Đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện năng rất cần cho phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Cùng với sự phát triển của xã hội đòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục và có chất lượng cao. Xuất phát từ thực tế đó việc đảm bảo chất lượng điện năng cũng như độ an toàn của thiết bị điện không gặp sự cố, không gây gián đoạn cung cấp điện. Đồng thời nhằm hoàn thiện kiến thức đã được học và bước đầu làm quen với thực tế em đã được khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài: Ứng dụng phần mềm EMTP để mô phỏng, phân tích quá điện áp trong hệ thống điện.
Đồ án tốt nghiệp Mục Lục Lời Nói Đầu Chương Giới thiệu sử dụng phần mềm EMTP Kết luận68 Tài liệu tham khảo69 LỜI NÓI ĐẦU Đất nước bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hố, ngành điện giữ vai trị quan trọng việc phát triển kinh tế quốc dân Trong sống điện cần cho phục vụ sản xuất sinh hoạt Cùng với phát triển xã hội đòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục có chất lượng cao Xuất phát từ thực tế việc đảm bảo chất lượng điện độ an tồn thiết bị điện khơng gặp cố, không gây gián đoạn cung cấp điện Đồng thời nhằm hoàn thiện kiến thức học bước đầu làm quen với thực tế em khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài: Ứng dụng phần mềm EMTP để mơ phỏng, phân tích điện áp hệ thống điện Từ kiến thức mà em tích lũy với giúp đỡ tận tình giáo viên đặc biệt thầy PGs Ts Đinh Thành Việt em hoàn thành thuyết minh Tuy nhiên với hạn chế mặt kiến thức kinh nghiệm thực tiễn nên em khơng tránh khỏi sai sót Qua em mong nhận dẫn thầy để kiến thức em hoàn thiện khỏi bỡ ngỡ bước vào thực tiễn Trong trình thực viết thời gian kiến thức có hạn nên khơng tránh thiếu sót mong sực đóng góp ý kiến thầy bạn đồng mơn để em hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn! Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM EMTP 1.1 Giới thiệu EMTP viết tắt Electromagnetic Transients Programme nghĩa chương trình độ EMTPworks phần mềm dùng cho việc mơ phân tích q trình độ điện hệ thống điện lớn mạng điện tùy ý Phần mền tính tốn dao động điện, điện từ khác từ micro giây đến vài phút Thư viện EMTPWorks có tài liệu chức khối mơ hình thiết bị điện cho phép người dùng để thực nghiên cứu hệ thống điện gồm có : + Mơ hình máy điện tiên tiến + Mơ hình chi tiết xác đường dây cáp điện +Mơ hình hồn chỉnh máy biến áp với mơ hình từ hóa từ trể lõi thép + Thư viện chứa nhiều mơ hình thiết bị điều khiển EMTPWorks cho phép làm việc cấp độ khác từ thiết kế đơn giản đến thiết kế vô lớn 1.2 Sử dụng phần mềm Sau cài đặt phần mềm ta khởi động chương trình cách Start => EMTPworks Hình 1.1: Khởi động phần mềm EMTP - Với Continue with No Design Open nhấn Cancel ta khỏi chương trình - Open an Existing Design chọn Open mở file mà chương trình chạy Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp - Create a New Design a Template có chế độ chọn Create chương trình mở Circuit1.ecf cịn Example chọn ví dụ có sẵn chương trình + Sau nhấn Create tạo cho ta Circuit1.ecf Hình 1.2: Giao diện thiết kế mạch phần mềm EMTP - Phần cửa sổ chương trình có cơng cụ menu chương trình Hình 1.3: Thanh cơng cụ - Bên phải cửa sổ chương trình thư viện mơ hình khối thiết bị (hình 2) + Trong có Filter tìm kiếm theo tên thiết bị + Preview chế độ cho xem trước khối thiết bị - Phần đồ họa màu trắng phần dùng để thiết kế Ciruit - Muốn đưa thiết bị vào giao diện thiết kế Double click vào tên thiết bị mang vào phần thiết kế chọn vị trí hợp lý click đặt thiết bị nhiều thiết bị ta di chuyển đến nơi hợp lý khác bấm click chuột, sau hoàn thành xong thao tác đặt vị trí thiết bị đủ số lượng bấm ESC Spacebar để ngừng chọn thiết bị để thực thao tác khác click giữ đưa đối tượng - Ta dùng phím chuyển để dịch khối thiết bị đến nơi hợp lý - Với thiết kế làm trang nhiều trang thiết kế có Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp nhiều Subcircuits - Các thơng số, tín hiệu, tên click right – click để thay đổi liệu kiểm soát vấn đề khác (thay đổi cấu trúc, xoay, thay đổi màu mơ hình thiết bị) - Thanh Tab bên phải bên trái thay đổi vị trí sổ chương trình Có thể Zoom In, Zoom Out Right Click để chọn chế độ Zoom phù hợp, dùng phím tắt Ctrl + Shift +E (Zoom In) Ctrl + Shift + R (Zoom Out) S Hình 1.4: Mạch điện đơn giản - Kết hợp phím Ctrl chuột dùng lăn chuột để chuyển trang - Tên thiết bị đưa lấy tự động Tại tên thay đổi cách Double – click vào tên - Các tập tin Netlist chứa tất thông tin cần thiết cho EMTP mô cho thiết kế - Toàn thiết kế với tất liệu lưu tập tin mở rộng “ecf” 1.2.1 Top Menu - File => Revert (Ctrl + M) : Lui vẽ save - File => Libraries : Chức thư viện - Edit => Past Special : Dán Clipboard - Edit => Name : Dùng để đặt tên cho thiết bị, tín hiệu, chân thiết bị Lựa chọn kích vào thiết bị, tín hiệu, chân thiết bị để đặt tên thay đổi tên - Edit => Draw Signal : Vẽ tín hiệu - Edit => Draw Bundle : Vẽ tín hiệu nhiều pha - Edit => Draw – phase Bus : Vẽ pha - Edit => Draw Phase A : Vẽ pha A - Edit => Draw Phase B : Vẽ pha B - Edit => Draw Phase C : Vẽ pha C - Edit => Zap (Ctrl + H) : Xóa thiết bị, tín hiệu, tên - Edit => Attribute Probe : Hiển thị thuộc tính thông tin đối tượng chọn - View => Browser : Mở List thuộc tính tất thiết bị - View => Parts Palette : Hiển thị bảng thư viện thiết bị - View => Workbook : Hiển thị toàn trang giấy vẽ Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp - Drawing => Find : Tìm kiếm - Drawing => Go to selection : Zoom đối tượng chọn - Drawing => Pages : Tạo, xóa, mở trang thiết kế - Drawing => Import Sheet Info : Thiết lập khung kiểu - Drawing => Sheet Size Wizard :Xem thay đổi kích thước cửa sổ chương trình - Drawing => Border Winzard : Xem thay đổi khung 1.2.2 Option Menu - Option => Orientation : Định hướng thiết bị đặt vào thiết kế - Option => Propeties : Trình thuộc tính đối tượng chọn - Option => New Breakout : Tạo đối tượng kết nối từ - Option => Design Attribute : Xem thay đổi thuộc tính đối tượng chọn - Option => Define Attribute Fields : Tạo sửa đổi khái niệm thuộc tính - Option => Push Into (Ctrl + Shift + I) : Mở khối đóng gói mạch con(mạch phụ) - Option => Pop Up (Ctrl +Shilt + U) : Đóng mạch (mạch phụ) - Option => Naming : Tùy chọn đặt tên cho thiết bị tín hiệu - Options => Part Type => Make Unique Type : Tạo định nghĩa cho thiết bị chọn - Option => Part Type => Update From Lib : Cập thiết bị thư viện chọn hình thiết kế - Option => Part Type => Save to Lib : Lưu khái niệm thiết bị chọn vào thư viện - Option => Part Type => Library to Circuit : Đặt tất thiết bị từ thư viện vào mạch - Options => Part Type => Circuit to Library : Lưu tất định nghĩa, ký hiệu từ thiết kế vào thư viện - Options => Subcircuit => New Port Connector : Tạo cổng kết nối chân mạch phụ từ giao diện - Options => Subcircuit => Attach Subcircuit : Đính kèm mạch phụ vào đối tượng chọn - Option => Subcircuit => Detach Subcircuit : Tách mạch liên quan đến đối tượng chọn, tạo thành mạch riêng biệt - Option => Subcircuit => Discard Subcircuit : Loại bỏ mạch liên quan đến đối tượng chọn - Option => Subcircuit => Create Subcircuit Block : Tạo khối mạch với thiết bị chọn 1.2.3 Design Menu - Design => Exclude Devices : Vơ hiệu hóa thiết bị chọn mạch - Design => Include Devices : Ngừng vơ hiệu hóa thiết bị chọn mạch - Design => Show/Hide : Ẩn/Hiện tên,giá trị thiết bị tên tín hiệu đối tượng chọn - Design => Signal Params : Cho phép thiết lập thuộc tính thiết bị chọn - Design => Load load – Flow Solution Data : Tải liệu cho thiết bị tải - Design => Utilities => Run a Script : Cho phép lựa chọn chạy tập lênh thiết kế Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp - Design => Utilities => Delete generated files : Xóa tất file tạo từ q trình mơ - Design => Patch : Chức đặc biệt ứng dụng để hoàn chỉnh thiết kế bị lỗi Nâng cấp thiết kế mẫu cập nhật thiết bị Khi mơ bị lỗi ta thực lệnh - Design => Patch Devices : Chức đặc biệt ứng dụng để hoàn chỉnh thiết bị Tại nâng cấp thiết bị sửa lỗi thiết bị 1.2.4 EMTP Menu Sau thiết kế xong mạch để chạy chương trình ta phải làm theo bước sau: + Nhập liệu vào thiết bị vào mạch mô + Chọn Menu EMTP => Sumilation option nhập liệu cần thiết + Chọn Menu EMTP => Start EMTP Menu EMTP Start để mô - Khi chạy chương trình bảng điều khiển tiến trình mơ phỏng(thanh chờ) xuất thiết kế Khi mô kết thúc kết lưu dạng sóng tìm thấy EMTP => View scopes Ngồi cịn xuất liệu trang web thấy địa vào EMTP => View output files - Cơng cụ phân tích dạng sóng gọi Scopes view Nó có sẵn options.clt => Input output files - Khi lựa chọn Menu EMTP => Start EMTP EMTPWorks tạo 1file Netlist gửi tới EMTP 1.3 Thiết bị - Thiết bị lấy từ Prats Palette (View => Prats Palette) - Mỗi thiết bị mặc định thư viện - Một thiết bị đặt mạch muốn chuyển dùng chuột phím chuyển.Khi chuyển thay đổi sơ đồ nối điện mạch người dùng cần kiểm tra lại - Một thiết bị khơng có chân, chân nhiều chân nối Hình 1.5: Thiết bị có chân - Ký hiệu thiết bị thay đổi cách Right – Click => Edit Symbol Thiết bị thay đổi màu sắc Right – Click => Line color 1.3.1 Thông số thiết bị Để thay đổi thông số hay xem thông số(giá trị, đơn vị ) Right – Click => Properties Double click Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp Hình 1.6 + Tab Values giá trị thông số đơn vị thiết bị Khi thay đổi giá trị xong chọn OK để lưu, nhập sai giá trị chương trình tự động chuyển giá trị trước đồng thời màu đỏ báo cho người dùng biết + Tab IC điều kiện ban đầu Dữ liệu áp dụng miền thời gian, khơng đặt điều kiện giá trị đặt 0, báo cho điều kiện ban đầu dấu chấm than "!" "i" cho dòng điện "v" cho điện áp + Tab Scopes tab ta chọn dạng sóng để phân tích +Tab Attributer nơi chọn thuộc tính lập trình cho phạm vi pha +Tab Help giải thích thiết bị - Cơng cụ giải thích siêu liên kết liệu có nơi Tab liệu Để tìm hiểu mơ hình thiết bị người dùng chuyển chuột đến tham số chương trình giải thích cho người dùng tham số 1.3.2 Thăm dị Thuộc tính thăm dị cung cấp thơng tin nhanh chóng thiết bị Để thực ta nhấn vào Attributer prove sau nhấn vào thiết bị cần xem Trở phím Spacebar 1.3.3 Chuột phải thiết bị • • Hình 1.7: Right click thiết bị Coppy/Paste : Tính dùng chép liệu (dữ liệu mô phỏng) liệu loại Device data : Dữ liệu thiết bị Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp • • • • • • • • • • Extras/Summary :Hiển thị tóm tắt liệu thuộc tính thiết bị, có số thiết bị khơng có Exclude/Include : Vơ hiệu hóa ngừng vơ hiệu hóa thiết bị Properties : Hiển thị thông tin thiết bị (Ctrl + I) Copy name to clipboard : Sao tên thiết bị để dán vào thiết bị khác (Ctrl + V) Attributer : Cho phép truy cập thuộc tính thiết bị Name : Cho phép thay đổi tên thiết bị Line Color : Thay đổi màu thiết bị Fill Color : Thay đổi màu thiết bị Rotate Left /Rotate Right : Xoay trái, phải (Ctrl +R, Ctrl +Alt +R) Flip Horizontal /Flip Vertical : Lấy đối xứng (Ctrl + Y, Ctrl + Alt + Y ) 1.3.4 Các thiết bị Khi thiết kế mạch điện có hay nhiều thiết bị khác EMTP nhận thiết bị mô hay thiết bị tùy chọn để mơ Ngồi cịn có thiết bị chức liệu - Với thiết bị nguồn có chân nguồn Điều khiển thiết vị ta điều khiển chân thiết bị Các thiết bị điều khiển giao tiếp với thiết bị qua cảm biến metter thiết bị truyền động Hình 1.8 - Một khối điều khiển xây dựng EMTPWorks đồ thị có hướng, chứa yếu tố tham gia tín hiệu có hướng Cùng tạo khối sơ đồ có hình ảnh đại diện - Trong nhiều thiết kế thích hợp cho nhiều chức thủ tục Điều làm Người dùng thực cách nối ảo Hình 1.9: Thiết kế nối ảo 1.3.5 Các kiểu chân thiết bị Hiện chương trình thiết bị có loại chân(chân chức năng) Chân nguồn, chân