(Luận văn thạc sĩ) tính toán, đánh giá ảnh hưởng của việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành của lưới điện 500kv

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - VŨ N ỌC LINH C C TÍNH TỐN, ĐÁNH IÁ ẢNH HƢỞN CỦA VIỆC ĐÓN CẮT KHÁN BÙ N AN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ K THUẬT ĐIỆN Đ N n – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - VŨ N ỌC LINH TÍNH TỐN, ĐÁNH IÁ ẢNH HƢỞN CỦA VIỆC ĐÓN CẮT KHÁN BÙ N AN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV C C R L T DU C u nn n :K t u t Mã số: 8520201 ện LUẬN VĂN THẠC SĨ N ƢỜI HƢỚN DẪN KHOA HỌC: PGS.TS N Ô VĂN DƢỠN Đ N n – Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình Tác ả lu n văn VŨ N ỌC LINH C C DU R L T ii TÍNH TỐN, ĐÁNH IÁ ẢNH HƢỞN CỦA VIỆC ĐÓN , CẮT KHÁN N AN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV Học viên: Vũ Ngọc Linh Chuyên nghành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 Khóa: 2016-2018 (K37.KTĐ - NT) Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng BÙ Hiện hệ thống điện 500kV trang bị nhiều kháng bù ngang lưới truyền tải, nhằm mục đích đảm bảo ổn định điện áp vận hành chế độ vận hành Q trình đóng cuộn kháng bù ngang gây dịng xung kích có độ khơng đối xứng cao với số thời gian lớn Ngoài ra, kháng điện cuộn dây có hệ số điện cảm lớn nên trình vận hành có tích trữ lượng lớn, thời điểm cắt cực máy cắt trước dòng điện qua kháng biến thiên qua trị số không xảy tượng giải phóng lượng từ cuộn kháng gây điện áp nội mồi dẫn trở lại buồng cắt máy cắt Vấn đề gây tác động khơng an tồn cho hệ thống điện thiết bị, gây áp phóng điện qua chống sét van trung tính đóng kháng vào lưới, cố máy cắt kháng cắt kháng chịu RRRV lớn Để giải vấn đề tồn C C luận văn nghiên cứu tìm hiểu nguyên nhân đề xuất giải pháp trang bị thiết bị Bypass kháng trung tính tụ Grading Capacitor để đảm bảo an tồn tất trường hợp đóng cắt cố R L T CALCULATION AND EVALUATION OF THE EFFECTS OF CLOSING, OPENING SHUNT REACTOR TO THE OPERATION OF THE 500KV POWER GRID DU Currently, the 500kV electrical system has a lot of shunt reactor on the transmission grid, to ensure the stable operating voltage in the operating modes The process of closing the shunt reacto may cause shock currents of high asymmetry with a large time constant In addition, the shunt reactor with a large inductance so in the operation process has a large energy storage, if the moment of extreme tripping of the circuit breaker before the current through the resistance varies through zero value will occur a phenomenon that releases energy from the reactor causing internal overvoltages and primers to lead back into the tripping chamber of the circuit breaker This problem impacts to the electrical system as well as the equipmens, causing overvoltage discharge through surge arrester protection of neutral when closing the shunt reactor to the grid, in addition when