Nghiên cứu nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 22kv lộ 472 thành phố lạng sơn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP MÃ MINH TÚ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN 22KV LỘ 472 THÀNH PHỐ LẠNG SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên – Năm 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Mã Minh Tú NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN 22KV LỘ 472 THÀNH PHỐ LẠNG SƠN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8.52.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Ngô Đức Minh Thái Nguyên – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi Mã Minh Tú, học viên lớp cao học K21 ngành Kỹ thuật điện, sau hai năm học tập nghiên cứu, đƣợc giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp PGS.TS Ngơ Đức Minh, tơi hồn thành chƣơng trình học tập đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu nâng cao hiệu vận hành lƣới điện 22 kV lộ 472 thành phố Lạng Sơn” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân dƣới hƣớng dẫn Thầy giáo PGS.TS Ngô Đức Minh Nội dung luận văn tham khảo trích dẫn tài liệu đƣợc ghi danh mục tài liệu tham khảo, liệu thực tế Điện lực Lạng Sơn cung cấp không chép hay sử dụng tài liệu khác Thái Nguyên, ngày 12 tháng 07 năm 2020 Học viên Mã Minh Tú i MỤC LỤC MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 kV THÀNH PHỐ LẠNG SƠN 1.1 Cấu trúc tổng quát hệ thống điện quốc gia 1.2 Một số yêu cầu hệ thống điện phân phối 11 1.3 Giới thiệu lƣới điện phân phối 22 kV lộ 472 thành phố Lạng Sơn 18 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài 24 Kết luận chƣơng 24 CHƢƠNG 25 CƠNG CỤ TỐN HỌC VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG 25 2.1 Giới thiệu chung 25 2.2 Cơng cụ tốn học phần mềm ứng dụng 25 2.2.1 Giải tích lƣới điện thuật tốn áp dụng 25 2.2.2 Giải tích lƣới phần mềm ETAP 26 2.3 Áp dụng ETAP mơ hình hóa mơ lộ 472 TP Lạng Sơn 26 2.3.1 Giới thiệu chung Etap [10] 26 2.3.2 Mơ hình hố lộ 472 thành phố Lạng Sơn 30 2.3.3 Khai báo thông số phần tử sơ đồ mô 32 2.4 Nguồn phân tán máy phát điện turbine gió 35 2.4.1 Đặc diểm chung máy phát điện turbine gió 35 2.4.2 Máy phát điện turbine gió tích hợp phần mềm ETAP 48 Kết luận chƣơng 51 CHƢƠNG 52 MƠ PHỎNG GIẢI TÍCH LƢỚI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VÀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP LỘ 472 52 3.1 Đặt vấn đề 52 3.2 Giải pháp điều chỉnh điện áp nguồn 53 ii 3.2.1 Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm, Smax 54 3.2.2 Chế độ vận hành 1b: 105%Uđm, 90%Sđm 65 3.3 Giải pháp tái cấu trúc lƣới 74 3.3.1 Chế độ vận hành 2a: 105%Uđm ; 90%Sđm ; nâng cấp dây dẫn 74 3.3.2 Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm, Smax, liên lạc kết nối mạch vòng 77 Nhận xét chế độ vận hành 2: 83 3.4 Giải pháp áp dụng nguồn phân tán máy phát turbine gió WTG 84 3.4.1 Chế độ vận hành 3a: Nguồn WTG đơn 85 3.4.2 Chế độ vận hành 3b: Vận hành nguồn WTG nhóm (Wind Farm) 88 Nhận xét chế độ vận hành 3: 91 Kết luận chƣơng 91 KẾT LUẬN CHUNG 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Mơ hình cấu trúc hệ thống điện hoàn chỉnh Hình Cấu trúc hệ thống điện Hình Sơ đồ nguyên lý sợi hệ thống điện phân phối Hình Sơ đồ sợi lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn 18 Hình Các cửa 27 Hình 2 Các chức tính tốn 28 Hình Các phần tử AC 28 Hình Một số chức tính tốn thơng dụng 29 Hình Các thiết bị đo lƣờng, bảo vệ 29 Hình Sơ đồ mơ lộ 472 lƣới điện 22 kV TP.Lạng Sơn 31 Hình Khai báo thơng số nguồn .32 Hình khai báo thơng số tải 33 Hình Khai báo thơng số đƣờng dây 34 Hình 10 Đặc tính phát cơng suất tác dụng phụ thuộc tốc độ gió WTG 35 Hình 11 Mơ hình WTG có biến đổi nối tiếp 36 Hình 12 Mơ hình WTG có biến đổi song song - DFIG 37 Hình 13 Phân bố công suất DFIG 37 Hình 14 DFIG đƣợc chế tạo áp dụng điều kiện khác 38 