vào, chân Chân nguồn nuôi thiết bị, điều khiển thiết bị chân vào/ra Tín hiệu điều khiển kết nối với chân điều khiển không kết nối trực tiếp tới chân nguồn, metter(sensor) Như hình 1.10 chân nguồn nối với tín hiệu nguồn cịn chân điều khiển nối với tín hiệu điều khiển Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp Hình 1.10: Thiết bị nối tín hiệu ảo - Có vài thiết bị có quyền điều khiển chân nguồn Như thyristor thư viện switches.clf library - Nó có chân nguồn chân điều khiển - Tín hiệu chân nối với tín hiệu chân vào Các chân kết nối với gọi chân tương thích Chân thiết bị tạo nên Symboy Editor 1.3.6 Thuộc tính thiết bị - Dùng để quản lý thơng số thiết bị.Chúng tạo thành nhớ thiết bị hình thành nên đặc tính thiết bị Thuộc tính thiết bị truy cập thông qua Menu thiết bị(Right – Click) Nó sử dụng EMTPWorks Sử dụng sai liệu thiết bị làm lỗi phát sinh vấn đề khác - Định dạng liệu thiết bị nằm sẵn phần help thiết bị.Người dùng cấp cao áp dụng phương pháp lập trình cách nhập trực tiếp liệu thiệt bị thơng qua thuộc tính Chỉ dùng cho người dùng cao cấp - Các thuộc tính thiết bị + Description : Lưu tạo phạm vi yêu cầu thiết bị tùy chọn khởi tạo + Drawing Data : Lưu liệu vẽ thiết bị + Exclude : Dùng để loại bỏ thiết bị Netlist + FormData : Dùng để lưu liệu thiết bị không dùng Netlist + Function : Khi chọn “Option” thiết bị lưu gửi tùy chọn mô + Name : Tên thiết bị + Name Prefix : Tên gọi chung + Part : Xác định thiết bị đặc biệt + Script.Info.Dev :Bắt đầu lệnh “Extras/Summry’ mục Menu Right – Click + Script.Open.Dev : Bắt đầu lệnh Double Click vào thiết bị +Value : Hiển thị liệu trang Circuit - Người dùng thêm thuộc tính vào thiết bị để sử dụng vấn đề khác Thuộc tính phần có sẵn EMTPWorks Một file mẫu có đặc tính riêng chức cụ thể để tạo thiết kế khác Một thiết bị có nhiều thuộc tính Đây nơi cung cấp thông tin trực tiếp cho người dùng biết nhập liệu vào 1.3.7 Tín hiệu Trần Viết Thành Trang Đồ án tốt nghiệp - Tên tín hiệu thấy người tìm hiểu dể hiểu Phiên EMTPWorks cho phép người dùng thay đổi tên tín hiệu thỏa mái Tuy nhiên hệ thống EMTPWorks có chức đặt tên mặc định - Chân điều khiển kết nối với tín hiệu điều khiển Chân nguồn kết nối với nguồn điện Nếu tín hiệu có tên GND tự động kết nối với đất (V = 0) Đối với thiết bị điều khiển tín hiệu vào có tên giá trị tồn mơ - Nếu tín hiệu đầu vào thiết bị khơng kết nối với tín hiệu đầu chương trình giả định + EMTP cung cấp số thiết bị kết nối Một thiết bị kết nối tín hiệu “GROUND” + Thiết bị “GROUND” có chân tên Ground Người dùng tạo thiết bị kết nối khác cách Edit Symbol a Phương thức kết nối - Phương thức kết nối thiết bị vẽ tín hiệu(kích vào chân giử chuyển chuột đến chân cần nối thả) Ngoài cịn có cơng cụ vẽ cho phép bắt đầu nói vẽ Hình 1.11 b Hiển thị lựa chọn kết nối - Nhấp chuột vào tín hiệu cho thấy kết nối với thiết bị Giữ Ctrl Double click vào thiết bị toàn mạch liên kết với thiết bị Chọn mạch điện chuyển mạch dùng phím chuyển c Loại tín hiệu - Tín hiệu mặc định tín hiệu pha Nó rút từ tín hiệu dịng điện chân thiết bị từ cơng cụ vẽ Một tín hiệu nguồn có pha, pha, tín hiệu pha A pha B pha C Để thay đổi loại tín hiệu chọn thiết bị => Right Click => Line type Trần Viết Thành Trang 10 Đồ án tốt nghiệp b Thao tác đóng từ pha máy biến áp TDTT mở rộng máy biến áp không mang tải Đầu tiên ta thực đóng pha A thời gian t = 0s, thao tác đóng pha C t = 10 ms pha B t = 20 ms b.1 Dạng sóng điện áp Dạng sóng đóng pha A Hình 3.26: Sóng q điện áp pha hạ áp máy biến áp Hình 3.27: Sóng điện áp pha đoạn cuối cáp ngầm Hình 3.28: Sóng điện áp pha đầu đoạn cáp ngầm Dạng sóng đóng pha C Hình 3.29: Sóng điện áp pha hạ áp máy biến áp Trần Viết Thành Trang 51 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.30: Sóng điện áp pha cuối đoạn cáp ngầm Hình 3.31: Sóng điện áp pha đầu đoạn cáp ngầm Dạng sóng đóng pha B Hình 3.32: Sóng