the incident of RRRV shunt reactor circuit breakers is very large To solve outstanding problems in the thesis research to find out the causes and propose solutions to equipt neutral reactor bypass devices and Grading Capacitors to ensure safety in all switching cases and trouble iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢN vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn C C R L T CHƢƠN TỔN QUAN VỀ HỆ THỐN TRUYỀN TẢI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM VÀ VAI TRÕ CỦA CÁC KHÁN BÙ N AN 1.1 Quá trình hình thành phát triển hệ thống truyền tải điện 500KV Việt Nam 1.2 Hiện trạng hệ thống truyền tải điện khu vực Miền Trung – Tây Nguyên 1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc kháng bù ngang 11 1.3.1 Cấu tạo 11 1.3.2 Nguyên lý làm việc 13 1.4 Các thông số KBN MC kháng 14 1.4.1 Tại trạm biến áp 500kV Pleiku 14 1.4.2 Tại trạm biến áp 500kV Pleiku 15 1.5 Kết luận 16 DU CHƢƠN CƠ SỞ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH HỆ THỐN ĐIỆN VÀ PHẦN MỀM TÍNH TỐN 18 2.1 Các phương pháp tính tốn phân tích hệ thống điện 18 2.1.1 Phương pháp Gauss – Seidel 18 2.1.2 Phương pháp giải tích mạng điện Newton – Raphson 19 2.1.3 Kết luận 24 2.2 Các giải pháp điều chỉnh điện áp hệ thống điện 25 2.3 Giới thiệu phần mềm EMTP-RV 26 2.3.1 Giới thiệu phần mềm 26 2.3.2 Sử dụng phần mềm 27 iv 2.4 Mơ hình hóa thiết bị điện phần mềm EMTP-RV 33 2.4.1 Đường dây 500kV 33 2.4.2 Các máy biến tăng áp tổ máy phát 34 2.4.3 Các máy biến tự ngẫu 500/220kV 34 2.4.4 Các tụ bù dọc 35 2.4.5 Kháng bù ngang kháng trung tính 35 2.4.6 Nguồn 36 2.5 Kết luận 36 CHƢƠN TÍNH TỐN, ĐÁNH IÁ ẢNH HƢỞN CỦA VIỆC ĐÓN CẮT KHÁN BÙ N AN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM 38 3.1 Vấn đề áp cắt kháng bù ngang 38 3.1.1 Quá điện áp thay đổi nhanh (Chopping voltage) 39 3.1.2 Quá điện áp hồ quang (Reignition voltage) 40 3.1.3 Quá điện áp hồ quang phục hồi máy cắt kháng 41 3.2 Xây dựng mơ hình mơ đóng, cắt KBN 41 3.2.1 Phân bố xác suất thời điểm cố 42 3.2.2 Phân bố xác suất thời điểm mở máy cắt 42 3.3 Tính tốn q trình thao tác đóng cắt máy cắt kháng chế độ vận hành bình thường 46 3.3.1 Tính tốn trường hợp đóng cắt KBN KH502-174MVAr 49 3.3.2 Tính tốn trường hợp đóng cắt KBN KH508-128MVAr 52 3.3.3 Nhận xét 55 3.4 Tính tốn đánh giá ảnh hưởng việc cắt kháng bù ngang chế độ cố 55 3.4.1 Kịch mô 56 3.4.2 Kết tính tốn 58 3.4.3 Nhận xét 62 3.5 Kết luận 62 C C R L T DU CHƢƠN PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT IẢI PHÁP NÂN CAO ĐỘ TIN CẬY VẬN HÀNH CHO KHÁN BÙ N AN TRÊN LƢỚI ĐIỆN 500kV VIỆT NAM 64 4.1 Đặt vấn đề 64 4.2 Sử dụng thiết bị bypass trung tính kháng bù ngang thao tác chế độ làm việc bình thường 64 4.2.1 Thiết bị Bypass kháng trung tính (Máy cắt pha 110kV) 64 4.2.2 Kháng KH502 - 174 MVAr 64 v 4.2.3 Kháng KH508 - 128MVAr 69 4.2.4 Nhận xét – Kiến nghị 74 4.3 Sử dụng tụ trv mắc shunt với kháng trường hợp MC K504 