Hình 15 Cấu trúc mô Matlab Simulink DFIG 40 Hình 16 Kết mơ thơng số hính vi DFIG .41 Hình 17 Hình ảnh phóng to khoảng thời gian (0,47 ÷ 0,79)s 42 Hình 18 Kết mơ tốc độ rotor 42 Hình 19 Kết mơ điện áp chiều trung gian Udc 43 Hình 20 Mơ dịng điện pha pha Iabc converter2 – rotor 43 Hình 21 Mơ dịng rotor qua điểm đồng t = 2.5s 44 Hình 22 Mơ dịng rotor qua điểm đồng t = 7,2s 44 Hình 23 Mơ dịng điện Converter1 .45 Hình 24 Converter1 đổi chiều dịng điện t = 2.5s 45 Hình 25 Converter1 đổi chiều dịng điện t = 7,2s 45 Hình 26 Mơ tả điện áp pha nghịch lƣu converter1 đƣợc điều chế kiểu dạng sung SVPWM tốc độ gió 14m/s .46 iv Hình 27 Mô tả điện áp pha nghịch lƣu converter1 đƣợc điều chế kiểu dạng sung SVPWM tốc độ gió 8m/s 46 Hình 28 Mơ điện áp mạch rotor – converter2 tốc độ rotor thay đổi, .47 Hình 29 Mơ điện áp mạch rotor – converter2 tốc độ rotor thay đổi, .47 Hình 30 Profile WTG ETAP 49 Hình 31 Cài đặt thông số vận hành cho WTG .50 Hình 32 Chọn tốc độ cho turbine 51 Hình Lƣu đồ bƣớc nâng cao chất lƣợng điện áp độ tin cậy lƣới điện 53 Hình Mơ phân bố công suất điện áp bus chế độ vận hành 1a 56 Hình 3 Kết mô (Zoom) điện áp - Chế độ vận hành 1a .57 Hình Kết mô điện áp bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 474 58 Hình Kết mô điện áp bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 473 59 Hình Kết mơ (Zoom) điện áp bus cuối lộ 472 60 Hình Mơ phân bố cơng suất điện áp bus chế độ vận hành 1a 66 Hình Một số đoạn đƣờng dây trục phía đầu nguồn cảnh báo tải 67 Hình Kết mơ điện áp bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 472 68 Hình 10 Kết mơ điện áp bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 474 75 Hình 11 Kết mơ điện áp bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 473 .76 Hình 12 Kết mơ điện áp bus khu vực cuối dƣờng dây lộ 472 76 Hình 13 a,b Cấu trúc nguồn kết nối giải lập (quy đổi) 78 Hình 14 Kết mơ điện áp bus xa nguồn đƣờng dây 22 kV lộ 472 .83 Hình 15 Nguồn phân tán WTG lƣới phân phối .84 Hình 16 Mơ vị trí thiết lập WTG đơn lộ 472 86 Hình 17 Mơ chất lƣợng điện áp trạng thái thứ .87 Hình 18 Mô chất lƣợng điện áp trạng thái thứ hai 88 Hình 19 Vị trí thiết lập nguồn WTG nhóm 89 Hình 20 Mơ WTG nhóm phát cơng suất với trạng thái gió ngẫu nhiên 90 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Tổng độ méo biên độ sóng hài 13 Bảng Độ nhấp nháy điện áp 14 Bảng Thông số phụ tải lộ 472 TP Lạng Sơn 19 Bảng Thông số đƣờng dây lộ 472 thành phố Lạng Sơn 21 Bảng Thông số máy biến áp lộ 472 thành phố Lạng Sơn 23 Bảng Kiểu loại WTG ETAP 50 Bảng Dữ liệu phụ tải cực đại Smax lộ 472 54 Bảng Dữ liệu kết mô phân bố công suất đƣờng dây .61 Bảng 3 Dữ liệu kết mơ tính điện áp bus-tải .63 Bảng Kết mô cân công suất thổn thất công suất .64 Bảng Dữ liệu kết mô phân bố công suất đƣờng dây .69 Bảng Dữ liệu kết mơ tính điện áp bus-tải .71 Bảng Kết mô cân công suất thổn thất công suất .73 Bảng liệu kết giải tích phân bố dịng điện lộ 472 chế độ vận hành 2a .75 Bảng Dữ liệu kết phân bố cơng suất/dịng điện đƣờng dây lộ 472 79 Bảng 10 Dữ liệu kết phân bố công suất điện áp bus-tải lộ 472 .81 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt OTI Operation Technology, Inc EHV & HV Extra High Voltage/ High Voltage Siêu cao áp/cao áp FACTS Flexible AC Transmission Truyền tải điện xoay chiều linh hoạt HVDC High Voltage Direct Current Truyền tải điện cao áp Transmission chiều CSTD (P) Active Power Công suất tác dụng CSPK (Q) Reaction Power Công suất phản kháng AC Alternating Current Điện xoay chiều DC Direct Current Điện chiều SW Switching Chuyển mạch (cầu dao) G-PVA Gred-PhotoVotage Array Nguồn lai Lƣới – Pin quang điện PVA PhotoVotage Array Nguồn pin quang điện SHP Small Hydro Power station Trạm thủy điện nhỏ WTG Wind Turbine Genertor Máy phát điện turbine gió DFIG Doubly Fed Induction Renerator Máy phát điện nguồn kép vii