Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nhà máy thủy điện trung sơn đến chế độ làm việc của hệ thống điện việt nam

-1- -2- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Cơng trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN HÒA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG Phản biện 1: GS TSKH Trần Đình Long NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRUNG SƠN ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Chuyên ngành: Mạng Hệ thống ñiện Mã số: 60.52.50 Phản biện 2: PGS TS Đinh Thành Việt Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ k ỹ t h u ậ t họp Đại học Đà Nẵng tháng năm 2011 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin -Học liệu, Đại học Đà Nẵng Đà Nẵng – Năm 2011 - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng -4- -3- phương án đấu nối Trung Sơn vào hệ thống tính tốn chế độ MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài vận hành hệ thống ñiện Việt Nam có Trung Sơn Khi đóng điện đưa nhà máy có cơng suất lớn nối vào hệ Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các chế ñộ vận hành hệ thống, cố N-1, phương án thống điện, làm phân bố lại trào lưu cơng suất tồn hệ thống, đấu nối nhà máy thủy ñiện Trung Sơn hệ thống kết dẫn ñến thơng số, chế độ làm việc hệ thống thay ñổi Phương pháp nghiên cứu Đồng thời có thêm nhà máy làm việc hệ thống trị số Thu thập số liệu hệ thống cập nhật cho chương trình tính tốn dịng ngắn mạch, dao ñộng có cố N-1…sẽ có thay chế ñộ vận hành chưa có nhà máy thủy ñiện Trung Sơn, tìm hiểu đổi cơng suất đáng kể Do cần thiết phải có tính tốn, kiểm thiết kế qui hoạch nhà máy thủy ñiện Trung Sơn, ñề xuất phương tra ñề xuất số giải pháp nhằm ñảm bảo ñộ tin cậy làm việc án đấu nối tính tốn lựa chọn phương án hợp lý, tính tốn chế độ cho hệ thống điện hệ thống điện có nhà máy thủy điện Trung Sơn Phân tích đánh Nhà máy Thủy điện Trung Sơn xây dựng dịng Sơng giá ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn ñến chế ñộ làm việc Mã thuộc xã Trung Sơn, huyện Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa, với tổng hệ thống điện Việt Nam, đề xuất giải pháp hợp lý nhằm nâng cao công suất lắp máy Nlm= 260 MW, gồm tổ máy Sản lượng ñiện ñộ tin cậy vận hành cho hệ thống trung bình năm nhà máy khoảng 1018,61 triệu kWh ñược phát lên lưới ñiện Quốc gia qua ñường dây 220kV Để ñánh giá ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn ñến chế ñộ làm việc hệ thống điện Việt Nam, tính tốn đề xuất phương án ñấu nối ñề xuất giải pháp sử lý nhằm nâng cao ñộ tin cậy vận hành cho hệ thống ñiện Đề tài luận văn ñược lựa chọn: “Nghiên cứu ñánh giá ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn ñến chế ñộ làm việc hệ thống ñiện Việt Nam” Mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài Tìm hiểu qui hoạch phát triển hệ thống ñiện Việt Nam chế độ vận hành hệ thống điện, tìm hiểu phần mềm tính tốn chế độ hệ thống ñiện, phân tích lựa chọn phần mềm ứng dụng, thu thập số liệu tính tốn chế độ vận hành hệ thống điện Việt Nam chưa có nhà máy thủy ñiện Trung Sơn, lựa chọn Cấu trúc luận văn Mở ñầu Chương 1: Tổng quan hệ thống ñiện Việt Nam chế ñộ làm việc hệ thống điện Chương 2: Các phương pháp tính chế ñộ xác lập hệ thống ñiện phần mềm tính tốn Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn ñến chế ñộ vận hành hệ thống điện Việt Nam Chương 4: Tính tốn phương thức đóng điện chế độ vận hành nhà máy thủy ñiện Trung Sơn Kết luận Chương TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN -6- -51.