cắt cố kháng KH504 TBA 500KV Pleiku 74 4.3.1 Tụ Grading capacitor 74 4.3.2 Kết tính tốn 75 4.3.2 Nhận xét – Kiến nghị 75 4.4 Kết luận 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN N HỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH IAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C DU R L T vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TBA Trạm biến áp MBA Máy biến áp KH Kháng điện KT Kháng Trung tính RT Điện trở trung tính TBD Tụ bù dọc MC Máy cắt CSV Chống sét van TI Máy biến dòng điện TU Máy biến điện áp ĐZ Đường dây TRV Transient Recovery Votlage RRRV Rate of Rise of Recovery Voltage EMTP Electromagnetic Transients Program DU R L T C C vii DANH MỤC CÁC BẢN Số ệu 1.1: 1.2: 1.3: 1.4: 1.5: 3.1: 3.2: 3.3: 3.4: 4.1: T n Trang Khối lượng đường dây truyền tải đến hết tháng 12/2019 Tổng hợp khối lượng đường dây TBA 500kV đến T12/2019 Khối lượng đường dây 220kV 500kV khu vực miền Trung Khối lượng trạm biến áp 220kV 500kV khu vực miền Trung Tổng hợp Kháng bù ngang lưới 500kV Điện dung điện cảm thành phần đấu nối với cuộn kháng Điện dung ký sinh thiết bị trạm biến áp Kết tính tốn TRV RRRV trạm biến áp 500kV Pleiku Kết tính tốn TRV, RRRV cực đại cho MC K504 TBA 500kV Pleiku Kết tính tốn RRRV cho MC K504 sau mắc thêm tụ “Grading capacitor” C C DU R L T 8 10 45 45 48 58 75 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số ệu hình Tên hình Trang 1.1: Nguyên lý cấu tạo kháng bù ngang 12 1.2: Hình ảnh nguyên lý cấu tạo cuộn kháng pha trụ 12 1.3: Hình ảnh thực cấu tạo cuộn kháng pha trụ 13 1.4: Dịng điện xung kích qua MC kháng mơ đóng KBN 14 1.5: Điện áp qua Kháng thao tác mở máy cắt bị có tượng mồi dẫn điện trở lại 14 1.6: Sơ đồ phân phối phía 500kV TBA 500kV Pleiku 15 1.7: Sơ đồ phân phối phía 500kV TBA 500kV Pleiku 16 2.1: Khởi động phần mềm EMTP 27 2.2: Giao diện thiết kế mạch phần mềm EMTP 2.3: Chú thích cơng cụ 2.4: Hình ảnh mạch điện đơn giản thiết kế EMTP 29 2.5: Thiết bị có chân giao diện phần mềm EMTP 32 2.6: Bảng nhập thông số thiết bị EMTP 32 2.7: Mơ hình MBA tự ngẫu 500kV 34 2.8: Mơ hình kháng bù ngang 500kV pha kháng trung tính 35 3.1: Sơ đồ tương đương pha đóng cắt kháng 38 3.2: (a) Dịng điện qua máy cắt ; (b); Quá điện áp dọc cuộn kháng 39 3.3: Hiện tượng điện áp thay đổi nhanh điện áp hồ quang 40 3.4: Các luật phân bố xác suất sử dụng 41 3.5: Phương pháp mô xác suất thứ (phương pháp 1) 43 3.6: Phương pháp mô xác suất thứ hai (phương pháp 2) 44 3.7: Phương pháp Hydro Québec 44 3.8: Mơ hình tính tốn KBN có đấu nối đến kháng trung tính 46 3.9: Sơ đồ nối điện phía 500kV TBA 500kV Pleiku 47 3.10: Giá trị TRV máy cắt kháng KH 502 – 174MVAr 49 3.11: Điện áp đặt lên kháng bù ngang KH502 - 174MVAr 49 3.12: Giá trị điện áp TRV máy cắt K502 KBN KH502 174MVAr 49 C C R L T DU 27 28 Phụ lục 05: Sơ đồ lưới điện thuộc Công ty Truyền tải điện quản lý C C DU R L T Phụ lục 06: Các trạm biến áp Công ty Truyền