƣới điện 220kV có phân bố nguồn – tải giai đoạn quy hoạch năm 2020 có khả xuất hiện tƣợng ổn định chất lƣợng điện áp khu vực thời điểm cực đoan hệ thống, đặc biệt chế độ phụ tải cực đại Pmax có khả tiềm ẩn nguy phải sa thải phụ tải nặng rã lƣới khu vực; riêng trƣờng hợp 14 phụ tải cực tiểu Pmin việc điều chỉnh thực phƣơng tiện có thông qua Trung tâm điều độ với giải pháp nhƣ điều chỉnh nấc phân áp MBA 500kV, tăng/giảm nguồn phát, cắt bớt đƣờng dây song song CHƢƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TẠI KHU VỰC Hiện tƣợng ổn định điện áp, ổn định hệ thống đƣợc loại trừ giảm xuống mức thấp hệ thống điện có hỗ trợ thiết bị điện tử công suất đƣợc gọi FACTS Sử dụng thiết bị điều khiển FACTS hệ thống truyền tải điện làm gia tăng độ ổn định hệ thống điện có mà cịn giúp cho hệ thống điện vận hành linh hoạt Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (Flexible AC Transmission Systems- FACTs) kết hợp thiết bị điện tử cơng suất tốc độ cao, gia tăng vận hành hệ thống qua việc phân phối hấp thụ công suất thực và/hoặc cơng suất tác dụng Có nhiều loại thiết bị FACTS nhƣ: Máy bù tĩnh (SVC), máy bù đồng tĩnh (STATCOM), bù nối tiếp đƣợc điều khiển Thyristor (TCSC), máy bù dọc đồng tĩnh (SSSC ), điều khiển trào lƣu công suất hợp (UPFC) Trong đó: + SVC STATCOM kết nối kiểu shunt lên hệ thống + TCSC SSSC kết nối kiểu nối tiếp đƣờng dây C C R UT.L D + UPFC có kết nối kết hợp hai 3.1 Những lợi ích việc sử dụng thiết bị truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS Các thiết bị bù dọc ngang đƣờng dây tải điện xoay 15 chiều có đặc điểm chung khả nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống điện Tuy nhiên, thiết bị có khác biệt tuỳ theo yêu cầu HTĐ nhƣ chế độ vận hành cụ thể mà ta lựa chọn thiết bị hợp lý Các thiết bị bù dọc bù ngang sử dụng thyristor có khả điều chỉnh gần nhƣ tức thời thông số chúng Việc ứng dụng thiết bị nói HTĐ làm nâng cao khả giữ ổn định điện áp giảm dao động công suất, đặc biệt HTĐ hợp có truyền tải đƣờng dây siêu cao áp Căn theo công dụng mục tiêu giải pháp ổn định điện áp khu vực 220kV Nam miền Trung Tây nguyên, tác giả luận văn tập trung vào nghiên cứu ứng dụng 02 thiết bị SVC STATCOM C C R UT.L 3.2 Một số thiết bị ứng dụng điển hình 3.2.1 Máy bù tĩnh (SVC) SVC thiết kế tổng hợp phần tử: tụ điện, cuộn kháng, biến điện thế, thiết bị đóng cắt với thiết bị điều khiển, tất hoạt động để trở thành khối cung cấp nguồn phát hấp thụ công suất phản kháng điều khiển đƣợc nhanh chóng D 3.2.2 Statcom Statcom có ngun lý nhƣ máy bù cơng suất dựa vào việc điều chỉnh độ lớn trở kháng song song tùy theo yêu cầu bù đƣờng dây Vấn đề sản xuất công suất phản kháng trực tiếp không cần sử dụng cuộn kháng tụ mà dựa vào thiết bị biến đổi công suất đƣợc Gyugyi nghiên cứu từ năm 1976 Các biến đổi công suất hệ thống điện