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.2.3.3 Phương pháp tự hịa đồng 1.2.4 Qui trình khởi động đóng ñiện máy phát ñiện vào hệ thống 1.1.1 Quá trình hình thành phát triển Năm 1954, tổng cơng suất nguồn điện tồn quốc đạt khoảng 100MW (Chợ Qn 35MW, n Phụ 22MW, Cửa Cấm 1.2.4.1 Cơng tác tính tốn chuẩn bị đóng điện máy phát vào hệ thống ñiện 6,3MW, Vinh 3,5MW, Thượng Lý 10MW, Nam Định 8MW Lưới Tính tốn phân bổ cơng suất, lựa chọn phương thức vận hành truyền tải cao 30,5kV) Đến nguồn ñiện hệ thống cho hệ thống ñiện ñóng ñiện máy phát; xem xét ảnh hưởng tổ điện ngày phát triển mạnh cơng suất loại hình nguồn máy đến thiết bị có dịng ngắn mạch, bảo vệ rơle, khả điện, tính đến tháng năm 2010, cơng suất lắp đặt nguồn điện tồn tải thiết bị; có cố hệ thống cần xem xét tổ máy hệ thống 19.000MW ñưa vào ảnh hưởng ñến ổn ñịnh hệ thống nào; nghiên 1.1.2 Hiện trạng hệ thống ñiện Việt Nam quy hoạch tương lai cứu ổn ñịnh ñộ máy phát có biến động lớn đóng 1.1.2.1 Hiện trạng hệ thống ñiện Việt Nam cắt tổ máy, cố, Tính đến hết năm 2009, tổng cơng suất hệ thống đạt 19.378MW 1.2.4.2 Đề xuất phương án đóng điện máy phát vào hệ thống điện Chọn vị trí đặt nấc phân áp máy biến áp tăng áp có 1.1.2.2 Quy hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam Bảng cơng suất nguồn dự kiến vào giai ñoạn 2011 – 2015 ñiều áp làm việc khơng điện, cài đặt thơng số chỉnh định rơle bảo Năm 2011 2012 2013 2014 2015 2011-2015 vệ máy phát, đường dây liên kết, chọn chế độ hịa ñồng Công suất (MW) 4.212 3.228 1.619 6.165 7.666 22.890 1.2 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN 1.2.1 Chế độ làm việc bình thường Là chế ñộ ñồng ổn ñịnh, vận tốc rotor từ trường quay phần tĩnh với tốc ñộ ñồng nhờ cân mômen mơmen điện 1.2.2 Chế độ làm việc khơng bình thường Chế độ q tải,chế độ khơng đồng bộ, chế độ khơng đối xứng 1.2.3 Chế độ hịa đồng tổ máy phát 1.2.3.1 Các phương pháp hịa đồng máy phát điện 1.2.3.2 Phương pháp hịa đồng xác 1.3 KẾT LUẬN Quá trình vận hành máy phát ñiện trình phức tạp, ñặc biệt kết nối vào hệ thống lớn, biến ñộng cục ảnh hưởng đến phần tồn hệ thống cần tiến hành tính tốn cần thiết để chuẩn bị đóng điện máy phát: Tính tốn phân bổ cơng suất, lựa chọn phương thức vận hành cho hệ thống điện đóng điện máy phát ảnh hưởng nhà máy ñến chất lượng ñiện năng, ñến thiết bị hệ thống ñến phương thức vận hành hệ thống ñiện chế ñộ xác lập ñộ Chương CÁC PHẦN MỀM TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP 2.1 CÁC PHẦN MỀM TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP -7- -82.1.6 Phân tích lựa chọn chương trình tính tốn PSS/E phần mềm mạnh, có nhiều chức như: mơ hệ thống điện, tính tốn ngắn mạch, ổn ñịnh hệ thống ñiện 2.1.1 Đặt vấn ñề Cơng ty Điện lực Việt Nam sử dụng Trong trình vận hành hệ thống điện cần phải tiến hành Chương trình liên kết liệu với phần mềm quản lý phối tính tốn mơ hệ thống tính tốn trình xác lập hợp rơle bảo vệ ASPEN ONELine tiện dụng Để ñánh giá ảnh ñộ hệ thống ñiện ñể ñảm bảo cho vận hành tối ưu, an toàn, hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn ñến chế ñộ vận hành liên tục hệ thống ñiện Ở chế ñộ làm việc bình thường, tính tốn hệ thống điện Việt Nam, luận văn sử dụng phần mềm PSS/E phân bổ cơng suất điện áp tồn hệ thống nhằm xác định trào ưu điểm lưu cơng suất truyền tải đường dây, điện áp vận hành nút 2.2 XÂY DỰNG DỮ LIỆU TÍNH TỐN HỆ THỐNG ĐIỆN chế độ khác Từ biện pháp điều chỉnh đầu phân áp CHO PHẦN MỀM PSS/E máy biến áp, sử dụng biện pháp bù ngang, bù dọc ñể ñảm bảo ñộ 2.2.1 Thu thập số liệu hệ thống ñiện tin cậy làm việc chất lượng điện áp 2.2.2 Tính tốn mơ phần tử hệ thống điện theo PSS/E 2.1.2 Phần mềm PSS/ADEPT KẾT LUẬN Phần mềm với chức sau: Phân bổ cơng suất, tính Phần mềm PSS/E phần mềm mạnh, có hầu hết chức tốn ngắn mạch điểm hay, nhiều điểm, phân tích tốn khởi phân tích HTĐ ñược sử dụng rộng rãi ngành ñiện ñộng ñộng cơ,tối ưu hóa việc lắp đặt tụ, tốn phân tích sóng hài Việt Nam Do luận văn tác giả lựa chọn phần mềm 2.1.3 Phần mềm PSS/E PSS/E để thực tính tốn phân tích ảnh hưởng nhà máy Tính tốn phân bổ cơng suất,tính tốn hệ thống xảy cố, phân tích ổn định hệ thống điện 2.1.4 Phần mềm CONUS Soạn thảo số liệu, thực tính tốn, xem kết quả, ñiều kiện tùy chọn 2.1.5 Phần mềm POWERWORLD SIMULATOR PowerWorld Simulator phần mềm mơ hệ thống điện giúp người kỹ sư ñiện có khả rút ngắn thời gian giảm ñược chi phí nghiên cứu thủy ñiện Trung Sơn ñến chế ñộ vận hành hệ thống ñiện Việt Nam Chương NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TRUNG SƠN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 3.1 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRUNG SƠN Nhà máy Thủy điện Trung Sơn với cơng suất lắp máy Nlm= 260 MW - 