tải điện quản lý STT Tên trạm biến áp Công suất MVA Đơn vị I.Trạm b ến áp 500kV TBA 500kV Pleiku 1350 TTĐ Gia Lai TBA 500kV Pleiku 900 TTĐ Gia Lai 900 TTĐ Đăk Nông TBA 500kV Đăk Nông TBA 500kV Di Linh 450 TTĐ Lâm Đồng TBA 500kV Vĩnh Tân 1200 TTĐ Bình Thuận II.Trạm b ến áp 220kV TBA 220kV Qui Nhơn 375 TTĐ Bình Định TBA 220kV Phù Mỹ 125 TTĐ Bình Định TBA 220kV Phước An TC TBA 220kV Tuy Hịa TBA 220kV Krơng Búk TBA 220kV Nha Trang TBA 220kV Tháp Chàm R L T C C 250 375 TTĐ Bình Định TTĐ Phú Yên TTĐ Đăk Lăk 500 TTĐ Khánh Hòa 250 TTĐ Ninh Thuận TBA 220kV Phan Thiết 500 TTĐ Bình Thuận TBA 220kV Hàm Tân 250 TTĐ Bình Thuận 10 TBA 220kV Đức Trọng 125 TTĐ Lâm Đồng 11 TBA 220kV Bảo Lộc 188 TTĐ Lâm Đồng DU Phụ lục 07: Các đường dây 220kV, 500kV Công ty Truyền tải điện quản lý T n ƣờn dâ STT I ĐƢỜN DÂY 500KV C ều dài (km) 1687.935 ĐD 500kV Pleiku - Đắk Nông 289.742 ĐD 500kV Đắk Nông - Phú Lâm 28.144 ĐD 500kV Pleiku - Di Linh 311.676 ĐD 500kV Di Linh - Tân Định 73.941 ĐD 500kV Pleiku - Yaly 20.096 ĐD 500kV Pleiku - Yaly 20.315 ĐD 500kV Vĩnh Tân - Sông Mây (m1) 159.603 ĐD 500kV Vĩnh Tân - Sông Mây (m2) 159.603 Ghi C ều dài (km) T n ƣờn dâ STT ĐD 500kV Pleiku - Mỹ Phước - Cầu Bông (m1) 275.224 10 ĐD 500kV Pleiku - Mỹ Phước - Cầu Bông (m2) 275.224 11 ĐD 500kV NMĐ Vĩnh Tân – Vĩnh Tân (m1) 1.293 12 ĐD 500kV NMĐ Vĩnh Tân – Vĩnh Tân (m2) 1.293 13 ĐD 500kV PleiKu – Thạnh Mỹ 24.600 14 ĐD 500kV PleiKu 2- PleiKu 24.100 15 ĐD 500kV PleiKu- Dốc Sỏi 23.081 II.ĐƢỜN DÂY 220KV 3064.206 ĐD 220kV Pleiku - Krôngbuk 141.243 ĐD 220kV Quy Nhơn - Pleiku 145.645 ĐD 220kV Krôngbuk - Nha Trang 147.168 ĐD 220kV Đa Nhim - Nha Trang ĐD 220kV Quy Nhơn - Tuy Hịa ĐD 220kV Bn Kuốp - BuônTuasrah ĐD 220kV BuônTuasrah - ĐăkNông 60.160 ĐD 220kV Sê San 4-Sê San 4A 5.807 ĐD 220kV Buôn Kuốp-ĐăkNông 85.124 10 ĐD 220kV Đa Nhim - Di Linh 78.117 11 ĐD 220kV Di Linh - Bảo Lộc 32.965 12 ĐD 220kV Bảo Lộc – Sông Mây 39.763 13 ĐD 220kV Hàm Thuận - Long Thành 56.589 14 ĐD 220kV Hàm Thuận - Đa Mi 11.003 15 ĐD 220kV Đa Mi - Long Thành 55.445 16 ĐD 220kV Srêpok - Srêpok 4A 10.657 17 ĐD 220kV Đồng Nai - ĐăkNông 27.676 18 ĐD 220kV An Khê - Quy Nhơn 46.111 19 ĐD 220kV Quảng Ngãi - Phước An 55.764 20 ĐD 220kV Nhánh rẽ TBA Phước An 0.355 21 ĐD 220kV Sêsan – Pleiku (m1) 30.061 22 ĐD 220kV Sêsan – Pleiku (m2) 30.061 23 ĐD 220kV Buôn kuốp – Krôngbuk (m1) 60.841 24 ĐD 220kV Buôn kuốp – Krôngbuk (m2) 60.841 25 ĐD 220kV Hạ sông Ba - Tuy Hòa (m1) 35.463 R L T C C DU 113.330 89.686 40.812 Ghi STT C ều dài (km) T n ƣờn dâ 26 ĐD 220kV Hạ sông Ba - Tuy Hòa (m2) 35.463 27 ĐD 220kV Tuy Hòa - Nha Trang (m1) 128.800 28 ĐD 220kV Tuy Hòa - Nha Trang (m2) 128.800 29 ĐD 220kV Sêsan – Pleiku (m1) 56.725 30 ĐD 220kV Sêsan – Pleiku (m2) 56.725 31 ĐD 220kV Buônkuốp – BuônTuasrah (m1) 5.308 32 ĐD 220kV Buônkuốp – BuônTuasrah (m2) 5.308 33 ĐD 220kV N/rẽ vào NMTĐ An Khê (m1) 5.640 34 ĐD 220kV N/rẽ vào NMTĐ An Khê (m2) 5.640 35 ĐD 