hoạt động nhƣ nguồn điện áp nguồn dòng điện với khả phát công suất phản kháng mà không cần phận dự trữ lƣợng 16 3.3 Ứng dụng thiết bị svc nhằm nâng cao ổn định điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam miền Trung Tây Nguyên 3.3.1 Lựa chọn giải pháp Căn theo công dụng mục tiêu giải pháp ổn định điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam miền Trung Tây Nguyên, luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng 02 thiết bị SVC STATCOM Tuy nhiên theo tính tốn tài liệu tham khảo để đảm bảo vấn đề kinh tế - kỹ thuật luận văn kiến nghị lựa chọn lắp đặt SVC giải pháp ổn định điện áp khu vực 3.3.2 Tính tốn kiểm tra giải pháp trang bị SVC Qua thực thử nghiệm mô lắp đặt thiết bị SVC nút TBA 220kV khu vực, với số liệu kết thu thập đƣợc phần mềm PSSE đảm bảo đƣợc tiêu kinh tế - kỹ thuật nên luận văn lựa chọn trang bị 02 SVC 02 TBA 220kV Nha Trang 220kV Quy Nhơn với công suất đặt ± 150MVAr C C R UT.L D 3.2.2.1 Xét chế độ phụ tải Pmax mùa mưa: Tại chế độ HTĐ khu vực vận hành bình thƣờng mơ cho 03 trƣờng hợp cố N-1: Lúc thiết bị bù SVC tham gia vào lƣới, điện áp nút đƣợc hỗ trợ, tất nút trƣờng hợp đƣợc cải thiện tối đa có giá trị điện áp nằm phạm vi cho phép (>0.90pu) Kết ứng với trƣờng hợp cụ thể nhƣ sau: 17 Bảng 3.2 Điện áp vận hành trạm 220kV trước sau lắp đặt SVC chế độ Pmax mùa mưa Tháp Cam Nha Vân Tuy Sông Quy Phƣớc Phù Quảng Chàm Ranh Trang Phong Hòa Cầu Nhơn An Mỹ Ngãi Normaly SC1 SC2 SC3 221.0 213.2 212.2 213.9 216.2 213.5 213.0 214.1 217.9 223.2 224.4 219.8 223.3 223.5 224.1 223.6 224.3 224.2 224.2 225.7 218.0 208.2 205.2 205.7 206.8 196.4 193.4 194.4 204.4 217.4 223.0 217.5 220.4 220.5 220.9 216.3 215.8 215.5 217.8 222.6 218.3 208.5 205.4 205.7 206.7 195.4 182.4 211.6 216.4 222.7 223.5 218.3 221.5 221.7 222.2 219.3 220.3 221.5 222.6 225.1 221.4 183.3 194.8 198.3 202.8 205.3 206.7 208.1 213.9 221.5 224.8 204.4 214.4 216.4 219.1 220.4 221.9 221.8 222.6 224.9 Voltage (pu) BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmax MÙA MƢA (sau trang bị SVC) 1.06 1.04 1.02 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 0.88 0.86 C C R UT.L D THAP CHAM CAM RANH NHA TRANG VAN PHONG TUY HOA SONG CAU QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUANG NGAI Normal 1.0201 0.999 1.015 1.0159 1.0186 1.0163 1.0195 1.019 1.0191 1.0257 SVC1 1.0125 0.9869 1.0023 1.0028 1.0054 0.9891 0.9882 0.9866 0.9926 1.0103 SVC2 1.0159 0.9922 1.0068 1.0075 1.0099 0.9967 1.0013 1.007 1.012 1.0232 SVC3 1.0216 0.9289 0.9744 0.9836 0.9958 1.002 1.0086 1.0084 1.0116 1.0223 NÚT KHẢO SÁT Hình 3.19: Đồ thị điện áp trang bị SVC (Pmax mùa mưa) 18 Bảng 3.3 Giá trị SVC chế độ Pmax mùa mưa Quy Nhơn (MVAr) Phần trăm định mức (%) Nha Trang (MVAr) Phần trăm định mức (%) Normal 155.9 103.93 154.5 103.00 SVC1 144.4 96.27 150.6 100.40 SVC2 