10 - -93.2 TÍNH TỐN LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH lại, ñiều ñược lý giải sau: Dịng cơng suất có hướng chuyển CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN KHI CÓ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN tải phía Nam nên việc thuỷ điện Trung Sơn đấu rẽ nhánh TRUNG SƠN tuyến ñường dây 220kV Trung Sơn – Hịa Bình làm giảm tổn thất 3.2.1 Cơ sở tính tốn lập phương thức vận hành hệ thống so với phương án 3, với phương án vận hành Phương án vận hành : Nhà máy Thuỷ ñiện Trung Sơn ñấu nối tồn lượng cơng suất NMTĐ Trung Sơn phát lên Hòa mạch vào trạm 220kV Hồi Xuân 220/500kV Hịa Bình Bình sau chuyển tải ngược lại Nho Quan qua ñường dây Phương án vận hành 2: Nhà máy thuỷ ñiện Trung Sơn ñấu nối 220kV Hồ Bình - Nho Quan Trên sở tính tốn phân tích trên, mạch đường dây 220kV Hồ Bình - Nho Quan tác giả chọn phương án làm phương thức vận hành Phương án vận hành 3: Nhà máy Thuỷ ñiện Trung Sơn đấu nối 3.3 TÍNH TỐN CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY THỦY mạch đến trạm TBA 500/220kV Hồ Bình ĐIỆN TRUNG SƠN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ Kết tính tốn cho phương án THỐNG ĐIỆN Bảng 3.1: Điện áp tổn thất phương án chưa có Trung Sơn 3.3.1 Phương thức vận hành hệ thống điện miền Bắc có Điện áp (kV) - Khơng có Trung Sơn Phương án Chế độ Chế độ cực đại cực tiểu Hồi Nho Hịa Xn Quan Bình Phương án 228,30 227,38 222,46 203,6 201,2 Phương án 231,27 229,52 222,50 220,2 218,3 Phương án 225,4 222,9 222,36 215,1 212,7 Bảng 3.2: Điện áp tổn thất phương án có Trung Sơn Điện áp (kV) - Có Trung Sơn Phương án Hồi Nho Xn Quan Hịa Bình Chế độ Chế độ cực ñại cực tiểu Nhà máy thủy ñiện Trung Sơn 3.3.1.1 Các phương án lựa chọn 3.3.1.2 Kết luận Từ kết tính tốn cho ba phương án cho thấy: Khi có nhà máy thủy điện Trung Sơn khơng làm thay ñổi kết dây hệ thống 3.3.2 Ảnh hưởng thay đổi cơng suất phát Trung Sơn ñến hệ thống ñiện 3.3.2.1 Ảnh hưởng Trung Sơn đến tổn thất cơng suất hệ thống điện Bảng 3.3: Tổn thất cơng suất hệ thống phương án Chế ñộ phát Trung Sơn Tổn thất công suất (MW) 594,6 Phương án 230,93 229,73 222,61 206,3 202,3 Chưa có Trung Sơn Phương án 232,0 233,9 226,3 223,0 222,1 P = 0MW 594,2 Phương án 226,3 223,6 222,91 217,8 215,9 Phát 50% cơng suất 595,1 Phát 100% cơng suất 596,1 Theo tính toán cho thấy phương án vận hành phương án vận hành có tổn thất hệ thống nhỏ so với phương án vận hành So sánh kết tính tốn cho thấy có nhà máy thủy ñiện - 11 - - 12 - Trung Sơn làm tăng thêm tổn thất công suất hệ thống 3.3.2.2 Ảnh hưởng thay đổi cơng suất Trung Sơn ñến hệ thống ñiện Bảng 3.4 Điện áp nút theo chế ñộ phát Trung Sơn Chế độ hệ thống Cực đại Cực tiểu Hịa Bình 500kV Hịa Bình 220kV Nho Quan 500kV Nho Quan 220kV Hồi Xn 220kV Thường Tín 500kV ThườngTín 220kV Hịa Bình 500kV Hịa Bình 220kV Nho Quan 500kV Nho Quan 220kV Hồi Xuân 220kV Thường Tín 500kV Thường Tín 220kV Điện áp (kV) Chế ñộ phát NMTĐ Trung Sơn Chưa P=0 P=50% P=100 có % 503,19 505,31 507,34 510,24 218,60 219,68 220,64 222,34 479,31 501,50 504,54 511,47 221,10 222,27 224,22 226,10 222,78 223,56 225,60 228,49 494,76 500,91 503,90 506,82 216,40 222,48 223,46 224,43 511,28 513,35 516,42 518,44 218,93 220,99 223,06 225,08 502,38 507,78 511,01 517,06 222,18 223,33 224,21 226,26 223,11 224,83 226,87 227,77 500,38 502,50 506,60 507,63 215,39 220,45 222,52 223,55 Trong chế độ vận hành cực đại, cơng suất truyền tải thiết bị hệ thống lớn cần quan tâm đến phần tử ñã ñầy tải tải ñể có phương án điều chỉnh tính tốn mức độ mang tải thiết bị hệ thống ñiện, nhận thấy trạm 500kV 220kV ñều chịu ảnh hưởng nhà máy trước sau có Trung Sơn 3.3.3 Ảnh hưởng Trung Sơn ñến hệ thống chế ñộ cố N-1 Bảng 3.5 Điện áp nút có cố N-1 Chế độ cố Nút Điện áp (kV) Chế ñộ phát Trung Sơn Sự cố điện đường dây 220kv Hịa Bình –Nho Quan Sự cố ñiện ñường dây 220kV Trung Sơn- Hịa Bình Sự cố điện đường dây 220kV Trung Sơn-Hồi Xuân TC- 220kV Hồi Xuân TC-220kV Nho Quan TC- 220kV Hịa Bình TC-500kV Nho Quan TC-500kV Hịa Bình TC-220kV Thường Tín TC-500kV Thường Tín TC-220kV Hồi Xuân TC-220kV Nho Quan TC-220kV Hịa Bình TC-500kV Nho Quan TC- 