Dữ liệu đầu vào nhập như sau:
trong đó:
Base - điện áp cơ bản của nút, kv
1: Nút phụ tải
2: Nút nhà máy
3: Nút cân bằng
Voltage – Biên độ điện áp hiệu dụng của nút (pu)
Angle – Góc pha của điện áp nút
Hình 5-3.Thông số nhà máy điện
Hình 5-4.Thông số máy phát điện
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng
Hình 5-6.Thông số nhánh
Hình 5-7.thông số máy biến áp 2 cuộn dây
Sau khi nhập xong dữ liệu tính toán trào lưu công suất ta lưu file với đuôi SAV bằng cách : Chọn file\save\Case data\”tên file”.sav/ok.
5.3.1.1 Tính toán trào lưu công suất
1. Phương pháp nhập và các lệnh tính toán
Để tính toán trào lưu công suất cho HT mới sau khi nhập dữ liệu, ta chọn trên thanh công cụ theo đường dẫn : Power Flow\Solution\Solve(NSOL/FNSL...) hoặc sử dụng biểu tượng.
Hình 5-9.Hộp thoại tùy chỉnh tính trào lưu công suất
Có thể dùng 5 phương pháp tính khác nhau :
SOLV : Gauss – Seidel solution.
MSLV : Modified Gauss - Seidel solution.
FNSL : Full Newton – Raphson solution.
FDNS : Fixed slope decoupled Newton - Raphson solution.
NSOL : Decoupled Newton – Raphson solution.
Mỗi phương pháp tính có thuận lợi và khó khăn riêng và việc lựa chọn phương pháp nào sẽ tùy thuộc vào bản chất vấn đề.
Lệnh SOLV
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng
Hội tụ chậm, điều này có thể cải thiện bằng hệ số tăng tốc.
Có thể sử dụng để đánh giá sơ bộ điện áp ban đầu và các vấn đề về CS phản kháng.
Sai lệch của các sai số dữ liệu.
Không thể sử dụng cho tụ bù dọc do đó không áp dụng cho HT Việt Nam.
Lệnh MSLV
Sử dụng phương pháp lặp Gauss – Seidel cải tiến.
Hội tụ chậm, vấn đề nà có thể cải thiện nhờ hệ số tăng tốc.
Có thể sử dụng đánh giá sơ bộ điện áp ban đầu và các vấn đề công suất phản kháng.
Sai lệch của các sai số dữ liệu.
Có thể sử dụng khi có tụ bù dọc do đó có thể sử dụng trong hệ thống điện Việt Nam.
Đây là phương pháp tính rất tốt nếu lưới đã có đánh giá điện áp sơ bộ.
Lệnh FNSL
Sử dụng phương pháp lặp Newton – Raphson đầy đủ.
Hội tụ nhanh ( thường nhỏ hơn 5 bước lặp ).
Có thể đạt được sai số tính toán nhỏ.
Có thể sử dụng khi có tụ bù dọc.
Có thể gặp khó khăn nếu điều kiện lưới kém liên kết hoặc có vấn đề về công suất phản kháng.
Đây là một trong những phương pháp thường được dùng, đặc biệt là nếu HT vừa “tuned” ( được chuyển dịch ).
Lệnh NSOL
Sử dụng phương pháp lặp Newton – Raphson.
Tách rời phần thực công suất và công suất phản kháng (phương trình công suất/góc và công suất phản kháng/điện áp giải độc lập).
Gặp trở ngại nếu tỉ số X/R nhỏ, vấn đề này có thể xảy ra trong HT Việt Nam.
Không được khuyến cáo để sử dụng chung.
Lệnh FDNS
Sử dụng phương pháp lặp Newton – Raphson.
Hội tụ nhanh.
Sai số tính toán nhỏ.
Có thể gặp phải khó khăn với lưới có điện áp tồi hoặc có vấn đề về công suất phản kháng.
OPTIONS
Chọn phương pháp điều chỉnh nấc điện áp tự động : Tap adjustment có 3 tùy chọn.
Lock taps: Không điều chỉnh nấc phân áp.
Stepping: Điều chỉnh nấc tự động theo từng nấc.
Direct: Điều chỉnh nấc phân áp trực tiếp đến vị trí xác lập tối ưu(nhanh hội tụ).
Các tùy chọn tính toán : Solution options.
Phase shift adjustment : Điều chỉnh thay đổi độ góc pha qua máy biến áp để giữ công suất tác dụng qua bộ thay đổi góc pha nằm trong giới hạn cho phép.
Adjust DC taps: Điều chỉnh nấc phân áp của bộ chuyển đổi DC.
Adjust switched shunts: Điều chỉnh bằng các tụ đóng cắt.