150.4 100.27 152.0 101.33 SVC3 152.6 101.73 142.4 94.93 3.2.2.2 Xét chế độ phụ tải cực đại mùa khô: Tại chế độ HTĐ khu vực vận hành bình thƣờng mơ cho 03 trƣờng hợp cố N-1: Lúc thiết bị bù SVC tham gia vào lƣới, điện áp nút đƣợc hỗ trợ, tất nút trƣờng hợp đƣợc cải thiện tối đa có giá trị điện áp nằm phạm vi cho phép (>0.9pu) Thông số điện áp dung lƣợng bù SVC tham gia vào trƣờng hợp cụ thể nhƣ sau: C C R UT.L D Bảng 3.4 Điện áp vận hành trạm 220kV trước sau lắp đặt SVC chế độ Pmax mùa khô Normaly SC1 SC2 SC3 Tháp Chàm 220.5 Cam Nha Vân Tuy Sông Quy Phƣớc Phù Quảng Ranh Trang Phong Hòa Cầu Nhơn An Mỹ Ngãi 212.5 211.9 213.6 215.9 213.6 213.3 214.3 217.6 222.6 224.0 219.2 223.1 223.3 223.9 223.7 224.6 224.4 223.9 225.1 217.8 207.9 205.3 206.0 207.4 197.8 195.1 196.0 205.0 217.1 222.2 216.0 218.5 222.5 222.5 218.2 217.2 218.1 219.0 222.5 217.9 208.1 205.5 206.1 207.4 197.5 185.6 212.5 216.6 222.3 223.0 217.6 221.3 221.5 222.2 220.2 221.7 222.0 222.6 224.7 220.7 183.5 194.3 197.7 202.2 204.6 206.1 207.5 212.9 220.5 224.1 204.7 214.1 216.1 218.7 220.2 221.8 221.7 221.9 224.0 19 Voltage (pu) BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmax MÙA KHÔ (sau trang bị SVC) 1.06 1.04 1.02 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 0.88 0.86 THAP CHAM CAM RANH NHA VAN TRANG PHONG Normal 1.0182 0.9964 1.014 1.0151 SVC1 1.0098 0.9816 0.9933 1.0115 SVC2 1.0138 0.9892 1.0057 SVC3 1.0188 0.9304 0.973 TUY HOA SONG CAU QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUAN G NGAI 1.0179 1.017 1.0207 1.0201 1.0179 1.0231 1.0114 0.9917 0.9871 0.9914 0.9955 1.0114 1.0067 1.0098 1.0009 1.0077 1.0092 1.0118 1.0212 0.9822 0.9943 1.0009 1.008 1.0076 1.0085 1.0182 NÚT KHẢO SÁT C C R UT.L Hình 3.22: Đồ thị điện áp trang bị SVC (Pmax mùa khô) Bảng 3.5 Giá trị SVC chế độ Pmax mùa khô D Quy Nhơn Phần trăm định Nha Trang (MVAr) mức (%) (MVAr) Phần trăm định mức (%) Normal 156.3 104.20 154.2 102.80 SVC1 150.7 100.47 146.5 97.67 SVC2 152.3 101.53 151.7 101.13 SVC3 152.4 101.60 142 94.67 3.2.2.3 Xét chế độ phụ tải cực tiểu mùa khô (Pmin mùa khô): Xét chế độ phụ tải, nguồn, sơ đồ kết dây khu vực tƣơng tự nhƣ chế độ mô mục 2.2.3 với chế độ cố đƣờng dây tƣơng ứng - Tại chế độ HTĐ khu vực vận hành bình thƣờng mơ cho 02 trƣờng hợp cố N-1: Lúc thiết bị bù SVC tham gia vào lƣới, công suất phản kháng Q đƣợc SVC tiêu thụ nên điện áp nút đƣợc hỗ trợ, tất nút 20 có giá trị điện áp nằm phạm vi cho phép với giá trị từ 1.0÷1.05pu góp phần nâng cao ổn định chất lƣợng điện áp khu vực Thông số điện áp dung lƣợng SVC tham gia vào trƣờng hợp cụ thể nhƣ sau: Bảng 3.6 Điện áp vận hành trạm 220kV trước sau lắp đặt SVC chế độ Pmin mùa khô Tháp Cam Nha Vân Tuy Sông Quy Phƣớc Phù Quảng Chàm Ranh Trang Phong Hòa Cầu Nhơn An Mỹ Ngãi Normaly 229.4 231.4 236.4 239.0 240.4 238.3 236.3 