500kV Hịa Bình TC-220kV Thường Tín TC-500kV Thường Tín TC - 220kV Hồi Xuân TC - 220kV Nho Quan TC - 220kV Hịa Bình TC - 500kV Nho Quan TC - 500kV Hịa Bình TC-220kV Thường Tín TC-500kV Thường Tín Chưa có 224,41 228,46 221,40 498,77 504,11 228,73 494,39 226,34 229,23 220,12 498,77 502,17 228,33 496,31 221,93 221,26 218,48 493,80 502,84 224,21 493,45 Phát P= 100% 232,99 229,60 222,63 499,96 507,40 229,84 495,56 233,99 232,60 223,72 502,96 506,36 229,54 499,76 222,39 229,46 222,40 499,77 503,63 229,73 495,39 3.3.4 Ảnh hưởng Trung Sơn ñến thiết bị hệ thống Dòng cố trạm 500/220kV Nho Quan, trạm 500/220kV Hịa Bình, trạm 220kV Hồi Xn, trạm 220kV Nho Quan chịu ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn, dòng ngắn mạch ba pha tăng từ 100A đến 1200A phía 220kV, từ 60A đến 240A phía 500kV, khu vực khác chịu ảnh hưởng ít, khơng đáng kể Bảng 3.6 : Dịng ngắn mạch trạm 220/500kV Hịa Bình Điểm ngắn mạch Chế độ Dịng ngắn mạch (A) pha TC-500kV Khơng có Trung Sơn 17276,1 Có Trung Sơn 17333,4 TC-220kV Khơng Có có Trung Trung Sơn Sơn 41514,9 42730,8 - 14 - - 13 cực ñại Chế ñộ cực tiểu pha pha pha 16556,1 17018,4 16303,9 16592,6 17071,4 16336,6 40319,9 41490,6 41070,6 41906,1 42666,1 41837,6 Bảng 3.7 : Dòng ngắn mạch trạm 220 Hồi Xuân Điểm ngắn mạch Chế độ cực đại Chế độ cực tiểu TC-220kV Khơng có Có Trung Sơn Trung Sơn 6391,7 6816,4 4650,3 4826,5 6381,2 6805,2 4641,1 4817,3 Dòng ngắn mạch (A) pha pha pha pha Quan, Hịa Bình, Hồi Xn, Chương Mỹ khả tải ñường dây 220kV Nho Quan – Hịa Bình đường dây 220kV Hồi Xuân – Nho Quan Nho Quan 220kV Chương Mỹ 500kV Hồi Xn 220kV Hịa Bình 220kV Bảng 3.8: Dịng ngắn mạch trạm 220/500kV Nho Quan Điểm ngắn mạch Chế ñộ cực ñại Chế ñộ cực tiểu Dòng ngắn mạch (A) pha pha pha pha TC-500kV Khơng có Trung Sơn Có Trung Sơn 21456,1 15746,6 21286,4 15612,9 21689,0 15833,8 21510,1 15693,7 TC-220kV Khơng có Có Trung Trung Sơn Sơn 28511,0 29136,6 22285,3 22536,0 28404,5 29018,4 22190,9 22432,9 Hình 3.1 Biến thiên điện áp theo cơng suất phụ tải Kết tính tốn điện áp nút mơ tả hình 3.1: Cho thấy chưa có Trung Sơn hệ thống bị sụp đổ điện áp cơng suất phụ tải khu vực Nho Quan, Hịa Bình, Hồi Xn, Chương Mỹ 2017MW Qua tính tốn bảng 3.6, 3.7 3.8 cho thấy trạm khu vực chịu ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn, Đường dây 220kV Hịa Bình – Nho Quan 500kV, 220kV trạm nút khu vực khơng vượt q ngưỡng dịng cắt định mức máy cắt Đường dây 220kV Hồi Xuân – Nho Quan lưới truyền tải, khơng cần phải thay máy cắt mà cần chỉnh lại bải vệ rơle cho phù hợp Dịng cắt định mức máy cắt 220kV Trung Sơn 31,5kA 3.3.5 Ảnh hưởng Trung Sơn ñến ổn ñịnh ñiện áp hệ thống ñiện Khi phụ tải tăng lên ñiện áp hệ thống giảm xuống, ta xét ổn định điện áp, tính tốn khả tải cho tránh ñược sụp ñổ ñiện áp Xét biến thiên ñiện áp 220kV trạm: Nho Hình 3.2 Biến thiên cơng suất truyền tải đường dây theo cơng suất phụ tải Hình 3.2 mơ tả cơng suất truyền tải đường dây 220kV Hịa Bình – Nho Quan ñường dây 220kV Hồi Xuân – Nho Quan Tương ứng với cơng suất phụ tải khu vực Hịa Bình, Nho Quan, Hồi Xn điểm sụp đổ điện áp cơng suất truyền tải đường dây 220kV - 15 Hịa Bình – Nho Quan 209,69MW ñường dây 220kV Hồi Xuân – Nho Quan 70MW Tính tốn tương tự cho trường hợp có Nhà máy thuỷ ñiện Trung Sơn với giả thiết nhà máy phát tối đa cơng suất (260MW) đặt chế độ ñiều chỉnh ñiện áp ñầu cực máy phát 105% giá trị định mức Nho Quan 220kV Hịa Bình 220kV Hồi Xuân 220kV Chương Mỹ 220kV - 16 chọn Nhà máy thuỷ điện Trung Sơn góp phần cải thiện ñiện áp, tăng ñược công suất giới hạn sụp ñổ ñiện áp lên 1,6% giới hạn truyền tải theo điều kiện điện áp đường dây 220kV Hịa Bình– Nho Quan thêm 1MW ñường dây 220kV Hồi Xuân– Nho Quan thêm 60MW Xét cố pha trực tiếp đường dây 220kV Trung Sơn-Hịa Bình xảy thời ñiểm 0,5s, bảo vệ ñầu ñường dây cắt vịng 100ms đóng lặp lại 0,8s kể từ thời điểm cắt cố đóng thành cơng Khi có Nhà máy thủy điện Trung Sơn sau đóng lặp lại điện áp 220kV trạm biến áp 500/220kV Hịa Bình có dao động tắc dần với biên ñộ nhỏ ñi ñến ổn ñịnh sau 3s kể từ lúc xảy cố 3.3.6 Ảnh hưởng Trung Sơn ñến biến thiên tổng trở tính tốn rơle bảo vệ Khi có