2. Bù công suất phản kháng cho đầu Nho Quan và Sơn La xét đến điều chỉnh đầu phân
3.6.2 Lựa chọn dung lượng tụ bù cho đầu chỉnh lưu (Sơn La) và nghịch lưu (Nho
(Nho Quan)
¾ Chọn dung lượng tụ bù cho phía đầu Nho Quan:
Từ kết quả khảo sát trên ta thấy rằng khi điện áp trên các thanh cái xoay chiều phía chỉnh lưu và nghịch lưu thay đổi ± 5% thì yêu cầu công suất bù tại thanh cái Nho Quan nằm trong khoảng từ QBimin = 282,5 MVAr tới QBimax = 397MVAr. Vậy ta chọn bộ tụ tại thanh cái xoay chiều Nho Quan có công suất phản là 400MVAr. ¾ Chọn công suất bù cho phía đầu Sơn La:
Từ kết quả khảo sát trên ta thấy rằng khi điện áp trên các thanh cái xoay chiều phía chỉnh lưu và nghịch lưu thay đổi ± 5% thì yêu cầu công suất bù tại thanh cái Nho Quan nằm trong khoảng từ QBrmin = 206,3MVAr tới QBrmax = 548,9MVAr. Vì đầu phía Sơn La bao gồm những nhà máy phát điện với công suất lớn vì vậy công suất phản kháng sẽ được huy động bằng cách tăng kích từ máy phát nếu các nhà máy không đủ cung cấp công suất phản kháng thì ta có thể lắp thêm các bộ tụ bù để đảm bảo cung cấp công suất phản kháng lớn nhất là: 542MVAr.
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA
ĐƯỜNG DÂY HVDC SƠN LA – NHO QUAN TRONG
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM NĂM 2015
4.1 ĐẶT VẤN ĐỀTrong Chương 4 này ta sẽ sử dụng chương trình PSS/E (Power system simulator for engineering) để thực hiện các mục đích sau:
¾ Tính toán các chế độ xác lập của hệ thống điện truyền tải 500KV trong các trường hợp:
- Sử dụng đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La- Hòa Bình theo phương án cơ sở.
- Sử dụng đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan.
Từđó đánh giá hiệu quả của đường dây HVDC trong việc nâng cao khả năng truyền tải công suất, giảm tổn thất điện năng so với việc sử dụng đường dây cao áp xoay chiều.
¾ Tính toán các chếđộ xác lập của hệ thống truyền tải 500KV trong các trường hợp:
- Điều chỉnh luồng công suất truyền tải trên đường dây HVDC.
Từ các kết quả tính toán đó đó tìm ra chếđộ vận hành của đường dây HVDC để tổn thất điện năng trên toàn lưới xuống mức thấp nhất.
4.2 PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG PSS/E. 4.2.1 Giới thiệu phần mềm tính toán PSS/E 4.2.1 Giới thiệu phần mềm tính toán PSS/E
Chương trình tính toán hệ thống điện PSS/E - Power System Simulation / Engineering do hãng Power Technologies Inc, Ltd lập bao gồm các chức năng chính như sau:
- Phân tích sự cố và tính toán đóng cắt. - Tính toán các mô hình tương đương. - Phân tính ổn định của hệ thống điện.
Khả năng của PSS/E có khả năng tính toán một hệ thống có tới 50000 thanh cái, 100000 nút tải, 10000 máy phát, 100000 nhánh. Chương trình có thể mô tất cả các phần tử trong hệ thống điện bao gồm: Máy phát, MBA, đường dây truyền tải xoay chiều, đường dây truyền tải một chiều, các thiết bị bù, FACTS…
Trong PSS/E các file của người sử dụng bao gồm: 9 Working files:
Các file này là các file có dạng nhị phân, chứa các lệnh của PSS /E, khi thực hiện các lệnh của PSS /E thì nó sẽ tựđộng gọi đến các file đó. Người sử dụng không cần biết đến tên và cấu trúc của file này nhưng cần phải nắm vững cách sử dụng của các lệnh tương ứng.
Tên và chức năng chung của các file là:
- LFWORK : Chứa dữ liệu đầy đủ của phân bổ công suất, và được tham khảo đến như một phần của Working file.
- FMWORK : Chứa Working file cho tất cả các công việc liên quan đến sự phân tích ra hệ thống các ma trận mở rộng.