236.2 238.1 234.9 226.2 225.0 225.5 228.1 229.6 227.7 225.5 226.3 230.8 230.6 229.4 231.3 236.5 239.3 240.9 239.6 237.8 237.8 244.3 246.2 226.1 224.9 225.5 228.1 229.5 227.6 225.5 226.2 231.9 233.3 230.1 232.6 238.3 240.8 242.0 239.2 236.8 236.7 238.4 235.1 226.2 225.1 225.5 228.1 229.6 227.7 225.5 226.3 230.8 230.6 SC1 SC2 C C R UT.L D BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmin MÙA KHÔ (sau trang bị SVC) Voltage (pu) 1.1 1.08 1.06 1.04 1.02 SVC THAP CHAM CAM RANH NHA VAN TRANG PHONG TUY HOA SONG CAU QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUANG NGAI 1.028 1.0229 1.025 1.0369 1.0436 1.0351 1.025 1.0287 1.0493 1.0481 SVC1 1.0276 1.0224 1.025 1.0367 1.0432 1.0347 1.025 1.0283 1.0541 1.0605 SVC2 1.0282 1.0233 1.025 1.0369 1.0435 1.0351 1.025 1.0287 1.0493 1.0482 NÚT KHẢO SÁT Hình 3.25: Đồ thị điện áp trạm 220kV trang bị SVC (Pmin mùa khô) 21 Bảng 3.7 Giá trị SVC chế độ Pmin mùa khô Quy Nhơn (MVAr) Phần trăm định mức (%) Nha Trang Phần trăm (MVAr) định mức (%) Normal 108.3 72.20 106.5 71.00 SVC1 98.4 65.60 102 68.00 SVC2 108.7 72.47 91.8 61.20 3.2.2.4 Xét chế độ phụ tải cực tiểu mùa mưa (Pmin mùa mưa): Tƣơng tự thực khảo sát với chế độ phụ tải Pmin mùa mƣa, thực mô chế độ phụ tải, nguồn, sơ đồ kết dây khu vực tƣơng tự nhƣ chế độ mô mục 2.2.4 với chế độ cố đƣờng dây tƣơng ứng nhƣ với chế độ Pmin mùa khô thu đƣợc thông số điện áp dung lƣợng bù SVC tham gia vào trƣờng hợp cụ thể nhƣ sau: C C R UT.L Bảng 3.8 Điện áp vận hành trạm 220kV trước sau lắp đặt SVC chế độ Pmin mùa mưa D Tháp Cam Nha Vân Tuy Sông Quy Phƣớc Phù Quảng Chàm Ranh Trang Phong Hòa Cầu Nhơn An Mỹ Ngãi Normaly 228.4 230.9 235.6 238.8 240.8 235.8 233.0 232.9 234.4 231.4 225.3 225.0 225.5 228.8 231.0 227.8 225.5 225.9 229.3 228.3 228.7 231.6 236.8 240.5 243.0 239.7 237.4 237.3 243.1 244.8 225.3 225.0 225.5 228.7 231.0 227.9 225.5 226.1 230.5 231.4 229.5 232.9 239.0 242.0 243.8 237.4 234.1 233.9 235.1 231.8 225.3 225.0 225.5 228.8 231.0 227.8 225.5 225.9 229.3 228.3 SC1 SC2 22 Voltage (pu) BIỂU ĐỒ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT TẠI CHẾ ĐỘ Pmin MÙA MƢA (sau trang bị SVC) 1.08 1.06 1.04 1.02 THAP CHAM CAM RANH NHA TRANG VAN PHONG TUY HOA SONG CAU QUI NHON PHUOC AN PHU MY QUANG NGAI SVC 1.0242 1.0227 1.025 SVC1 1.024 1.0225 1.025 1.0399 1.05 1.0355 1.025 1.0269 1.0422 1.0376 1.0397 1.0499 1.0358 1.025 1.0275 1.0478 SVC2 1.0243 1.0227 1.025 1.0519 1.0398 1.05 1.0356 1.025 1.0269 1.0421 1.0375 NÚT KHẢO SÁT Hình 3.26: Đồ thị điện áp trạm 220kV trang bị SVC (Pmin mùa mưa) C C R UT.L D Bảng 3.9 Giá trị SVC chế độ Pmin mùa mưa Quy Nhơn (MVAr) Phần trăm định mức (%) Nha Trang (MVAr) Phần trăm định mức (%) Normal 50.9 33.93 103.6 69.07 SVC1 67.2 44.80 99 66.00 SVC2 50.1 33.40 99.8 66.53 3.4 Kết luận Chƣơng Qua thực mô từ phần mềm PSSE, với