Flat start: Tính toán sử dụng các trạng thái ban đầu.
Điều chỉnh công suất thanh cái máy phát (bus swing) để giữ vùng liên kết trong giới hạn cho phép : Area interchange control.
Disabled: Không điều chỉnh.
Tie lines only: Chỉ đối với đường dây hình T.
Tie lines and loads : Đối với đường dây hình T và phụ tải.
Giới hạn các biến : VAR limits.
Apply automatically: Áp dụng tự động.
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng
Ignore: Bỏ qua giới hạn các biến.
Apply at: Áp dụng sau số vòng lặp được nhập vào bởi người dùng.
2 . Xuất dữ liệu tính toán
Sau khi tùy chỉnh như Hình 7-9, ta chọn SOLVE để bắt đầu tính toán. Kết quả có được là :
Reached tolerance in 48 iterations
Largest mismatch: 0.03 MW 0.02 Mvar 0.04 MVA at bus 5 [NUT5 110.00]
System total absolute mismatch: 0.12 MVA SWING BUS SUMMARY:
BUS# X-- NAME --X BASKV PGEN PMAX PMIN QGEN QMAX QMIN 10 HT 110.00 151.3 9999.0 -9999.0 73.2 9999.0 -9999.0
Ở đây, sau khi tính toán với 48 bước lặp phần mềm cho ta công suất tác dụng : GEN
P 151,3MW và công suất phản kháng QGEN73, 2MVAr của nút hệ thống (nút swing).
Xuất dữ liệu tính toán công suất của các nhánh ta sử dụng lệnh POUT.
Chương trình yêu cầu xác định thiết bị để xuất ra. Chọn 1 để xuất ra màn hình : gõ 1 .
Xuất hiện dòng lệnh : ENTER UP TO 20 BUS NUMBERS. Muốn xem dữ liệu của bus nào ta chỉ việc nhập bus n (số).
Đối với đường dây từ NĐ đến phụ tải 1, 3, 4, 5, 6
Để có được dòng công suất ở các đường dây này, ta xem BUS 9 :
Gõ 9 .Chương trình sẽ xuất hiện cột “Report” để cho kết quả như sau :
Đối với các đường dây từ HT đến các phụ tải 1, 2, 7, 8 Dòng công suất của các nhánh từ HT được thể hiện qua BUS 10: Gõ 10 , ta có kết quả như sau :
Hình 5-11.Kết quả công suất từ HT đến các phụ tải
Đối với từng nhánh đường dây ta có kết quả như sau:
Hình 5-12.Kết quả tính cho nhánh NĐ-1-HT
Hình 5-13.Kết quả tính cho nhánh HT-2
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng Hình 5-15.Kết quả tính cho nhánh NĐ-4 Hình 5-16.Kết quả tính cho nhánh NĐ-5 Hình 5-17.Kết quả tính cho nhánh NĐ-6 Hình 5-18.Kết quả tính cho nhánh HT-7 Hình 5-19.Kết quả tính cho nhánh HT-8
Sơ đồ mạng điện thiết kê
Hình 5-20.Sơ đồ mạng điện thiết kế và chiều công suất
Tổng hợp kết quả tính tổn thất công suất
Bảng 5-3.Tổn thất công suất Đường dây Sd pm (MVA) B pm S (MVA) NĐ-1- HT 1,34 + j2,48 0,15 + j3,41 HT-2 0,84 + j1,10 0,09 + j2,15 NĐ-3 0,88 + j1,16 0,12 + j2,02 NĐ-4 1,50 + j3,62 0,22 + j5,23 NĐ-5 0,72 + j0,7 0,01 + j1,84 NĐ-6 0,9 + j1,16 0,13 + j2,85 HT-7 0,96 + j1,26 0,11 + j2,60 HT-8 0,7 + j1,39 0,12 + j2,79
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng
5.3.1.2 Tính điện áp các nút và góc pha
Để hiển thị điện áp nút trong mạng điện ta sử dụng lệnh LIST. Chọn 1 để hiển thị các dữ liệu muốn xem : gõ 1 .