điện áp pha hạ áp máy biến áp Hình 3.33: Sóng điện áp pha cuối đoạn cáp ngầm Trần Viết Thành Trang 52 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.34: Sóng điện áp đầu đoạn cáp ngầm b.1 Giá trị điện áp Bảng 3.15: Đóng pha A Pha Điện áp đầu cáp kV Điện áp cuối cáp kV A B C 22,675 14,373 15,157 22,685 1,151 1,178 Điện áp hạ áp máy biến áp kV 0,378 0,0246 0,0246 Bảng 3.16: Đóng pha C Pha A B C Pha Điện áp đầu cáp kV Điện áp cuối cáp kV 22,675 22,685 14,373 1,151 15,157 14,338 Bảng 3.17: Đóng pha B Điện áp đầu cáp kV Điện áp hạ áp máy biến áp kV 0,378 0,0246 0,2389 Điện áp cuối cáp Điện áp hạ áp máy biến kV áp kV A 22,675 22,685 0,378 B 14,373 13,989 0,233 C 15,157 14,338 0,2389 c Đóng lúc pha máy biến áp TDTT mở rộng máy biến áp không mang tải c.1 Dạng sóng điện áp Trần Viết Thành Trang 53 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.35: Sóng điện áp pha hạ áp máy biến áp Hình 3.36: Sóng điện áp pha cuối đoạn cáp Hình 3.37: Sóng điện áp đầu đoạn cáp ngầm c.2 Giá trị điện áp Bảng 3.18: Kết thao tác pha Pha Điện áp đầu cáp kV Điện áp cuối cáp kV Điện áp hạ áp máy biến áp kV A 23,803 25,056 0,417 B 14,221 14,236 0,237 C 18,075 18,634 0,310 Với kết mô ta sử dụng để đo với giá trị định mức sử dụng sơ đồ thay pha để tính tốn phân tích Hình 3.38: Sơ đồ nguyên lý pha đoạn cáp Với Trần Viết Thành Trang 54 Đồ án tốt nghiệp L2 cảm kháng dây cáp C1, C2 dung kháng đoạn cáp L3, R1 kháng trở máy biến áp L1 kháng đường dây trước đoạn cáp Cảm kháng dung kháng cáp đường dây không trước đoạn cáp Với Với Hiện tượng điện áp, tình trạng xảy với trường hợp Máy biến áp xảy bị đánh thủng cách điện với tần số cao điện áp gây nổ chống sét van nổ đầu cáp Tần số biến thiên cuối đoạn cáp ngầm thao tác Tần số biến thiên đầu đoạn cáp ngầm thao tác 3.3.4 Nhận xét Khi xảy trường hợp cố, thao tác đóng pha phân tích tần số dao động điện áp lên đến hàng chục kHz Đối với đường dây tải điện khơng nối với đường dây cáp có chuyển tiếp lượng môi trường tổng trở sóng khác Sóng lan truyền đường dây tiếp tục lan truyền đường dây điểm chuyển tiếp có lượng sóng phản xạ lại, cịn lượng sóng tiếp tục chuyển tiếp đoạn cáp ngầm gọi sóng khúc xạ Như điểm đấu nối đường dây không cáp ngầm có dao động điện áp tạo sóng xung kích lớn Ta nhận thấy L2 > L1 nên sóng phản xạ bé sóng khúc xạ điều có nghĩa điện áp cuối đoạn cáp lớn điện áp đầu đoạn cáp thực tế ta mơ thấy điều Và đặc biệt q trình truyền sóng với đường dây khơng mang tải tạo sóng phản xạ tồn phần Tạo sóng cuối đường dây lần sóng tới, điện áp độ gấp đôi điện áp nguồn 3.3.5 Kết luận Khi xảy tượng pha cố bị sóng điện áp pha cịn lại tăng lên √3 so với điện áp định mức, sau thời gian lập cố điện áp cuối cáp ngầm điện áp dư vài chu kỳ có tồn dung kháng cáp nên sóng điện áp trì nhiên biên độ không lớn sau khoảng thời gian tắt hẵn Khi thực thao tác pha với pha đóng điện áp pha bị dao động có pha đóng có điện áp, cịn pha cịn lại có điện áp hổ cảm cuộn dây nên điện áp không lớn so với định mức Đến thực thao tác pha thứ điện áp có dạo động mạnh pha vừa đóng Đến pha cuối Trần Viết Thành Trang 55 Đồ án tốt nghiệp điện áp bị dao động nhiên biên độ pha đóng khơng tăng cao so với điện áp định mức Tuy nhiên thực thao tác đóng pha biên độ áp cao so với đóng pha Điện áp cuối đoạn cáp cao điện áp đầu đoạn cáp Với hệ thống cáp ngầm điện áp độ điểm đấu nối với đường dây cao máy biến áp có biên độ sóng lớn điều nguy hiểm cho đầu cáp có khả phóng điện gây cố ngắn mạch Điện áp bên hạ tăng cao, làm già hóa cách điện cuộn dây giảm tuổi thọ máy biến áp 3.3.6 Giải pháp Để giảm thiệt hại điện áp gây ta thực biện pháp mang lại hiệu cách thực đặt chống sét van điểm đấu nối đầu cáp chổ đấu nối có tổng trở sóng khác nhau, chổ thao tác đóng cắt đường dây Mắc thêm L, C vào chổ chuyển tiếp lượng tổng trở sóng khác làm cho đầu sóng khúc xạ bớt dốc đầu sóng tới, giúp làm