220kV N/rẽ vào NMTĐ Srêpok (m1) 19.504 36 ĐD 220kV N/rẽ vào NMTĐ Srêpok 19.504 37 ĐD 220kV N/rẽ vào NMTĐ Srêpok (m1) 38 ĐD 220kV N/rẽ vào NMTĐ Srêpok (m2) 39 ĐD 220kV Đồng Nai – ĐăkNông (m1) 40 ĐD 220kV Đồng Nai – ĐăkNông (m2) 30.055 41 ĐD 220kV Đồng Nai – ĐăkNông (m1) 11.403 42 ĐD 220kV Đồng Nai – ĐăkNông (m2) 11.403 43 ĐD 220kV Đại Ninh - Di Linh (m1) 41.350 44 ĐD 220kV Đại Ninh - Di Linh (m2) 41.350 45 ĐD 220kV Hàm Thuận - Phan Thiết 54.609 46 ĐD 220kV Bảo Lộc- Hàm Thuận - Phan Thiết 82.552 47 ĐD 220kV Hàm Thuận - Bảo Lộc 27.943 48 220kV Đắk Nơng- Bình Long- Phước Long (m1) 33.758 49 220kV Đắk Nơng- Bình Long- Phước Long (m2) 33.758 50 ĐD 220kV Pleiku - Kon Tum (m1) 16.430 51 ĐD 220kV Pleiku - Kon Tum (m2) 16.430 52 Nhánh rẽ vào TBA 220kV Tháp Chàm (m1) 28.135 53 Nhánh rẽ vào TBA 220kV Tháp Chàm (m2) 28.135 54 ĐD 220kV Vĩnh Tân - Tháp Chàm (m1) 63.237 55 ĐD 220kV Vĩnh Tân - Tháp Chàm (m2) 63.237 56 ĐD 220kV Vĩnh Tân - Phan Thiết (m1) 92.126 57 ĐD 220kV Vĩnh Tân - Phan Thiết (m2) 92.126 58 ĐD 220kV Phan Thiết - Phú Mỹ (m1) 76.076 C C R L T DU 6.705 6.705 30.055 Ghi STT C ều dài (km) T n ƣờn dâ 59 ĐD 220kV Phan Thiết - Phú Mỹ (m2) 76.076 60 ĐD 220kV Xekaman1- pleiku2 (m1) 24.251 61 ĐD 220kV Xekaman1- pleiku2 (m2) 24.251 62 Nhánh rẽ Pleiku cắt (Pleiku - Krôngbuk) (m1) 3.787 63 Nhánh rẽ Pleiku cắt (Pleiku - Krôngbuk) (m2) 3.787 64 Đấu nối vào TBA 220kV Hàm Tân mạch 5.752 65 Đấu nối vào TBA 220kV Hàm Tân mạch 5.752 66 Đấu nối vào TBA 220kV Hàm Tân mạch 5.691 67 Đấu nối vào TBA 220kV Hàm Tân mạch 5.691 68 Đấu nối số I (rẽ đường dây 220kV Buôn Kuôp Đắk Nông) (m1) 5.930 69 Đấu nối số I (rẽ đường dây 220kV Buôn Kuôp Đắk Nông) (m2) 5.930 70 Đấu nối số II ( rẽ Đắk Nơng - Bình Long, Hướng TBA Đắk Nông) (m1) 3.484 71 Đấu nối số II ( rẽ Đắk Nơng - Bình Long, Hướng TBA Đắk Nông) (m2) 3.484 72 Đấu nối số III ( rẽ Đắk Nơng - Bình Long, Hướng TBA Bình Long) (m1) 3.323 73 Đấu nối số III ( rẽ Đắk Nơng - Bình Long, Hướng TBA Bình Long) (m2) 3.323 74 Nhánh rẽ TBA 220kV Phù Mỹ (m1) 1.750 75 Nhánh rẽ TBA 220kV Phù Mỹ (m2) 1.750 76 ĐD 220kV Xekaman 1-Pleiku (m1) 16.128 77 ĐD 220kV Xekaman 1-Pleiku (m2) 16.128 78 ĐD 220kV Sêsan - Pleiku (m1) 16.128 79 ĐD 220kV Sêsan - Pleiku (m2) 16.128 C C R L T DU Ghi C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... buồng cắt làm hư hỏng máy cắt kháng gây ảnh hưởng đến chế độ vận hành hệ thống truyền tải điện Với lí cho thấy việc nghiên cứu đề tài ? ?Tính tốn, đánh giá ảnh hưởng việc đóng cắt kháng bù ngang đến. .. CHƢƠN TÍNH TỐN, ĐÁNH IÁ ẢNH HƢỞN CỦA VIỆC ĐÓN CẮT KHÁN BÙ N AN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM 3.1 Vấn ề áp cắt kháng bù ngang Kháng bù ngang coi phụ tải cảm kháng, thực cắt cuộn... KBN có đóng cắt Kháng bù ngang 500kV phần tử trạm biến áp 500kV giúp ổn định điện áp nút 500kV, đảm bảo tiêu chí vận hành ổn định hệ thống Việc thao tác đóng/ cắt kháng bù ngang việc vận hành hàng