tham gia nhà máy thủy điện Trung Sơn vào hệ thống Hình 3.3 Biến thiên điện áp theo cơng suất phụ tải điện, biến động hệ thống dẫn đến dao động cơng suất, ñiện áp hệ thống làm cho tổng trở nhìn rơle khoảng cách bảo vệ cho đường dây có biến thiên, cần phải xem xét ảnh hưởng Trung Sơn ñến biến thiên Đường dây 220kV Hồi Xuân – Nho Quan để có phương án chỉnh định chức khóa bảo vệ khoảng cách có dao động cơng suất Trong phần tác giả tiến hành xét ñến cố pha ñường dây 220kV Trung Sơn – Hịa Bình Đường dây 220kV Hịa Bình – Nho Quan Hình 3.4 Biến thiên cơng suất truyền tải đường dây theo cơng suất phụ tải Khi có Trung Sơn giới hạn cơng suất phụ tải để tránh sụp ñổ ñiện áp 2048MW tương ứng với cơng suất truyền tải đường dây 220kV Hịa Bình–Nho Quan 210,31MW ñường dây 220kV Hồi Xuân–Nho Quan 130,41MW Với phương thức kết nối ñã cố đường dây 220kV Hịa Bình – Nho Quan với thời ñiểm xảy cố 0s, bảo vệ ñường dây cắt cố sau 100ms đóng lặp lại thành cơng thời điểm 0,8s Khi khơng có nhà máy thủy điện Trung Sơn, tổng trở nhìn thấy rơle biến thiên cố khơng có dao ñộng Khi có tham gia nhà máy, ñiện trở ñiện kháng vị trí ñang xét có biến thiên, tốc độ biến thiên tổng trở dao động lớn có lúc gần với tốc ñộ biến thiên tổng trở cố gây ra, - 17 - - 18 - ñiều dễ dẫn đến bảo vệ rơle tác động nhầm Vì cần đưa đường dây có bảo vệ so lệch dọc, khoảng cách truyền cắt chức nhận biết dao động cơng suất vào làm việc hai đầu ñường dây khoảng cách vùng tác ñộng 0s, khoảng cách 3.4 TÍNH TỐN ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN vùng tác động sau 0,5s có xét ñến thời gian tác ñộng TRUNG SƠN ĐẾN ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN thiết bị trung gian máy cắt Đối với trường hợp máy cắt mở 3.4.1 Ổn ñịnh ñộ cố, tổng thời gian tác ñộng rơle, thiết bị trung gian máy Chế ñộ làm việc máy phát ñược ñặc trưng thông số trạng cắt ñể tiếp ñiểm máy cắt mở, hồ quang ñược dập tắt hoàn tồn thái tần số, cơng suất phát, điện áp Các thông số thường giả thiết 100ms Trường hợp đóng lại máy cắt, giả thiết từ lúc rơle xun biến đổi q trình q độ Khi máy phát tham gia phát lệnh đóng đến tiếp điểm máy cắt đóng hồn tồn vào hệ thống biến đổi thơng số ảnh hưởng ñến hệ 40ms Các cố xảy hệ thống ñược ñề cập phần thống Do cần phải xem xét biến động tham số máy phát gồm có: Sự cố ñường dây 220kV từ nhà máy thủy ñiện hệ thống q trình q độ đóng cắt máy phát Trung Sơn Hịa Bình Trung Sơn Hồi Xn Thực tính có cố ñường dây liên kết hệ thống tốn hai đường dây Với ñường dây này, bảo vệ 3.4.2 Ổn ñịnh q độ đóng cắt tổ máy trang bị bảo vệ so lệch dọc bảo vệ khoảng cách Khi cắt ñột ngột tổ máy tổ máy cịn lại có dao động với biên truyền cắt Các tình cố đường dây 220kV Trung ñộ nhỏ dao ñộng tắt khoảng thời gian giây Điều Sơn – Hịa Bình Trung Sơn – Hồi Xn xét phần này xảy tương tự cho trường hợp đóng hịa tổ máy Điện áp cố ba pha vị trí đầu, cuối đường dây tính từ phía 220kV Hịa Bình Nho Quan gần khơng có biến Trung Sơn Các máy cắt hai ñầu ñường dây tác ñộng cắt sau 100ms, ñộng Khi cắt ñột ngột hai tổ máy điện áp Hịa Bình Nho tính tốn kiểm tra chức tự động đóng lặp lại tác động đóng hồn Quan có thay đổi nhỏ khoảng 0,9% sau phục hồi tồn máy cắt hai thời điểm khác 0,8s 1,5s Ở chế ñộ phụ trở lại Như việc cắt hai tổ máy hay đóng hịa máy phát tải cực đại, với đường dây 220kV Trung Sơn – Hịa Bình tự động nhà máy thủy điện Trung Sơn khơng làm ảnh hưởng đến tính ổn đóng lại đường dây thành cơng, hệ thống giữ ổn ñịnh, dao ñộng xuất ñịnh hệ thống sau tắt dần vịng 8s Trường hợp đóng lại khơng 3.4.3 Ổn định q độ có cố thành cơng hệ thống giữ ổn ñịnh dao ñộng tắt chậm Trong phần tính tốn ổn định q độ thực cho nhà máy hơn, khoảng - 12s Với ñường dây 220kV Trung Sơn – Hồi Xuân, thủy ñiện Trung Sơn đường dây 220kV Trung Sơn – Hịa đóng lại thành cơng, hệ thống giữ ổn định, dao ñộng xuất Bình Trung Sơn – Hồi Xuân ñối với cố phần tử có sau tắt dần vịng 9s, trường hợp đóng lại khơng thành cơng ảnh hưởng nhiều đến việc vận hành nhà máy hệ thống hệ thống giữ ổn ñịnh dao ñộng tắt chậm hơn, khoảng Việc mơ chế độ ổn định ñộ sở giả thiết bảo vệ 10 - 12s Ở chế độ cực tiểu dao ñộng xảy có cố tắt - 19 - - 20 - nhanh sớm hơn, vào khoảng - 12 giây thể ñược chỉnh ñịnh dải rộng (tính tốn từ 0,8 – 1,5s) Khi KẾT LUẬN khơng có nhà máy thủy điện Trung Sơn, tổng trở nhìn thấy rơle Trong chương thực tính tốn chế độ vận biến thiên cố khơng có dao động Khi có tham gia hành hệ thống hai trường hợp có Nhà máy thủy ñiện Trung nhà máy, ñiện trở điện kháng vị trí xét có biến Sơn khơng có Nhà máy thủy điện Trung Sơn, biến ñộng thiên, tốc ñộ biến thiên tổng trở dao động lớn có lúc gần tổ máy Nhà máy thủy ñiện Trung Sơn có để làm sở cho với tốc ñộ biến thiên tổng trở cố gây ra, ñiều dễ dẫn việc nghiên cứu phương án ñóng ñiện phương thức vận ñến bảo vệ rơle tác động nhầm Vì cần đưa chức nhận hành nhà máy ñược xem xét chương Qua tính tốn biết dao động cơng suất vào làm việc chương ta có nhận xét sau: Sự tham gia Nhà máy thủy ñiện Trung Sơn khơng làm thay đổi phương thức vận hành hệ thống ñiện Phương thức vận hành hệ thống ñiện miền Bắc hai trường hợp có khơng có Trung Sơn phương án Chương TÍNH TỐN PHƯƠNG THỨC ĐĨNG ĐIỆN VÀ CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRUNG SƠN 4.1 SỰ CẦN THIẾT 1: Đấu nối mạch trạm 500kV/220kV trạm 220kV Hồi Xuân, Việc chuẩn bị đóng điện nhà máy điện nói chung Nhà khép vịng lưới 500kV 220kV khu vực Hịa Bình, Thanh Hố máy thủy điện Trung Sơn nói riêng bên cạnh việc tính tốn với trạm 500/220kV Hịa Bình, Nho Quan, trạm 220kV Hồi nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy hệ thống cịn cần Xuân Nhà máy thủy Điện Trung Sơn góp phần tăng lượng công suất thiết phải tiến hành số công tác chuẩn bị cho việc vận hành nhà truyền tải từ miền Bắc vào miền Nam ñường dây 500kV, cải máy Trước hết cần phải hiệu chỉnh thơng số, chế độ thiện chất lượng điện có cố N-1 Tuy làm tăng tổn thiết bị có hệ thống cần thiết, tiếp thực thất công suất hệ thống khả tải thiết bị chỉnh ñịnh cho thiết bị rơle tự ñộng phần nhà máy ñường dây liên ñảm bảo khơng bị q tải Khi đóng điện nhà máy thủy điện Trung kết, chọn phương án đóng điện để ñảm bảo tin cậy Trong chương Sơn, dòng ngắn mạch hệ thống có thay đổi, tùy vào vị trí mà tính tốn, phân tích chọn lựa phương thức đóng điện vận mức độ tăng dịng ngắn mạch có khác Các trạm biến áp hành cho Nhà máy thủy điện Trung Sơn khu vực Hịa Bình, Thanh Hóa, Hồi Xn, , chịu ảnh hưởng nhà 4.2 TÍNH CHỌN NẤC PHÂN ÁP CHO MÁY BIẾN ÁP TĂNG ÁP máy thuỷ điện Trung Sơn, dịng ngắn mạch ba pha tăng từ 100A ñến Trong chế ñộ vận hành bình thường nhà máy thủy ñiện 1200A phía 220kV, từ 60A đến 240A phía 500kV, cịn khu vực Trung Sơn không tiêu thụ vô công, lượng công suất phản kháng khác chịu ảnh hưởng ít, khơng đáng kể Khi đường dây liên kết tổ máy phát không 96 MVAr (lượng công suất phản ñược trang bị bảo vệ so lệch dọc bảo vệ khoảng cách có kháng tối đa máy phát hoạt động cơng suất cực đại, hệ số cơng chức truyền cắt thời gian chết tự động đóng lặp lại có suất định mức 0,85) Trong chế ñộ chạy bù, máy phát nhà - 21 - - 22 - máy thủy ñiện Trung Sơn không ñược tiêu thụ 63 MVAr (theo ñiều chỉnh ñiện áp ñầu cực máy phát ñể thỏa mãn u cầu độ lệch đặc tính P-Q tổ máy) Nấc ñặt máy biến áp tăng áp ñược kiểm tra điện áp cho phép hịa đồng ∆U ≤ 10 % Vì thực với chế ñộ phụ tải max Theo kết tính tốn: Cho thấy nấc hịa tổ máy nhà máy thủy ñiện Trung Sơn với lưới ñiện Quốc gia phân áp 1,2,3 cho thấy máy biến áp nâng áp nhà máy thủy vị trí: Tại trạm 220/500kV Hịa Bình, 220kV Hồi Xn ñiện Trung Sơn phù hợp thỏa mãn ñiều kiện ñưa nhà máy Trung Sơn Để giảm cơng suất thừa từ đường dây tràn vào Nấc phân áp số có điện áp cao tổn thất nhỏ nên khó nhà máy tốt hòa nhà máy Trung sơn Qua kết tính tốn điều chỉnh thấp điểm ban đêm Do nấc số ñược chọn cho thấy ñộ lệch ñiện áp hai ñầu máy cắt (ñiểm tách hệ cho vận hành máy biến áp nâng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn thống) ứng với ñiện áp ñầu cực máy cắt 1,05Uñm chế ñộ hệ 4.3 CHẾ ĐỘ HÒA ĐỒNG BỘ TỔ MÁY PHÁT VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN thống cực ñại cực tiểu hòa trạm phân phối nâng áp 220kV 4.3.1 Chế độ đóng điện hịa đồng tổ máy phát Trung Sơn cho tổ máy Trung Sơn tất vị trí điện áp đầu