giảm tác hại sóng xung kích truyền từ đường dây Tại chân sứ máy biến áp ta lắp thêm mỏ điện Sử dụng LBS (Load Break Switch) để thao tác lúc máy biến áp mang tải nhằm giảm điện áp Khi xảy cố cần giảm thời gian cô lập cố nhanh tốt Cần phối hợp tốt thiệt bị bảo vệ lưới phân phối Recloser với Load Break Switch, Recloser Cầu Chì Tự Rơi (Fuse Cut Out) để giảm tượng áp xảy cố 3.4 Ứng dụng phần mềm EMTP mơ phỏng, phân tích hệ thống chống sét đường dây cao áp Quá điện áp khí tượng nguy hiểm ngành điện đặc biệt sét đánh trực tiếp lên thân cơng trình Trường hợp sét đánh vào đường dây trường hợp nguy hiểm chọn làm điều kiện tính tốn cách điện xác định trị số điện áp thí nghiệm xung kích Trị số điện áp khí phụ thuộc vào đường dây có dây chống sét khơng có dây chống sét Để phân tích kiểm tra cách điện đường dây, chuỗi sứ, hiệu chống sét van 3.4.1 Đặt vấn đề Với hệ thống đường dây tải điện trạm biến áp phần tử làm việc ngồi trời nên khơng thể tránh khỏi sét thời tiết xấu Với điện áp khí sét đánh trường hợp gây nguy hiểm cho cách điện thiết bị, cách điện đường dây cịn gây cố nhảy máy cắt phóng điện pha với Xét trường hợp xảy với đường dây cao trạm biến áp 110kV 3.4.2 Giải vấn đề Mô điện áp khí sét đánh vào đường dây tải điện 110kV gần khu vực trạm biến áp vận hành với điện áp nguồn 115kV Bảng 3.19: Thông số máy biến áp Công suất MBA (MVA) 40 Trần Viết Thành Điện áp sơ cấp U1 (kV) Điện áp thứ cấp U2 (kV) Điện trở MBA (Ω) 115 24 1,42 Bảng 3.20: Thông số xuất tuyến Trang 56 Điện kháng MBA (Ω) 31,64 Đồ án tốt nghiệp Xuất tuyến Công suất tác dụng (MW) 10,8 Load Load Load Thông số đường dây cao thế: Công suất phản kháng (MVAr) 7,5 6 - Đường dây cấp điện áp 110 kV - Chuỗi cách điện gồm bát sứ 4,5 chiều cao bát sứ 170 mm (V flash = 550kV) - Đường dây dùng dây dẫn AC - 185 - Đường dây dùng dây chống sét πC – 70 (Có 01 dây chống sét) - Độ võng dây dẫn: fdd = m - Độ võng dây chống sét: fcs = m - Điện trở nối đất cột điện: Rc = 12Ω - Chiều dài khoảng vượt lkv = 350 m - Điện cảm cột đến dây dẫn điện Lcdd = 7,522 (µH) - Điện cảm cột đến dây chống sét Lccs = 18,81(µH) - Điện trở nối đất trạm R = 0,5 Ω 5,2m 0,8 m 4m A C 24,2 m 1,19 m 3,5 m B 4m 15 m 3,5 m 3m Trần Viết Thành Trang 57 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.39: Thơng số cột điện Bảng 3.21: Thông số chống sét van điện áp định mức 105kV Dòng điện (A) 1.000 Điện Áp( V) 104952.0 10.000 110934.0 40.000 115824.0 100.000 119635.0 400.000 125616.0 1000.000 130510.0 2000.000 134861.0 3000.00 4000.000 138124.0 139755.0 5000.000 141386.0 7000.000 146825.0 Hình 3.40: Dạng sóng nguồn sét Bảng 3.22: Thơng số nguồn sét tstart Imax Trần Viết Thành 10 (µs) 150 (kA) Trang 58 Đồ án tốt nghiệp tf( Sm th tstop (µs) 90 (kA/ µs) 100 (µs) 300(µs) Hình 3.41: Sơ đồ mô Kết mô đưa dạng sóng điện áp điểm để phân tích mức độ nguy hiểm q trình q điện áp gây •Mơ trường hợp + Mơ trường hợp sét đánh trực tiếp vào đỉnh cột điện trạm biến áp không sử dụng chống sét van + Mô trường hợp sét đánh trực tiếp vào đỉnh cột điện trạm biến áp sử dụng chống sét van 3.4.3 Kết mô a Mô phỏng trường hợp sét đánh trực tiếp vào đỉnh cột trạm biến áp không sử dụng chống sét van Mô sét đánh trực tiếp vào đỉnh cột vị trí cột thứ cách trạm biến áp khoảng 350m trường hợp không sử dụng chống sét van a.1 Dạng sóng điện áp Hình 3.42: Sóng điện áp pha góp cao áp máy biến áp Trần Viết Thành Trang 59 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.43: Sóng điện áp góp hạ áp máy biến áp Hình 3.44: Sóng điện áp pha trụ bị sét đánh Hình 3.45: Sóng điện áp đặt lên chuỗi sứ trụ sét đánh Hình 3.46: Điện áp đặt lên trụ vị trí sét đánh a.2 Giá trị điện áp Bảng 3.23: Kết điện áp sét đánh Pha Cao Áp MBA (V) Tại Trụ Sét Đánh (V) Hạ Áp MBA (V) Sứ Tại Trụ Sét Đánh (V) Điện Áp Đặt Lên Trụ Sét Đánh (V) a 830041 2273243 118651 557604 b 721872 2273243 103212 556764 -4388328 c 