MỞ ĐẦU Giới thiệu chung: Hệ thống điện Việt Nam nói chung lƣới điện tỉnh miền núi nói riêng đƣợc xây dựng phát triển bƣớc qua nhiều giai đoạn nên tồn nhiều bất cập Trong đó, có nhiều đƣờng dây 22 kV cung cấp cho trạm biến biến áp phân bố rải rác trải dài phạm vi lớn hàng trăm km, đặc điểm phụ tải có tính chất khơng ổn định Trong q trình cải tạo phát triển, nguồn phân tán sử dụng lƣợng tái tạo đƣợc bổ sung lƣới điện phân phối làm cho cấu trúc lƣới ban đầu trở nên lỗi thời, phát sinh nhiều bất cập, ví dụ: - Cấu trúc lƣới, chủng loại, tiết diện dây dẫn vài đoạn bất hợp lý - Hạn chế tính làm việc, bảo vệ thiết bị điện - Khó khăn lựa chọn phƣơng thức vận hành lƣới điện - Chất lƣợng điện thấp điện áp thay đổi tăng, giảm phụ thuộc vào thuỷ điện nhỏ kết nối lƣới - Tổn thất điện lƣới điện lớn Trong bối cảnh này, lƣới điện trung thuộc địa bàn miền núi nói chung cụ thể lƣới điện 22 kV Lộ 472 thành phố Lạng Sơn cần thiết phải đƣợc kiểm soát phần mềm chuyên dụng, ví dụ nhƣ POWERWORLD, PSS-ADEPT, hay ETAP Thơng qua để đề xuất đƣợc giải pháp tốt cho phƣơng án vận hành, khảo sát nhiều ứng dụng khác cho hoạt động chuyên môn lý thuyết thực tiễn Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực trạng vận hành lƣới điện 22 kV Lộ 472 thành phố Lạng Sơn; khảo sát phƣơng án vận hành khác nhau, trạng thái vận hành khác thông số nguồn (TBA trung gian), thông số phụ tải, cấu trúc mạch vòng, vận hành phân cấp tụ bù, nguồn phân tán Trên sở phát ƣu nhƣợc điểm, tồn tại, bất cập lƣới điện Từ đề xuất giải pháp khắc phục Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Về lý thuyết: Từ sơ đồ mô lộ 472 liệu đƣợc cài đặt cho chế độ vận hành 2b, lúc lộ 472 đƣợc xem nhƣ có 03 nguồn cung cấp, cơng suất nhận qua kết nối liên lạc có giới hạn, phụ thuộc trạng thái vận hành thực tế lộ 473 474 Vậy để đánh giá hiệu cấu trúc lƣới có kết nối mạch vịng, giả thiết cơng suất liên lạc vị trí có mức tối thiểu 10% tổng công suất lộ 472 Cụ thể là; - Công suất liên lạc nhận từ lộ 473: (1,7 + j1,1) MVA - Công suất liên lạc nhận từ lộ 474: (1,6 + j1,0) MVA Các liệu kết giải tích thu đƣợc bảng 3.9 bảng 3.10 Bảng Dữ liệu kết phân bố cơng suất/dịng điện đƣờng dây lộ 472 Chế độ vận hành 2b DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MƠ PHỎNG PHÂN BỐ CƠNG SUẤT TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (LINE) Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm ; Smax; Kết nối LL10% Sum 484,3 Sum 527,5 No ID Rating Rating mm2 Allowable kW Flow kvar Flow Amp Flow % Voltage Drop kW Losses kvar Losses STT Tên gọi đơn vị Chiều dài Tiết diện mm2 Icp P kW Q kVAr I A Tổn thất điện áp Tổn thất CSTD Tổn thất CSPK 4A2 4A3 4A4 4A5 4A6 4A7 4A8 4A9 4A10 4A11 4A12 4A13 4A14 4A15 4A16 4A17 4A18 4A19 4A20 4A21 4B2 4B3 4B5/1 4B5/2 4B5/3 4B5/4 4B5/5 4B6/1 4B7/1 330 160 170 5230 536 260 688 80 102 103 95 305 155 95 1186 3460 966 1374 270 1710 50 20 500 847 184 730 20 15 50 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 49,5 77,3 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 259 343,2 10149 10067 9825 9143 8183 8120 7623 6983 6902 6283 6209 5452 3775 3651 3492 235 183 131 97,659 61,154 58,085 231 267 385 228 157 131 36,215 135 5923 5857 5696 5255 4463 4406 4081 3953 3900 3501 3451 2965 1810 1731 1629 -448 104 73,89 53,602 39,33 36,256 146 170 244 146 99,054 83,27 23,167 86,653 292,1 290,4 283,6 263,7 243,7 242,6 227,6 212,3 209,8 190,5 188,3 164,6 111,2 107,4 102,5 13,52 5,631 4,02 2,98 1,945 1,707 6,826 8,269 11,92 7,088 4,849 4,068 1,129 4,228 63,3 62,9 61,4 57,1 52,8 52,5 49,3 46 45,4 41,3 40,8 35,6 32,4 31,3 29,9 3,9 1,6 1,2 0,9 0,6 0,7 2,6 2,4 2,8 2,1 1,1 1,2 0,4 1,2 23,827 11,418 11,569 308 26,941 12,949 30,141 3,049 3,799 3,162 2,849 6,99 2,601 1,487 16,893 0,85 0,041 0,03 0,003 0,009 0,002 0,046 0,113 0,013 0,016 0 0,001 29,534 14,151 14,326 380 33,199 15,956 