cực Việc hịa đồng nhà máy thủy điện Trung Sơn vào hệ thống điện thực máy cắt đầu cực máy phát máy cắt phía cao áp trạm phân phối nâng nhà máy Trung Sơn nằm phạm vi cho phép Vì điều kịên hịa tốt máy phát điều chỉnh khơng lớn 13,8kV 4.3.2 Tính tốn khép mạch vịng tổ máy phát Trung Sơn 4.3.2.1 Chế ñộ phụ tải cực ñại Theo kết tính tốn khép vịng đường dây 220kV Trung 4.3.1.1 Chế độ đóng điện hịa đồng tổ máy phát từ ñường dây 220kV Trung Sơn – Hịa Bình Sơn – Hịa Bình Trung Sơn Hịa Bình độ lệch điện áp Qua tính tốn cho thấy dịng cân hịa tổ máy phát góc pha hai phía điểm khép vịng nằm phạm vi cho phép chế độ cực ñại 13,2A, chế ñộ cực tiểu 6,3A nhỏ so với dòng dòng cân khép vòng khoảng 37A nhỏ nhiều so với cho phép máy cắt (31,5kA) dịng cho phép định mức máy cắt (Icfmc= 31,5kA) Theo kết tính tốn khép vịng đường dây Trung Sơn – Hồi 4.3.1.2 Chế độ đóng điện hịa đồng máy phát từ ñường dây 220kV Trung Sơn – Hồi Xuân Xuân Trung Sơn Hồi Xn độ lệch điện áp góc pha Qua tính tốn cho thấy dòng cân hòa tổ máy phát chế độ hai phía điểm khép vịng nằm phạm vi cho phép dịng cực đại 10,4A, chế ñộ cực tiểu 7,1A nhỏ so với dòng ñịnh cân khép vòng khoảng 100A nhỏ nhiều so với dòng mức máy cắt (31,5kA) cho phép ñịnh mức máy cắt (Icfmc= 31,5kA) 4.3.1.3 Kết luận kiến nghị phương án hòa nhà máy Trung Sơn 4.3.2.2 Chế ñộ phụ tải cực tiểu Theo kết tính tốn khép mạch vịng đường dây Trung Sơn – Hịa Theo kết tính tốn cho thấy: Trong chế độ phụ Bình Trung Sơn Hịa Bình độ lệch điện áp góc pha tải, độ lệch điện áp hai ñầu máy cắt (ñiểm tách hệ thống) hai phía điểm khép vịng nằm phạm vi cho phép dòng - 23 - - 24 - cân khép vòng khoảng 16A nhỏ nhiều so với dịng cho Trung Sơn - Hồi Xn đảm bảo nhà máy phát tối đa cơng suất (mức phép định mức máy cắt (Icfmc= 31,5kA) 105% định mức cơng suất tác dụng) 4.5 MỘT SỐ LƯU Ý KHI TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE 4.4 CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY Điều kiện vận hành theo yêu cầu ñiện áp: Dòng cố trạm quanh khu vực nhà máy: Kết cho thấy tăng công suất nhà máy lên 105%, ñiện Trạm 500/220kV Nho Quan, trạm 500/220kV Hịa Bình, trạm 220kV áp 220kV Hịa Bình 220kV Hồi Xn Hồi Xuân, trạm 220kV Nho Quan chịu ảnh hưởng nhà máy thủy chế ñộ vận hành ñường dây ñều nằm phạm vi cho phép ñiện Trung Sơn, dịng ngắn mạch ba pha tăng từ 100A đến 1200A Vậy ñường dây ñược thiết kế ñảm bảo cho máy phát hết cơng phía 220kV, từ 60A đến 240A phía 500kV, cịn khu vực khác suất theo điều kiện ñiện áp chế ñộ vận hành hai đường chịu ảnh hưởng ít, khơng đáng kể Sự biến đổi dịng ngắn mạch dây cố vận hành hai ñường dây 220kV Trung Sơn ảnh hưởng chủ yếu ñến chức bảo vệ q dịng điện – Hịa Bình đường dây 220kV Trung Sơn - Hồi Xuân Điều kiện vận hành theo yêu cầu tần số: Giới hạn truyền tải theo ñiều kiện ổn ñịnh tần số ñường Mặt khác máy biến áp cấp 500/220kV tương đáng kể nên khơng cần kiểm tra Như ñối với bảo vệ dòng dây, ñược xét chế ñộ vận hành với hai ñường dây vận ñiện cần kiểm tra bảo vệ cắt nhanh lộ tổng 220kV máy biến áp hành cố cắt hai ñường dây 220kV Trung Sơn – Hịa 220/500kV trạm Nho Quan, Hịa Bình trạm 220kV Hồi Xn ứng dịng tăng phía 500kV ngắn mạch khoảng 60-240A, khơng Bình đường dây 220kV Trung Sơn - Hồi Xn khơng thực Cần kích hoạt để đưa chức chống dao động cơng suất đóng lặp lại mà hệ thống giữ ñược ổn ñịnh Giả thiết bốn tổ suất phát) kiểm tra ổn định q độ có cố tách ñường bảo vệ khoảng cách vào làm việc KẾT LUẬN CHUNG Nhà máy thủy ñiện Trung Sơn ñưa vào vận hành đóng góp thêm dây 220kV Trung Sơn–Hịa Bình đường dây 220kV Trung Sơn sản lượng ñiện cho hệ thống Tuy nhiên có số ảnh - Hồi Xuân mà hệ thống cịn giữ ổn định hưởng định đến chế độ vận hành hệ thống Qua tính tốn máy Trung Sơn phát công suất tổ 68MW (ứng với 105% cơng Biểu diễn biến thiên tốc độ biến thiên góc tổ máy phân tích đề tài lựa chọn ñược phương án vận hành cho Trung Sơn ứng với chế độ phát cơng suất (4x68)MW cố tách nhà máy sau: Nhà máy phát lên cấp ñiện áp 220kV ñấu nối vào đường dây 220kV Trung Sơn–Hịa Bình đường dây hệ thống mạch ñường dây: Mạch ñấu vào hệ thống phân 220kV Trung Sơn - Hồi Xuân mà hệ thống