814817 2273243 116439 553135 b Mô phỏng trường hợp sét đánh trực tiếp vào đỉnh cột trạm biến áp sử dụng chống sét van Mô sét đánh trực tiếp vào đỉnh cột vị trí cột thứ cách trạm biến áp khoảng 350m trường hợp sử dụng chống sét van Trần Viết Thành Trang 60 Đồ án tốt nghiệp b.1 Dạng sóng điện áp Hình 3.47: Sóng điện áp pha góp cao áp máy biến áp Hình 3.48: Sóng điện áp pha hạ áp máy biến áp Hình 3.49: Sóng điện áp pha trụ bị sét đánh Hình 3.50: Sóng điện áp đặt lên chuỗi sứ trụ sét đánh Hình 3.51: Sóng điện áp đặt lên trụ sét đánh b.2 Giá trị điện áp Trần Viết Thành Trang 61 Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.24: Kết điện áp sét đánh Pha Cao Áp MBA (V) Tại Trụ Sét Đánh (V) Hạ Áp MBA (V) Sứ Tại Trụ Sét Đánh (V) Điện Áp Đặt Lên Trụ Sét Đánh (V) a 168896 2271158 30344 555455 b 164592 2271158 79531 552298 -4408821 c 166911 2271158 79582 552528 Với kết mô ta sử dụng để so sánh với điện áp chịu đựng xung sét thiết bị máy biến áp Điện áp chịu đựng xung sét mà máy biến áp chịu đựng có sét đánh cao áp hạ áp máy biến áp 110kV trạm biến áp Bảng 3.25: Giá trị điện áp chịu đựng xung sét máy biến áp Điện áp chịu đựng xung sét cao áp (Giá trị đỉnh) (kV) Điện áp chịu đựng xung sét hạ áp (Giá trị đỉnh) (kV) 550 125 Với kết mô thông số máy biến áp ta nhận thấy với trường hợp trạm biến áp không sử dụng chống sét van sóng điện áp truyền vào trạm lớn trường hợp mô điện áp lên gần đến 840kV Với điện áp lớn khả đánh thủng cách điện máy biến áp thiết bị khác điều tránh khỏi Còn trường hợp trạm sử dụng chống sét van sóng điện áp truyền vào máy biến áp điện áp dư chống sét van, điện áp không lớn so với điện áp chịu đựng xung sét mà máy biến áp chịu đựng không làm hư hỏng cách điện thiết bị 3.4.4 Kết luận Với dạng sóng kết mơ trường hợp sử dụng không sử dụng chống sét van biên độ dạng sóng điện áp cột, chuỗi sứ, điểm sét đánh không sai khác nhiều với Khi sét bắt đầu đánh lên cột điện áp đặt lên chuỗi sứ xu hướng tăng lên nhanh đến vượt qua mức chịu đựng điện áp phóng điện xảy trường hợp phóng điện ngược từ cột lên đường dây dẫn điện tạo nên sóng truyền vào trạm( điện áp đặt lên cột lớn lên đến -4MV ) Trường hợp phóng điện ngược nguyên nhân chủ yếu gây trình truyền sóng vào trạm Khi sử dụng chống sét van bảo vệ áp cho thiết bị điện, nhiên xuất dao động điện hệ thống điện Ta thấy sau nguồn sét ngừng phóng điện dao động điện áp mạch với tần số lớn, mạch tồn cảm kháng dung kháng [2] Biên độ q điện áp khí gây phụ thuộc hình dạng cột dây chống sét [3] Đối với đường dây tải điện không nối với máy biến áp có chuyển tiếp lượng mơi trường tổng trở sóng khác Sóng lan truyền từ môi trường tổng trở sang môi trường tổng trở sóng điểm chuyển tiếp có lượng sóng phản xạ lại, cịn lượng sóng tiếp tục chuyển tiếp gọi sóng khúc xạ Như điểm đấu nối môi trường tổng trở sóng khác có dao động điện áp tạo sóng xung kích lớn 3.4.5 Giải pháp Đối với trạm biến áp 110kV đưa vào vận hành điều cần thiết trạm phải có chống sét van Trạm không phép vận hành chống sét van Đối với phía máy biến áp theo tiêu chuẩn yêu cầu phải lắp đặt chống sét van để hạn chế sóng Trần Viết Thành Trang 62 Đồ án tốt nghiệp lan truyền vào máy biến áp Ngoài cần ý khoảng cách cần thiết cột thu sét vật bảo vệ Nói chung tất vật bảo vệ phải nằm trọn phạm vi bảo vệ cột thu sét, đồng thời chúng phải cách cột thu sét khoảng định Để tăng cường khả chống sét cho đường dây tải điện, đặt chống sét van tăng thêm bát sứ nơi cách điện yếu, cột vượt cao, chỗ giao chéo với đường dây khác, đoạn tới trạm Điện trở nối đất cột, trạm bé điện chỗ sét đánh nhỏ Tại vị trí cột phải thực nối đất cho dây chống sét, trường hợp đặc biệt nối đất đạt trị số u cầu bỏ qua vài vị trí cột khơng nối đất phải tăng cường cách điện đường dây để không cho xảy phóng điện sét qua cách điện vị trí cột khoảng dây khu vực Khơng nên bỏ qua đến vị trí nối đất liền