- SCWOR : Các file dùng cho vệc phân tích sự cố.
- DSWOR : File xuất phát cho các lệnh mô phỏng ổn định động. 9 Các file dữ liệu đầu vào cho PSS /E:
Chương trình phải chấp nhận một khối lượng lớn dữ liệu từ các nguồn bên ngoài. Các dữ liệu này sau đó phải được định dạng lại và đưa thẳng vào Working files của PSS /E bằng các lệnh READ, TREA, DYRE. Các file này sau đó sẽ là nguồn dữ
Tập hợp các file đầu vào từ các nguồn bên ngoài mà chương trình có thể hiểu và chuyển thành các file dữ liệu định dạng bởi chương trình và được xử lý bằng các lệnh của chương trình.
9 Các file hiển thị ra:
Phần lớn các lệnh trình bày của PSS /E sẽ viết các dữ liệu cần trình bày ra các fle có tên hoặc ra máy in. Các file này có thể xử lý bằng các trình quản lý file chuẩn của máy tính.
9 Các file kênh đầu ra:
Là những file ở dạng nhị phân, chỉđược hiểu và xử lý bởi các lệnh trong phần mô
phỏng ổn định động (PSSPLT).
Phương pháp tính chếđộ xác lập PSS/E cho phép người sử dụng chọn 1 đến 5 phương pháp lặp khác nhau:
a. Phương pháp Gauss Seidel - SOLV
b. Phương pháp Gauss Seidel sửa đổi cho phép tính tụ bù dọc - MSLV. c. Phương pháp Newton - Raphson đầy đủ - FNSL.
d. Phương pháp Newton - Raphson P và Q không liên kết - NSOL.
e. Lặp Newton - Raphson P và Q không liên kết với ma trận Jakobi cốđịnh. Chương trình tính toán hệ thống điện PSS/E được tổ chức theo sơđồ khối chính như
Hình 4.1 Cấu trúc sơđồ khối của chương trình PSS/E
4.2.2 Mô phỏng đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan
Đường dây truyền tải một chiều hai điểm đấu được mô phỏng trong trương trình PSS/E thông qua các số liệu sau:
I, MDC, RDC, SETVL,VSCHD, VCMOD, RCOMP, DELTI, METER, DCVWIN, CCCITMX, CCCACC
IPR, NBR, ALFMN, RCR, XCR, EBASR, TRR, TAPR, TMXR, TMNR, STPR, ICR, IFR, ITR, IDR, XCAPR
IPI, NBI, GAMMX, GAMMN, RCI, XCI, EBASI, TRI, TAPI, TMXI, TMNI, STPI, ICI, IFI, ITI, IDI, XCAPI.
PSS/E
Đưa dữ liệu vào Lấy dữ liệu ra
* Đưa dữ liệu trào lưu công suất đầu vào * Các dữ liệu cơ sở
* Đưa ra dữ liệu trào lưu công suất
Chọn phương pháp giải Thông báo kết quả * Các dữ liệu của HTĐ * Trào lưu công suất HTĐ * Kiểm tra các giới hạn * Vẽ biểu đồ Thay đổi dữ liệu trào lưu công suất Stop
Trong đó:
I: Số hiệu của đường dây một chiều.
MDC: Trạng thái điều khiển: 0 bị khóa; 1 điều khiển công suất; 2 điều khiển dòng. MDC = 1.
RDC: Điện trởđường dây một chiều, tính theo đơn vị Ohms. RDC = 5,34Ω
SETVL: Công suất tải (MW) hoặc dòng điện tải (A). Khi MDC=1, giá trị dương của SETVL xác định giá trị công suất mong muốn tại bộ chỉnh lưu và giá trị âm xác
định công suất mong muốn ở bộ nghịch lưu.
VSCHD: Điện áp một chiều tổng hợp dự kiến , tính theo KV; VSCHD=500KV VCMOD: Điện áp một chiều chuyển trạng thái, tính theo đơn vị KV. Khi điện áp nghịch lưu rơi xuống giá trị này và đường dây đang trong trạng thái điều khiển công suất (MDC=1) sẽ chuyển sang trạng thái điều khiển dòng điện mong muốn tương
ứng với công suất truyền tải mong muốn tại điện áp VSCHD.