cịn giữ ổn định phối 220kV trạm 220kV Hồi Xuân mạch ñấu vào hệ thống Như giới hạn truyền tải theo ñiều kiện ổn định 220kV trạm 220/500kV Hịa Bình Nhà máy thủy Điện Trung Sơn ñường dây 220kV Trung Sơn – Hịa Bình đường dây 220kV góp phần tăng lượng công suất truyền tải từ miền Bắc vào miền Nam ñường dây 500kV, cải thiện ñược chất lượng ñiện áp có - 25 - - 26 - cố N-1 (đó cố: Sự cố điện đường dây 220kV Trung cơng suất vào làm việc Máy biến áp tăng nhà máy thủy ñiện Sơn – Hịa Bình, đường dây 220kV Trung Sơn-Hồi Xn, máy biến Trung Sơn có điều chỉnh điện áp phía 220kV với chế độ điều áp TBA 500/220kV Nho Quan) Tuy có làm tăng tổn thất cơng suất chỉnh khơng điện đặt nấc số với điện áp ñịnh mức truyền tải hệ thống khả tải thiết bị ñảm 241,50kV Khi tiến hành hịa tổ máy phát điều kiện hịa tốt bảo khơng bị q tải Khi có nhà máy thủy điện Trung Sơn, dịng cho tổ máy Trung Sơn ba vị trí (Trung Sơn, Hịa Bình Hồi ngắn mạch hệ thống có thay đổi, tùy vào vị trí mà mức độ tăng Xuân) ñiện áp ñầu cực máy phát ñược ñiều chỉnh khơng lớn dịng ngắn mạch có khác Các trạm biến áp khu vực Hòa 13,8kV Tuy nhiên thực tế vận hành, đóng khơng tải ñường Bình, Nho Quan, Hồi Xuân, ,chịu ảnh hưởng Nhà máy thuỷ dây từ nguồn phát Trung Sơn, lượng cơng suất phản kháng sinh điện Trung Sơn, dòng cố trạm quanh khu vực nhà ñường dây truyền vào máy phát Để tránh trường hợp máy phát máy: Trạm 500/220kV Nho Quan, trạm 500/220kV Hịa Bình, trạm nhận cơng suất phản kháng ñường dây khởi ñộng tốt 220kV Hồi Xuân, chịu ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn, nên thực hòa nhà máy Dòng cân hòa dòng ngắn mạch ba pha tăng từ 100A đến 1200A phía 220kV, từ tổ máy phát khép mạch vòng tổ máy phát Trung Sơn vào hệ thống 60A đến 240A phía 500kV, cịn khu vực khác chịu ảnh hưởng điện chế ñộ phụ tải cực ñại chế độ phụ tải cực tiểu nhỏ ít, khơng đáng kể Giá trị dịng ngắn mạch có Trung Sơn so với dịng cho phép định mức máy cắt 220kV (dòng cho khu vực bị ảnh hưởng không vượt giới hạn cho phép phép định mức máy cắt phía 220kV Trung Sơn 31,5kA) thiết bị hệ thống Việc đóng cắt tổ máy phát Trung Sơn Dịng cân lớn chế độ phụ tải cực đại 100A dịng cân cố đường dây 220kV Trung Sơn – Hịa Bình lớn chế độ phụ tải cực tiểu 34A Đường dây tải ñiện Trung Sơn – Hồi Xn khơng làm hệ thống ổn định cho dù việc 220kV liên kết nhà máy với hệ thống có giới hạn truyền tải cơng tự động đóng lặp lại làm việc thành cơng hay khơng Khi ñường dây suất lớn, ñảm bảo cho nhà máy hoạt ñộng hết công suất liên kết ñược trang bị bảo vệ so lệch dọc bảo vệ khoảng cách trường hợp: vận hành hai mạch Trung Sơn – Hịa Bình Trung có chức truyền cắt thời gian chết tự động đóng lặp lại có Sơn–Hồi Xuân vận hành mạch (Trung Sơn–Hịa Bình thể chỉnh định dải rộng (tính tốn từ 0,8–1,5s) Khi khơng Trung Sơn–Hồi Xn) Việc hiệu chỉnh bảo vệ rơle hệ thống để có nhà máy thủy điện Trung Sơn, tổng trở nhìn thấy rơle biến chuẩn bị đóng điện vận hành Trung Sơn cần thực ñối với bảo thiên cố khơng có dao động Khi có tham gia nhà vệ cắt nhanh lộ tổng 220kV ngăn xuất tuyến 220/500kV Hòa máy, ñiện trở ñiện kháng vị trí ñang xét có biến thiên, tốc độ Bình trạm 220kV Hồi Xuân; ñồng thời ñưa chức chống biến thiên tổng trở dao động lớn có lúc gần với tốc độ dao động cơng suất bảo vệ khoảng cách vào làm việc biến thiên tổng trở cố gây ra, ñiều dễ dẫn ñến bảo vệ rơle tác động nhầm Vì cần đưa chức nhận biết dao ñộng ... chọn: ? ?Nghiên cứu ñánh giá ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện Trung Sơn ñến chế ñộ làm việc hệ thống ñiện Việt Nam? ?? Mục tiêu nội dung nghiên cứu ñề tài Tìm hiểu qui hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam. .. có nhà máy thủy điện Trung Sơn khơng làm thay đổi kết dây hệ thống 3.3.2 Ảnh hưởng thay ñổi cơng suất phát Trung Sơn đến hệ thống điện 3.3.2.1 Ảnh hưởng Trung Sơn đến tổn thất cơng suất hệ thống. .. CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TRUNG SƠN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 3.1 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRUNG SƠN Nhà máy Thủy điện Trung Sơn với cơng suất lắp máy Nlm= 260 MW - 10 - -93.2 TÍNH