đường dây Chống sét lan truyền ta sử dụng thiết bị cắt sét cắt lọc sét - Thiết bị cắt sét lắp đặt song song với hệ thống thiết bị cần bảo vệ Cho phép chịu cường độ dòng sét lớn, thời gian tác động nhanh, điện áp dư( điện áp thông qua) thấp, làm việc liên tục lưới, không bị cô lập khỏi mạng xuất áp tạm thời - Được lắp đặt nối tiếp với hệ thống thiết bị cần bảo vệ Điện áp dư thấp Lọc làm suy giảm nhiễu, đảm bảo triệt hoàn toàn xung đột biến Làm giảm tốc độ biến thiên điện áp (dv/dt) tốc độ biến thiên dòng điện (di/dt) dịng sét Để giảm tượng phóng điện ngược đường dây truyền tải nên thay chuỗi cách điện thiết bị chống sét, lắp song song chuỗi cách điện với thiết bị chống sét KẾT LUẬN Trần Viết Thành Trang 63 Đồ án tốt nghiệp Quá điện áp tượng nguy hiểm gây ảnh hưởng đến cách điện thiết bị đồng thời ảnh hưởng đến chất lượng điện người tiêu dùng Tuy nhiên, việc vận hành lưới điện tránh khỏi trường hợp gây áp lưới Để nâng cao yêu cầu chất lượng điện đảm bảo an toàn cho thiết bị lưới Chính với đề tài tốt nghiệp em sử dụng phần mềm EMTP để mơ phỏng, phân tích tìm hiểu tình gây áp lưới điện để đưa giải pháp mang lại hiệu trình vận hành đảm bảo chất lượng điện cho lưới + Phân tích áp thao tác tụ bù pha trạm biến áp vào hệ thống + Phân tích q trình q áp lưới phân phối + Ứng dụng phần mềm EMTP mô phỏng, phân tích hệ thống chống sét đường dây cao áp Với mong muốn hoàn chỉnh nội dung đề tài, em mong nhận xét góp ý thầy để bổ sung hồn thiện chỉnh sửa phần nội dung cịn chưa xác, hạn chế nâng cao hiểu biết kiến thức lĩnh vực chuyên môn ngành điện Tài liệu tham khảo Trần Viết Thành Trang 64 Đồ án tốt nghiệp 10 11 Đinh Thành Việt, “Khảo sát tượng đóng tụ điện tĩnh vào lưới điện”, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Đà Nẵng Số: 1(13) Trang: 12-17 Năm 2006 Đinh Thành Việt, Bành Quốc Hùng “Khảo sát tượng xảy đóng tụ điện bù tĩnh vào lưới điện có tụ khác ghép song song hoạt động” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng Số: 4(39) Trang: 294-300 Năm 2010 Ariehl Shenkman, Transient analysis of electric power circuits handbook, Springer Publication , 2005 Trịnh Quang Khải, Quản lý vận hành trạm biến áp, Hà Nội, 2008 Govind Gopakumar, Huihua Yan, Dr Bruce A Mork, Kalyan K Mustaphi “Shunt capacitor bank switching transients : A tutorial and study” Michigan Technological University, 2007 Hoàng Việt, Kỹ thuật cao áp, Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2007 Quyền Huy Ánh, Lê Hữu Chí, “Mơ hình xung sét cải tiến q áp sét đánh trực tiếp vào đường dây phân phối trung áp” Tạp chí phát triển KH&CN.Tập 10, Số 3, Trang 73-81, 2007 H Schmitt & W Winter.”Simulation of Lightning Overvoltages in Electrical Power Systems” Proceedings IPST (International Conference on Power System Transients), Rio de Janerio, 2001 Daniel W Durbak , Temporary Overvolgates Following Tranformer Energizing, Siemens, 2006 R Schainker, Effects of Temporary Overvoltage on Residential Products: System Compatibility Research Project, EPRI, Palo Alto, 2005 Maialen Boyra, Transient overvoltages in cable systems, Chalmers University of Technology, 2007 Trần Viết Thành Trang 65 .. .Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM EMTP 1.1 Giới thiệu EMTP viết tắt Electromagnetic Transients Programme nghĩa chương trình độ EMTPworks phần mềm dùng cho việc... dụng Reactive Power : Công suất phản kháng Frequency : Tần số tải CHƯƠNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM EMTP ĐỂ MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN 2.1 Bài - Cho mạch điện hình vẽ [3]: Trần Viết Thành Trang 26 Đồ án tốt nghiệp. .. hư hỏng tụ phóng điện pha tạo cố hệ thống CHƯƠNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM EMTP ĐỂ MƠ PHỎNG PHÂN TÍCH QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN Trần Viết Thành Trang 38 Đồ án tốt nghiệp 3.1 Khái niệm điện áp 3.1.1