RCOMP: Điện trở tông hợp nhập theo đơn vị Ohms. Góc Gamma hoặc TAPI được sử dụng để giữ điện áp một chiều tại giá trị VSCHD. Để điều khiển điện áp một chiều tại điểm cuối nghịch lưu. Đặt RCOMP=0. Đểđiều khiển điện áp một chiều tại
điểm chỉnh lưu VDCR, đặt RCOMP bằng điện trở đường dây một chiều RDC. Trong trường hợp khác, đặt RCOMP bằng một phân số lượng thích của RDC , ngầm định RCOMP=0.
DELTI: Giới hạn nhập theo hệđơn vị tương đối của dòng hoặc công suất một chiều mong muốn . ngầm định DELTI=0
METER: Mã điểm cuối được đo có hai giá trị ‘R’ cho bộ chỉnh lưu và ‘I’ cho bộ
nghịch lưu. Ngầm định MERTER =’I’.
DCVMIN: Điện áp một chiều tổng hợp tối thiểu, nhập bằng kV. Chỉ sử dụng khi
vận hành với góc gamma không đổi. Ngầm định DCVMIN=0
CCCACC: Hệ số gia tăng cho thủ tục tính toán đường dây một chiều theo phương pháp Newton. Ngầm định CCCACC=1,0.
IPR: Số thanh cái của bộ chỉnh lưu.
NBR: Số lượng cầu nối tiếp của bộ chỉnh lưu: NBR=2.
ALFMX: Góc mở chỉnh lưu max, tính theo, tính theo đơn vịđộ. ALFMX=900. ALFMN: Góc mở chỉnh lưu min, tính bằng độ. ALFMN=50.
RCR: Điện trở máy biến áp chuyển mạch chỉnh luwucho mỗi cầu biến đổi, tính bằng Ohms. RCR=0.
XCR: Điện kháng máy biến áp chuyển mạch chỉnh lưu cho mỗi cầu biến đổi, tính theo đơn vị Ohms: XCR=12,91.
EBASR: Điện áp xoay chiều cơ bản phía sơ cấp của chỉnh lưu, nhập theo kV. EBASR=500KV.
TRR: Tỷ số máy biến áp chỉnh lưu: TRR=0,418.
TAPR: Giá trịđặt đầu phân áp chỉnh lưu: Ngầm định TAPR=1. TMXP: Giá trị đầu phân áp chỉnh lưu lớn nhất: TMXP=1,1. TMNR: Giá trịđầu phân áp chỉnh lưu nhỏ nhất: TMNR=0,9.
STPR: Bước các đầu phân áp chỉnh lưu. Ngầm định STPR. Ngầm định STPR=0,00625.
ICR: Số hiệu thanh cái đo góc mở chỉnh lưu. Góc mở và các giới hạn góc mởđược sử dụng bên trong mô hình một chiều được điều chỉnh bằng sự co lệch giữa các góc pha tại thanh cái này và giao diện xoay chiều/một chiều. Ngầm định ICR=0.
IFR: Số hiệu thanh cái nối với cuộn dây thứ nhất của MBA hai cuộn dây. ITR: Số hiệu thanh cái nối với vuộn dây thứ hai của MBA hai cuộn dây. IDR: Chỉ sô mạch. Ngầm định IDR=1.
Số liệu trong bảng gi thứ ba bao gồm các thông số cần nhập của bộ nghịch lưu tương tự như với bộ chỉnh lưu đã được xác định ở bản gi thứ hai.
Kết quả tính toán chếđộ xác lập của hệ thống có thểđược chương trình PSS/E đưa ra dưới dạng bảng tính hoặc dạng đồ họa tùy theo yêu cầu của người sử dụng.
4.3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 500KV PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 500KV PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI XOAY CHIỀU SƠN LA – NHO QUAN, SƠN LA- HÒA BÌNH
¾Chếđộ phụ tải cực đại.
Bảng 4.1. Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái Nho Quan ở
chế độ phụ tải cực đại sử dụng phương án đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La- Hòa Bình.
Công suất truyền tải trên 2
đường dây 500kV (MW) Điện áp tại Nho Quan (kV) P % tổn hao trên đường dây (%) P % tổn hao trên hệ thống (%) 1.516,7 496,3 1,75% 3,08%
Bảng 4.2. Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ thốngở chếđộ phụ
tải cực đại sử dụng phương án đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La- Hòa Bình. P (Sơn La) (MW) P (Nho Quan) (MW) P (Hệ thống) (MW) P (Tổn hao trên hệ thống) (MW) 1.516,7 1.490,2 39.636,7 1220,7 ¾Chếđộ phụ tải cực tiểu.