Điện áp các nút ở trong BUS DATA, gõ 2 thì trong cột “ Report “ xuất hiện điện áp trên thanh góp hạ áp của các trạm đã quy về điện áp cao, ở hệ đơn vị tương đối như sau:
Hình 5-21.Kết quả điện áp các nút
Để chuyển sang hệ đơn vị có tên (kV), ta áp dụng công thức : UkVU .Upu cb
Áp dụng công thức trên, ta có kết quả điện áp các nút theo hệ đơn vị tương đối và có tên như sau :
Hình 5-4.Kết quả tính toán điện áp và tổn thất điện áp
nút 1 2 3 4 5 6 7 8 9(NM) U(kV ) 117,5 0 116,9 4 111,7 7 107,1 5 111,6 7 111,7 4 116,7 4 115,7 7 115,50 nút 11 22 33 44 55 66 77 88 10(HT ) U(kV ) 22,53 9 22,70 4 21,57 5 20,03 5 21,66 3 21,55 3 22,59 4 22,02 2 121 Uqd kV 117,6 5 118,5 1 112,6 2 104,5 8 113,0 8 112,5 0 117,9 4 114,9 5 - ∆U kV 0,15 1,57 0,85 3,09 1,41 0,76 1,20 0,82 -
5.3.2Chế độ phụ tải cực tiểu
Xét chế độ vận hành kinh tế các trạm hạ áp khi phụ tải cực tiểu:
Trong chế độ phụ tải cực tiểu, có thể cắt bớt 1 máy biến áp trong các trạm có 2 máy biến áp nhưng phải thỏa mãn điều kiện sau:
pt đ 0 N gh m m.(m 1). P S . P S S
Đối với trạm có 2 máy biến áp thì : m 0 gh N đ 2. P S S . P trong đó:
Spt : công suất phụ tải khi cực tiểu
Sgh : công suất phụ tải giới hạn
Sdm : công suất định mức của máy biến áp
∆P0 : tổn thất công suất không tải
∆PN : tổn thất công suất không tải Áp dụng công thức trên ta có bảng tính sau :
Bảng 5-5. Giá trị Sgh và Spt của các trạm hạ áp Phụ tải 1 2 3 4 5 6 7 8 Spt (MVA) 33,33 26,67 29,16 29,16 20,83 29,16 29,16 20,83 Sdm(MVA) 32 32 32 40 25 32 32 32 ∆P0(kW) 35 35 35 52 29 35 35 35 ∆Pn(kW) 145 145 145 175 120 145 145 145 Sgh (MVA) 22,23 22,23 22,23 30,23 17,38 22,23 22,23 22,23
Từ kết quả tính toán ở trên ta nhận thấy, trong chế độ phụ tải cực tiểu tất cả các trạm đều vận hành 2 máy biến áp (trừ trạm 4 và 8 có 1 máy biến áp). Do đó thông số của trạm hạ áp không thay đổi trong chế độ phụ tải cực tiểu.
Chế độ cực tiểu, tải có: Pmin = 0,75Pmax
Ở chế độ cực tiểu nhà máy phát 3 tổ máy, với công suất 85% công suất định mức.
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng
Hình 5-22.Hộp thoại chọn chức năng Scale
Ta chọn “All Bus” sau đó “Go” để mở ra hộp thoại “Scale Powerflow Data” để ta điều chỉnh phụ tải và công suất máy phát theo ý muốn.
Hình 5-23.Hộp thoải điều chỉnh phụ tải và công suất phát
trong đó :
%Change thay đổi theo %
Hình 5-24.Thông số tải trong chế độ cực tiểu
Ngoài ra, trong chế độ cực tiểu thì Vsched hệ thống = 1,05 pu và Vsched nhà máy = 1,02pu, ta vào cột “Plant” để chỉnh lại thông số này.
Hình 5-25.Thông số nhà máy điện trong chế độ cực tiểu
Các dữ liệu còn lại giống như trong chế độ cực đại. Xuất dữ liệu tương tự chế độ cực đại ta có:
Hình 5-26.Kết quả điện áp các nút ở chế độ cực tiểu
Bảng 5-6.Kết quả tính toán điện áp và tổn thất điện áp
nút 1 2 3 4 5 6 7 8 9(NM) U(kV) 112,94 112,4 109,41 109,49 109,33 109,38 112,24 111,56 112,2 nút 11 22 33 44 55 66 77 88 10(HT) U(kV) 21,923 21,945 21,296 20,229 21,382 21,281 21,87 21,452 115,5 Uqd kV 114,6 114,76 111,32 105,74 111,77 111,24 114,32 112,14 - ∆U kV 1,66 2,36 1,91 3,75 2,44 1,86 2,08 0,58 -
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng
5.3.3Chế độ sau sự cố
Sự cố trong mạng điện thiết kế có thể xảy ra khi ngừng một máy phát, ngừng một mạch trên đường dây hai mạch liên kết giữ nhà máy và hệ thống, ngừng một mạch trên đường dây hai mạch từ nguồn cung cấp đến các phụ tải. Khi xét sự cố chúng ta không xét sự cố xếp chồng mà chỉ xét trường hợp ngừng một mạch trên các đường dây nối từ HT và nhà máy điện đến các phụ tải khi phụ tải cực đại. Khi ấy các máy phát của nhà máy điện vận hành bình thường. Trong trường hợp này chỉ thông số đường dây là thay đổi.