37,017 3,73 4,643 3,837 3,453 8,362 1,913 1,085 12,177 -4,35 -1,376 -1,98 -0,391 -2,487 -0,08 -0,031 -0,725 -1,205 -0,27 -1,131 -0,03 -0,022 -0,074 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 79 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 4B7/2 4B7/3 4B8/1 4B8/2 4B9 4B10/1 4B10/2 4B13/1 4B13/1/1 4B13/1/2 4B13/2 4B13/2/1 4B13/3 4B13/3/1 4B13/3/2 4B13/3/3 4B13/3/4 4B13/3/5 4B13/3/6 4B13/3/7 4B13/3/8 4B13/3/9 4B13/3/10 4B13/3/11 4B13/3/12 4B13/3/13 4B13/4 4B13/4/1 4B13/5 4B13/5/1 4B13/5/2 4B13/6 4B13/6/1 4B13/7 4B13/7/1 4B13/8 4B13/8/1 4B13/8/2 4B13/8/3 4B13/9 4B13/9/1 4B13/9/2 4B14 4B15 4B16/3 4B16/4 4B16/5 4B17 4B18 4B19 4B20 4B41 4B42 4B43 5B5/6 245 50 679 50 10 20 331 70 70 423 70 3006 20 320 30 430 10 400 80 560 28 20 385 341 15 20 268 2242 1155 1657 243 30 1630 60 2608 55 150 1716 500 15 1000 450 70 25 800 160 4365 20 50 50 284 m 77,3 77,3 77,3 111 49,5 49,5 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 49,5 111 49,5 111 49,5 111 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 111 49,5 77,3 77,3 111 77,3 77,3 111 111 77,3 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 49,5 111 343,2 343,2 343,2 431,1 259 259 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 259 431,1 259 431,1 259 431,1 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 431,1 259 343,2 343,2 431,1 343,2 343,2 431,1 431,1 343,2 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 259 431,1 A 272 76,45 237 128 46,856 56,892 297 1670 73,236 313 1283 389 893 145 1147 122 1254 98,126 1594 241 15,338 142 108 671 796 134 141 137 1315 298 118 1193 129 1064 135 927 65,83 172 106 156 426 179 121 158 1338 110 29,828 50,521 52,249 33,238 36,49 266 124 281 25,338 174 48,999 150 81,85 29,856 36,163 190 1146 46,903 199 900 249 651 91,529 633 76,641 732 62,326 950 155 -22,941 90,341 68,754 392 506 85,575 89,393 87,709 828 191 75,497 754 82,526 672 86,075 586 42,052 110 66,725 99,192 273 115 77,879 101 856 70,202 18,993 32,282 33,157 20,912 23,119 169 78,928 179 16,262 80 8,507 2,39 7,43 4,018 1,471 1,786 9,351 53,79 2,312 9,848 41,65 12,29 29,38 4,569 34,95 3,834 38,7 3,099 49,43 7,646 0,736 4,492 3,415 20,72 25,16 4,23 4,464 4,336 41,48 9,46 3,758 37,8 4,1 33,71 4,309 29,44 2,103 5,494 3,362 4,967 13,62 5,731 3,836 4,991 42,48 3,494 0,946 1,603 1,655 1,05 1,156 7,875 3,675 8,347 0,788 2,5 0,7 2,2 0,9 0,6 0,7 3,6 12,5 0,9 2,9 9,7 3,6 6,8 1,8 8,1 1,5 1,2 11,5 0,2 1,7 7,3 1,6 1,3 1,7 9,6 3,7 1,1 8,8 1,2 7,8 1,3 6,8 0,8 1,6 1,2 1,7 0,9 1,2 12,4 0,4 0,5 0,5 0,3 0,3 1,4 3,2 0,2 0,024 0,051 0 0,004 0,902 0,001 0,009 0,691 0,014 2,451 0,001 0,368 0,001 0,607 0,921 0,01 0,001 0,35 0,293 0,001 0,001 0,011 3,638 0,218 0,031 0,327 0,001 1,747 0,002 2,133 0,002 0,002 0,04 0,126 0,001 0 2,448 0,007 0 0,003 0,007 0,003 0,001 0,007 -0,349 -0,075 -0,971 -0,006 -0,071 -0,014 -0,027 0,528 -0,099 -0,096 0,147 -0,091 -1,757 -0,028 -0,063 -0,042 0,044 -0,014 0,448 -0,107 -0,821 -0,039 -0,029 -0,352 -0,259 -0,021 -0,029 -0,371 0,786 -1,506 -2,385 0,01 -0,043 -0,443 -0,086 -1,447 -0,01 -0,077 -0,214 -2,507 -0,616 -0,021 -0,008 -0,006 0,56 -0,65 -0,098 -0,036 -1,165 -0,233 -6,36 -0,031 -0,079 -0,076 -0,447 Bảng 10 Dữ liệu kết phân bố công suất điện áp bus-tải lộ 472 Chế độ vận hành 2b DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MƠ PHỎNG ĐIỆN ÁP TRÊN BUS-TẢI VÀ CÔNG SUẤT TẢI NHẬN ĐƯỢC Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm ; Smax; Kết nối LL10% Số tải có U% >100 : 5,00 Số tải có U% < =100 : 66,00 Số tải có U% >= 95 : 13,00 MaxVoltage (%) Số tải có U% < 90 : 0,00 MinVoltage (%) N0 ID STT Tên bus-tải đơn vị Rated kV kW kvar Amp % Loading Sđm kVA Uđm kV P kW Q kVAr I A Kpt % Rating 104,50 94,03 %V termal Ubus-tai % BAC NGA 189 kVA 0,4 152 94,423 273,2 100,1 94,7 BAN DAY 63 kVA 0,4 51,366 31,834 91,01 100,1 95,84 BAN NGA 209 kVA 0,4 168 104 