kết liệu, đồ thị điện áp thu đƣợc TBA 220kV khu vực sau đƣợc trang bị 02 SVC ±150MVAr TBA 220kV Nha Trang Quy Nhơn luận văn thu đƣợc kết chế độ khảo sát, ứng với trƣờng hợp vận hành HTĐ (xét cố N-1) điện áp nút khu vực đảm bảo ổn định, chất lƣợng khơng bị vƣợt ngồi dải điện áp cho phép quy định Thông tƣ 23 25/2016 Bộ Công thƣơng (±10%) Với chế độ phụ tải cực đại Pmax đƣờng dây mang tải cao, điện áp đƣợc cải thiện tốt góp phần giảm đáng kể tổn thất đƣờng dây 220kV khu vực, đặc biệt mạch đơn Riêng chế độ Pmin nhận thấy nhờ SVC điều chỉnh điện áp tất nút, trƣờng hợp ổn định từ 1.0 ÷ 1.05pu, góp phần nâng cao chất lƣợng điện năng, đảm bảo đƣợc tuổi thọ thiết bị Mặc dù tác dụng SVC chế độ Pmin không lớn (chỉ làm việc với mức ≤ 70%) nên chế độ linh hoạt vận hành đóng/cắt SVC nhằm giảm tổn thất không tải, tăng khả linh hoạt hệ thống, hỗ trợ tiêu thụ CSPK Q lƣới 500kV có cố phục vụ công tác bảo dƣỡng, sửa chữa SVC vận hành C C R UT.L D KẾT LUẬN Trên có sở thu thập số liệu hệ thống điện khu vực Nam miền Trung Tây nguyên nhƣ quy hoạch năm 2020 Đề tài luận văn tiến hành tính tốn phân tích chế độ vận hành Hệ thống truyền tải điện 220kV khu vực năm 2020 với kết cho thấy:  Ở chế độ cao điểm (phụ tải Pmax) vào mùa mƣa mùa hạn chế độ bình thƣờng đặc thù phân bố nguồn tải khơng tập trung điện áp nút phụ tải khu vực duyên hải Bình Định, Phú n, Khánh Hịa có khả bị giảm thấp < 1.0pu, nhƣng đảm bảo điều kiện cho phép Tuy nhiên có cố công tác đƣờng dây 220kV xuất trƣờng hợp điện áp nút bị võng thấp 1.1pu) lƣợng công suất phản kháng sinh đƣờng dây tƣơng đối lớn, nhiên mức tăng không lớn xuất nút trƣờng hợp Qua thực thử nghiệm mô lắp đặt thiết bị SVC nút TBA 220kV khu vực, với số liệu kết thu thập đƣợc phần mềm PSSE đảm bảo đƣợc tiêu kinh tế - kỹ thuật nên luận văn lựa chọn trang bị 02 SVC 02 TBA 220kV Nha Trang 220kV Quy Nhơn với công suất đặt ± 150MVAr Khi thực mô phƣơng án đề xuất đảm bảo giải tức thời đƣợc vấn đề điện áp thấp cao điểm điện áp cao thấp điểm; đảm bảo vận hành an toàn, ổn định, nâng cao độ tin cậy, giảm tổn thất HTĐ góp phần đảm bảo điện áp vận hành nút 220kV khu vực D C C R UT.L ... điện áp lưới điện truyền tải 220kV khu vực Nam Miền Trung Tây Nguyên” Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài nghiên cứu giải pháp nâng cao ổn định, chất lƣợng điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam Miền. .. áp nút lƣới điện truyền tải 220kV nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao ổn định, chất lƣợng điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam Miền Trung – Tây Nguyên giai đoạn 2020 Phƣơng pháp nghiên cứu Thu... 220kV khu vực Nam miền Trung Tây Nguyên 3.3.1 Lựa chọn giải pháp Căn theo công dụng mục tiêu giải pháp ổn định điện áp lƣới điện 220kV khu vực Nam miền Trung Tây Nguyên, luận văn tập trung nghiên