Trong PSSE thì tính toán chế độ sau sự cố được thực hiện dễ dàng. Sự cố đường dây nào thì bỏ đường dây đó bằng cách bỏ dấu (√ ) trong cột Inservice của thông số nhánh (brach). Lần lượt tính toán sự cố các đường dây
Sự cố đứt một lộ đường dây liên lạc NMNĐ-1
Hình 5-27.Thông số nhánh NM-1 khi sự cố
Thực hiện chạy chương trình như trong chế độ cực đại, kết quả như sau :
Hình 5-28.Điện áp phía cao trạm hạ áp 1 sau sự cố
Hình 5-29.Điện áp phía hạ trạm hạ áp 1 sau sự cố
Sự cố đứt một lộ đường dây liên lạc HT-1
Hình 5-31.Điện áp phía hạ trạm hạ áp 1 sau sự cố
Từ các kết quả trên, có điện áp phía cao và phía hạ của trạm hạ áp 1 khi sự cố trên đường dây NĐ-1 lần lượt là 117,52 (kV) và 22,638kV. Khi sự cố trên đường dây HT- 1 lần lượt là 115,58 kV và 22,231 (kV). Vậy sự cố đứt mạch HT-1 nặng nề hơn.
Với đường dây NĐ-4 thì xét trường hợp sự cố đứt đường dây liên lạc NĐ-1. Với đường dây HT-8 thì xét trường hợp sự cố đứt dây liên lạc HT-1.
Tương tự cho các nút còn lại, kết quả được tổng hợp ở bảng sau:
Bảng 5-7. Điện áp các nút và tổn thất điện áp các nút nút 1 2 3 4 5 6 7 8 9(NM) U(kV) 115,58 112,25 107,56 107,15 107,29 107,49 111,83 115,77 115,50 nút 11 22 33 44 55 66 77 88 10(HT) U(kV) 22,231 21,733 20,696 20,035 20,755 20,665 21,572 22,021 121 Uqd 116,04 113,44 108,03 104,58 108,34 107,87 112,60 114,94 - ∆U kV 0,46 1,19 0,47 2,57 1,05 0,38 0,77 0,83 -
5.4 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 5.4.1Yêu cầu điều chỉnh điện áp của các phụ tải 5.4.1Yêu cầu điều chỉnh điện áp của các phụ tải
Chất lượng điện năng được đánh giá thông qua các chỉ tiêu về độ lệch điện áp, độ dao động điện áp, sự không đối xứng và không sin. Trong đó chỉ tiêu về độ lệch điện áp là chỉ tiêu quan trọng nhất. Để đảm bảo được độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ trong phạm vi cho phép ta cần phải tiến hành điều chỉnh điện áp theo các cách sau:
Thay đổi điện áp các máy phát trong nhà máy điện.
Thay đổi tỷ số biến trong các trạm biến áp (chọn đầu điều chỉnh của các máy biến áp).
GVHD: TS Nguyễn Đăng Toản SV: Trương Văn Dũng
Thay đổi các dòng công suất phản kháng truyền tải trong mạng điện.
Điều chỉnh điện áp bằng phương pháp thay đổi đầu phân áp của các máy biến áp trong các trạm biến áp được dùng rộng rãi vì phương pháp này đơn giản hơn và chi phí ít hơn so với các phương pháp khác. Có hai loại máy biến áp có thể điều chỉnh điện áp là :
Máy biến áp không điều chỉnh dưới tải (MBA có đầu phân áp cố định): Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh khi cắt máy biến áp, có 4 nấc với phạm vi điều chỉnh 2 2,5%Ucđm. Để thuận tiện có thể tính trước điện áp tương ứng với mỗi đầu điều chỉnh của MBA. Kết quả tính đối với MBA đã chọn cho trong bảng 5-8 :
Bảng 5-8.Thông số điều chỉnh của MBA không có điều chỉnh điện áp dưới tải
Thứ tự đầu điều
chỉnh Điện áp bổ sung %
Điện áp bổ sung kV
Điện áp đầu điều chỉnh, kV 1 +5 5,75 120,75 2 +2,5 2,875 117,875 3 0 0 115 4 -2,5 -2,875 112,125 5 -5 -5,75 109,25
Máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải : Thiết bị chuyển đầu điều chỉnh khi máy biến áp đang vận hành, có phạm vi điều chỉnh ±9×1,78%Ucđm, Uhđm = 24,2 kV . Điện áp tương ứng với mỗi đầu điều chỉnh của MBA cho trong bảng 5-9 :