302,2 100,2 94,43 BAN ROOC 44 kVA 0,4 35,916 22,259 63,56 100,1 95,95 BD TINH LS 68 kVA 0,4 55,865 34,622 98,21 100,1 96,59 BE TONG TN 146 kVA 0,4 118 73,435 211 100,1 95,37 BEN BAC 300 kVA 0,4 261 162 433,1 100 102,19 BOM D3 153 kVA 0,4 125 77,515 221 100,1 96,1 BV DA KHOA 65 kVA 0,4 57,792 35,816 93,91 100,1 104,5 10 BV PHU SAN 140 kVA 0,4 122 75,303 202,1 100 102,08 11 BVDK CAO LOC 291 kVA 0,4 236 146 420,6 100,1 95,1 12 BVDK T1 562 kVA 0,4 462 286 811,6 100,1 96,72 13 BVDK T2 1088 kVA 0,4 884 548 1572 100,1 95,43 14 BVDK TINH LS 353 kVA 0,4 285 177 510,2 100,1 94,89 15 CAO LOC2, 146 kVA 0,4 120 74,421 210,9 100,1 96,71 16 CAO LOC 468 kVA 0,4 381 236 676,2 100,1 95,6 17 CAO LOC 4, 264 kVA 0,4 216 134 381,4 100,1 95,98 18 CAO LOC 375 kVA 0,4 307 190 541,7 100,1 96,28 19 CAO LOC 310 kVA 0,4 254 157 447,8 100,1 96,35 20 CAO LOC 283 kVA 0,4 234 145 408,7 100 97,12 21 CAO LOC 174 kVA 0,4 143 88,375 251,3 100,1 96,35 22 CAO LOC 118 kVA 0,4 96,406 59,747 170,5 100,1 96,04 23 CAP2 -600 kvar 22 -578 15,46 98,2 98,17 24 CAP3 -300 kvar 22 -295 7,81 99,2 99,2 25 CAU QUAN 164 kVA 0,4 133 82,486 237 100,1 95,37 26 CHI LE 370 kVA 0,4 301 187 534,6 100,1 95,73 27 CHIEU SANG QL1A 43 kVA 0,4 35,393 21,935 62,1 100,1 96,78 28 CON LUOT 143 kVA 0,4 116 71,706 206,7 100,1 95,07 29 CS KCN 37 kVA 0,4 30,352 18,811 53,44 100,1 96,45 30 CT HUNG HUONG 165 kVA 0,4 133 82,661 238,5 100,1 94,98 31 CT QUYET THANG 501 kVA 0,4 404 250 724,2 100,2 94,66 32 CT QUYET THANG 562 kVA 0,4 453 281 812,4 100,1 94,72 33 CT TNHH HOANG TAN 313 kVA 0,4 254 158 452,3 100,1 95,5 34 CT TUAN SON LS 91 kVA 0,4 74,61 46,239 131,4 100,1 96,39 35 CT VTBM 554 kVA 0,4 447 277 800,8 100,1 94,71 36 CUC THUE LS 380 kVA 0,4 310 192 549 100,1 95,91 37 DINH VAN TINH 80 kVA 0,4 64,406 39,915 115,7 100,2 94,57 81 38 DONG EN 315 kVA 0,4 261 162 454,8 100 97,46 39 HA SA1 218 kVA 0,4 175 108 315,2 100,2 94,27 40 HA SA2 300 kVA 0,4 240 149 433,8 100,2 94,03 41 HOANG THANH 318 kVA 0,4 276 171 459,1 100 102,02 42 HTX HOP THINH 123 kVA 0,4 100 62,023 177,7 100,1 95,63 43 HUNG VUONG - TB 534 kVA 0,4 434 269 771,6 100,1 95,47 44 HUNG VUONG 161 kVA 0,4 132 81,854 232,5 100,1 96,45 45 KHANH PHUONG 88 kVA 0,4 71,514 44,32 127,2 100,1 95,51 46 KHANH UNG 153 kVA 0,4 125 77,515 221 100,1 96,1 47 KHON CUONG 74 kVA 0,4 59,529 36,892 107 100,2 94,49 48 KHON QUYEN' 61 kVA 0,4 49,418 30,626 88,15 100,1 95,19 49 KHU CNDP 139 kVA 0,4 115 71,184 200,7 100 97,18 50 NA CHUONG 360 kVA 0,4 291 180 520,3 100,1 94,97 51 NA LENH 40 kVA 0,4 32,883 20,379 57,77 100,1 96,66 52 NA LUOT 270 kVA 0,4 223 138 389,9 100 97,23 53 NHIET DIEN 260 kVA 0,4 227 141 375,4 100 102,71 54 PHAI LUONG 133 kVA 0,4 108 66,924 192,2 100,1 95,42 55 PHAI TRAN 324 kVA 0,4 267 165 467,9 100,1 96,75 56 QUAN HO, 155 kVA 0,4 129 80,07 223,8 100 98,04 57 TBA KHOI 177 kVA 0,4 144 89,396 255,7 100,1 95,79 58 TDC N16 130 kVA 0,4 106 65,624 187,8 100,1 95,74 59 TDC N18 153 kVA 0,4 126 77,936 221 100,1 96,64 60 TDC N20 161 kVA 0,4 130 80,77 232,7 100,1 95,11 61 TH GIA CAM NL 36 kVA 0,4 29,252 18,129 52,02 100,1 95,49 62 THANH TRUNG 356 kVA 0,4 290 180 514,3 100,1 95,82 63 TRAI CA BAN NGA 128 kVA 0,4 104 64,54 184,9 100,1 95,62 64 VIBA QUAN HO 30 kVA 0,4 24,703 15,31 43,32 100,1 96,83 65 VIEN LAO 156 kVA 0,4 126 78,013 225,5 100,1 94,8 66 VUON QUA 272 kVA 0,4 222 138 392,9 100,1 95,94 67 VUON QUA 171 kVA 0,4 139 86,441 247 100,1 95,88 68 XN GOM 170 kVA 0,4 139 86,383 245,5 100,1 96,4 69 XN OTO 190 kVA 0,4 155 96,059 274,5 100,1 95,89 70 XUONG GACH KCN2 56 kVA 0,4 45,927 28,463 80,88 100,1 96,42 71 XUONG VLXD 85 kVA 0,4 69,353 42,981 122,8 100,1 95,91 Từ liệu kết bảng 3.9 3.10 giải pháp kết nối liên lạc hiệu quả, cụ thể nhƣ sau: - Dữ liệu kết bảng 3.9 cho thấy: dịng điện đƣờng dây trục từ gồm đoạn từ 4A2 đến 4A13 đƣợc phân bố lại có giá trị giảm đáng kể (xấp xỉ 1/3) so với ban đầu (bảng 3.1) - Điện áp bus lân cận điểm kết nối liên lạc đƣợc nâng cao, đạt 98%Uđm Tƣơng ứng, kết giải tích thu đƣợc sơ đồ hình 3.8 cho thấy giá trị điện áp bus xa nguồn đƣờng dây 22 kV nhƣ sau 82 Hình 14 Kết mô điện áp bus xa nguồn đƣờng dây 22 kV lộ 472 Trong đó, điện áp bus 421 xa nguồn đạt 98%Uđm (hình 1.14) so với chế độ vận hành 1a 94%Uđm (hình 3.6) Nhận xét chế độ vận hành 2: Kết luận giải pháp tái cấu trúc lƣới theo hình thức kết nối liên lạc lộ 472 với lộ 473 lộ 474 hiệu có tính khả thi Trên kết xét cho trƣờng hợp cụ thể lộ 472 nhận 10% công suất từ hai lộ 473 474 Ngƣợc lại, trƣờng hợp khác lố 472 truyền cơng suất liên lạc theo chiều ngƣợc lại sang lộ khác với lƣợng công suất phù hợp (nội dung đƣợc nghiên cứu cụ thể đề tài khác) Từ kết nghiên cứu chế độ vận hành 2a 2b có thêm đƣợc số nhận xét quan trọng lộ 472 83 - Nâng cấp tiết diện đƣờng dây đoạn dây trục cần thiết tƣơng lai gần - Giải pháp tái cấu trúc lƣới theo phƣơng thức liên lạc kết nối lộ 472 với lộ khác lƣới 22 kV hiệu khả thi Tuy nhiên, vấn đề chiều chỉnh độ lớn chiều công suất liên lạc cần thiết phải đƣợc nghiên cứu thêm (ngoaig phạm vị luận văn này) 3.4 Giải pháp áp dụng nguồn phân tán máy phát turbine gió WTG Trên sở phân tích chƣơng 2, khả ứng dụng nguồn WTG lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn đƣợc triển khai dựa số sở sâu đây: - Đặc điểm vị trí địa lý, thời tiết, khí hậu khu vực - Đặc điểm lƣới điện cấu trúc đƣờng dây, phân bố phụ tải, địa hình khu vực, - Chính sách khuyến khích phát triển nguồn WTG lƣới điện phân phối theo thông tƣ 16/2017/TT-BCT, [12] - Thƣ viện nguồn WTG phần mềm ETAP - Có tham khảo mơ hình tƣơng tự áp dụng thực tế - Giá trị thẩm mỹ cơng trình, tác động mơi trƣờng yếu tố văn hóa, xã hội khác thành phố Lạng Sơn Từ đó, luận văn lựa chọn mơ hình nguồn WTG loại cơng suất nhỏ đƣợc lắp đặt phía hạ máy biến áp 22/0,4 kV, tùy theo địa hình cơng suất MBA mà WTG đƣợc tổ hợp dƣới hình thức đơn WTG nhóm gồm đến WTG Ví dụ minh họa nhƣ hình 15 Hình 15 Nguồn phân tán WTG lƣới phân phối 84 3.4.1 Chế độ vận hành 3a: Nguồn WTG đơn  Mục tiêu giải pháp nguồn WTG đơn chiếc: - Cung cấp công suất cho phụ tải có kết nối thứ cấp máy biến áp, phần công suất dƣ thừa phát qua máy biến áp lên lƣới 22 kV, WTG phát công suất tác dụng phụ thuộc tốc độ gió, - Bù cơng suất phản kháng theo hình thức bù phân tán Công suất bù phụ thuộc côgn suất danh định WTG, không phụ thuộc tốc độ gió Lƣu ý rằng, cơng suất WTG khơng nên chọn lớn công suất MBA  Kết ý nghĩa giải pháp nguồn WTG đơn chiếc: - Phân bố công suất đƣợc cải thiện hợp lý hơn, giảm áp lực nguồn cung cấp, thiết bị đƣờng dây trục chính, nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối - Nâng cao chất lƣơng điện áp giảm tổn thất công suất lƣới điện phân phối - Khai thác hiệu tiềm nguồn lƣợng tái tạo địa phƣơng, góp phần ân ninh lƣợng quốc gia Dựa sở phân tích WTG chƣơng 2, đặc điểm cụ thể lƣới điện phân phối lộ 472 Sau xin đề xuất thiết lập 05 WTG đơn khu vực cuối đƣờng dây đoạn nhánh từ bus 413/11 đến 413/13 Các WTG có thơng số nhƣ sau: - Type (DFIG), chế độ phát công suất Genetic - Sđm = 225 kVA; Uđm = 0,4 kV - Tốc độ gió sở (Avg Base speed) = 10m/s Cụ thể, WTG đƣợc thiết lập thể sơ đồ mô hình 3.16 85 Hình 16 Mơ vị trí thiết lập WTG đơn lộ 472 Hoạt động WTG đƣợc nghiên cứu thông qua hai trạng thái tốc độ gió sau:  Trạng thái thứ nhất: - 05 WTG nhận tốc độ gió giống 10 m/s, - 05 WTG phát công suất phản kháng giống nhau: Q = 120 kVAr Kết giải tích trạng thái vận hành thứ thu đƣợc chất lƣợng điện áp khu vực nhƣ thể nhƣ sơ đồ mơ hình 3.17 86 Hình 17 Mô chất lƣợng điện áp trạng thái thứ  Trạng thái thứ hai: - WTG D1 WTG D2 nhận tốc độ gió m/s - WTG D3, WTG D4 WTG D2 nhận tốc độ gió m/s, - 05 WTG phát công suất phản kháng giống nhau: Q = 120 kVAr Kết giải tích trạng thái vận hành thứ hai thu đƣợc chất lƣợng điện áp khu vực nhƣ thể nhƣ sơ đồ mơ hình 3.18 87 Hình 18 Mơ chất lƣợng điện áp trạng thái thứ hai Từ kết giải tích, mơ cho thấy chất lƣợng điện áp đƣợc nâng lên phía 22 kV phía hạ áp 0,4 kV MBA có kết nối WTG, điều có ý nghĩa trực tiếp với phụ tải MBA, đồng thời giảm công suất truyền tải qua MBA, giảm tổn thất MBA lƣới chung Khi tốc độ gió thấp, trí khơng có gió WTG đóng vai trị nhƣ thiết bị bù, WTG đƣợc sử dụng loại „„Type 3‟‟ loại DFIG nhƣ phân tích chƣơng Cơng suất bù đƣợc điều khiển vô cấp theo công nghệ chế tạo máy bù (Luận văn không xét đến) nên giải bù có ƣu điểm so bù tụ điện tĩnh Trên sở này, lộ 472 thiết lập cách tƣơng tự cho nhiều WTG khác 3.4.2 Chế độ vận hành 3b: Vận hành nguồn WTG nhóm (Wind Farm)  Mục tiêu giải pháp nguồn WTG nhóm: - Cung cấp công suất cho phụ tải máy biến áp có cơng suất lớn (400 ÷ 1000) kVA, Phần công suất dƣ thừa phát qua máy biến áp lên lƣới 22 kV 88 - Bù công suất phản kháng theo hình thức bù tập trung, Cơng suất bù phụ thuộc côgn suất danh định WTG, khơng phụ thuộc tốc độ gió  Kết ý nghĩa giải pháp nguồn WTG nhóm: Giải pháp nguồn WTG nhóm có ý nghĩa tƣơng tự nhƣ nguồn WTG đơn chiếc, nhƣng hiệu cao công suất nguồn phát lớn Căn đặc điểm cụ thể lƣới điện phân phối lộ 472 Hai vị trí điển hình đƣợc lựa chọn thiết lập nguồn WTG là: Trạm biến áp Cơng ty Quyết Thắng 2: nhóm gồm WTG có thơng số nhƣ sau - Type (DFIG), chế độ phát công suất Genetic - Sđm = 225 kVA; Uđm = 0,4 kV, Iđm = 382 A - Tốc độ gió sở (Avg Base speed) = 10m/s Trạm biến áp Cơng ty VTBM: nhóm gồm WTG có thơng số nhƣ sau - Type (DFIG), chế độ phát công suất Genetic - Sđm = 125 kVA; Uđm = 0,4 kV, Iđm = 212 A - Tốc độ gió sở (Avg Base speed) = 10m/s Cụ thể, WTG đƣợc thiết lập thể sơ đồ mơ hình 3.19 Hình 19 Vị trí thiết lập nguồn WTG nhóm 89 Hoạt động WTG nhóm đƣợc nghiên cứu thơng qua trạng thái tốc độ gió ngẫu nhiên nhƣ sau: Đối với WTG nhóm cơng suất 225 kW: - Tốc độ gió = m/s - Phát cơng suất phản kháng: Q = 130 kVAr Đối với WTG nhóm cơng suất 125 kW: - Tốc độ gió = 7,5 m/s - Phát công suất phản kháng: Q = 80 kVAr Kết giải tích thu đƣợc chất lƣợng điện áp khu vực nhƣ thể nhƣ sơ đồ mô hình 3.20 Hình 20 Mơ WTG nhóm phát cơng suất với trạng thái gió ngẫu nhiên Từ kết giải tích, mơ cho thấy khác WTG nhóm có tác dụng tƣơng tự nhƣ WTG đơn chiếc, nhiên việc ghép nối nhiều WTG đòi hỏi số yêu cầu kỹ thuật hòa đồng Điều gây nhiễu lƣới máy phát đồng tốc độ gió thay đổi, nhƣng luận văn chọn sử dụng máy phát Type (DFIG) 90 cho WTG nên đề nhiễu lƣới nhƣ khơng xảy ra, chất chất điện áp hồn tồn khơng bị ảnh hƣởng Nhận xét chế độ vận hành 3: Việc thiết lập WTG đơn WTG nhóm cho thấy hiệu mang lại nguồn phân tán máy phát turbine gió Từ phân tích lý thuyết, áp dụng thực tế thí điểm cho hai phƣơng thức thiết lập nguồn WTG đơn WTG nhóm lộ 472 trạng thái vận hành khác tốc độ gió sở cho đề xuất nghiên cứu thiết kế mở rộng cho toàn lƣới điện phân phối 22 kV thành phố Lạng Sơn Kết luận chƣơng Trên sở nội dung ý nghĩa chƣơng chƣơng 2, Chƣơng giải trọn vẹn mục tiêu đề luận văn thông qua 03 chế độ vận hành thực trạng lƣới điện đề xuất nhằm nâng cao chất lƣợng điện áp độ tin cậy lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn Khẳng định đề xuất áp dụng nguồn phân tán máy phát turbine gió WTG lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn có đầy đủ sở khoa học thực tiễn 91 KẾT LUẬN CHUNG Nội dung thực luận văn tốt nghiệp đáp ứng đầy đủ yêu cầu củ đề tài, cụ thể là: - Đã trực tiếp thu thập đầy đủ liệu lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn đảm bảo đủ sở cho nghiên cứu theo yêu cầu đề tài Các liệu đƣợc thể sơ đồ nguyên lý dạng sợi kèm theo mô tả phƣơng thức vận hành thực tế - Mơ hình hóa thành công lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn phần mềm ETAP với khối lƣợng lớn phần tử có lƣới điện thực tế - Kết mô hoạt động lƣới điện cho thấy rõ trạng thái vận hành lƣới điện thể qua thơng số kỹ thuật chính, là: Phân bố công suất đƣờng dây; điện áp bus bus-tải làm sở cho đánh giá độ sai lệch điện áp để có giải pháp khắc phục hợp lý - Hiểu rõ nguyên tắc ảnh hƣởng điều chỉnh điện áp nguồn (điều chỉnh đầu phân áp MB trạm biến áp trung gin) đến ổn định nâng coa chất lƣợng điện áp lƣới trung nhƣ điện áp bus-tải lƣới - Nắm đƣợc cấu trúc khả ứng dụng thực tế củ nguồn điện máy phát turbine gió WTG đơn WTG nhóm Đây nghiên cứu có tính khoa học thực tiễn cao lƣới điện phân phối tỉnh Lạng Sơn - Ngoài sở lý thuyết khoa học thực tiễn, luận văn bám sát Quy định chung lĩnh vực lƣợng, cập nhật thông tƣ Bộ Công thƣơng EVN - Công cụ nghiên cứu chủ yếu phần mềm chun dụng ETAP có tích hợp cơng cụ tốn học đại xét thời điểm áp dụng cho giải tích mơ hệ thống điện Trong ETAP cung cấp đầy đủ thƣ viện thiết bị theo tiêu chuẩn Quốc tế (tƣơng đồng với TCVN) thay tra cứu thiết bị từ tài liệu thiếu tin cậy Tổng thể luận văn nghiên cứu nội dung lớn, gồm nhiều vấn đề có tính thời sự, khoa học thực tiễn Tuy nhiên, bƣớc đầu làm đề tài thực tế có khối lƣợng liệu lớn, thời gian hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót Kính mong nhận đƣợc góp ý xây dựng thầy cô Trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Ban lãnh đạo Cơng ty Điện lực Sơn Lạng tồn thể đồng nghiệp 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Davood [ Mohammadi Souran, Hossein Hoshmandi Safa, Behrooz Gohari 1] Moghadam, Mehran Ghasempour, Behrooz Razeghi, and Parisa Tavakkoli Heravi, “An Overview of Automation in Distribution Systems”, „“An Overview of Automation in Distribution Systems”“ Mr [ G Hari Krishna - Assistant Professor, EEE,, “transmission and distribution 2] systems”, 2000 Nader [ Samaan, Nate Hausman, „Enabling High Penetrations of Distributed Solar 3] through the Optimization of Sub-Transmission Voltage Regulation,“ Clean Energy States Alliance (CESA) Webinar, 28 2019 [Online] Available: https://cesa.org/assets/2019-Files/SEIN-webinar-slides-3-28-2019.pdf Nguồn [ tƣ liệu Công ty Điện lực Lạng Sơn 4] Authors, [ “E l e c t r i c P o w e r D i s t r i b u t i o n H a n d b o o k”, © 2014 by 5] Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business, No claim to original U.S Government works, Version Date: 20140131, 2014 Thông [ tƣ Bộ công thƣơng số 39/2015/TT-BC, HN: 18/11/2015, 2015 6] „ETAP [ Software 12.6,“ [Online] 7] Etap [ 12_16_18 getting started., OTI , 2018 8] Authors, [ Hƣớng dẫn sử dụng ETAP 7.00, TP Hồ Chí Minh: Đại học Bách Khoa 9] TP Hồ Chí Minh, 2017 By [ S Muller, m Deicke, & RiKw De Doncker, „“Doubly Fed Induction 10] Generator Systems for Wind Turbines”,“ May-June 2002 Ngô [ Minh Đức, Ngô Đức Minh, Đặng Danh Hoằng, „“Xây dựng cấu trúc hệ 11] thống mô hoạt động hệ nguồn lai (PVG – WG) áp dụng mạng điện phân tán”,“ 2016 Thông [ tư 16/2017/TT-BCN, 2017 12] Habib, [ Benbouhenni, „Using Four-Level NSVM Technique to Improve DVC 13] Control of a DFIG Based Wind Turbine Systems,“ 2019 Y [ Yang, F Blaabjerg, W Chen, „Advanced and Intelligent Control in Power 14] Electronics and Drives,“ Springer International Publishing Switzerland, 2014 93 ... CÔNG NGHIỆP Mã Minh Tú NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN 22KV LỘ 472 THÀNH PHỐ LẠNG SƠN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8.52.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN... nhấp nháy điện áp 14 Bảng Thông số phụ tải lộ 472 TP Lạng Sơn 19 Bảng Thông số đƣờng dây lộ 472 thành phố Lạng Sơn 21 Bảng Thông số máy biến áp lộ 472 thành phố Lạng Sơn ... phân phối 22 kV lộ 472 thành phố Lạng Sơn Lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn có sơ đồ đƣợc thể hình 1.5 Hình Sơ đồ sợi lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn 18 Các phần tử thơng số kèm