Bảng 4.3. Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái Nho Quan ở
chếđộ phụ tải cực tiểu sử dụng phương án đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La- Hòa Bình.
Công suất truyền tải trên 2
đường dây 500kV (MW) Điện áp tại Nho Quan (kV) P% tổn hao trên đường dây (%) P% tổn hao trên hệ thống (%) 895,3 497,9 1,08% 2,96%
Bảng 4.4 Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ thốngở chếđộ phụ
tải cực tiểu sử dụng phương án đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La – Nho Quan, Sơn La- Hòa Bình
P (Sơn La) (MW) P (Nho Quan) (MW) P (Hệ thống) (MW) P (Tổn hao trên hệ thống) (MW) 895,3 885,6 28.348,6 840,0 4.4 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 500KV PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG ĐƯỜNG DÂY HVDC SƠN LA - NHO QUAN.
¾Chếđộ phụ tải cực đại.
Bảng 4.5. Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái Nho Quan ở
chếđộ phụ tải cực đại sử dụng phương án dùng đường dây truyền HVDC Sơn La – Nho Quan
Công suất truyền tải trên
đường dây HVDC Điện áp tại Nho Quan (kV) P% tổn hao trên đường dây (%) P% tổn hao trên hệ thống (%) 1.500 MW ( bù 100% CSPK) 499,7 1.55% 3.00%
Bảng 4.6 Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ thống ở chếđộ phụ
tải cực đại sử dụng phương án dùng đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan P (Sơn La) (MW) P (Nho Quan) (MW) P (Hệ thống) (MW) P (Tổn hao trên hệ thống) (MW) 1.500 1.476,8 39.600,3 1.184,3
¾Chếđộ phụ tải cực tiểu.
Bảng 4.7. Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái Nho Quan ở
chếđộ phụ tải cực tiểu sử dụng phương án dùng đường dây truyền HVDC Sơn La – Nho Quan
Công suất truyền tải trên
đường dây HVDC Điện áp tại Nho Quan (kV) P% tổn hao trên đường dây (%) P% tổn hao trên hệ thống (%) 1.500 MW (bù 100% CSPK ) 500,6 1,55% 2,95%
Bảng 4.8 Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ thống ở chếđộ phụ
tải cực tiểu sử dụng phương án dùng đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan P (Sơn La) (MW) P (Nho Quan) (MW) P (Hệ thống) (MW) P (Tổn hao trên hệ thống) (MW) 1.500 1476,8 28.344,2 835,3
Nhận xét: Từ các thông số tính toán bảng 4.1 tới bảng 4.8, ta có nhận xét như sau: - Tổn hao công suất trên đường dây truyền tải HVDC 500KV Sơn La – Nho Quan nhỏ hơn tổn hao công suất trên đường dây truyền tải xoay chiều Sơn La - Hòa Bình và Sơn La - Nho Quan.
- Tổn hao công suất trên toàn hệ thống 500KV sử dụng phương án dùng đường dây truyền tải HVDC - 500KV Sơn La – Nho Quan nhỏ so với phương án sử dụng
đường dây truyền tải xoay chiều 500KV Sơn La - Hòa Bình và Sơn La - Nho Quan là: 36,4 MW (ở chếđộ phụ tải cực đại) và 4,5MW (ở chếđộ phụ tải cực tiểu).
- Ta thấy rằng phương án sử dụng đường dây truyền tải HVDC -500KV Sơn La - Nho Quan trong hệ thống điện truyền tải 500KV Việt Nam làm giảm tổn thất trên toàn hệ thống xuống nhưng không đáng kể. Vì vậy phương án sử dụng đường dây HVDC -500KV Sơn La-Nho Quan được sử dụng cho mục đích “giảm tổn hao công
suất trên toàn lưới truyền tải 500KV” cần phải được xem xét và cân nhắc thật kỹ vì vốn đầu tư của hệ thống truyền tải HVDC này là rất lớn.
4.5 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 500KV KHI ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI DÒNG CÔNG SUẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY HVDC SƠN LA-NHO QUAN.
¾Chếđộ phụ tải cực đại.
Bảng 4.9. Bảng thông số % tổn hao công suất và điện áp tại thanh cái Nho Quan ở
chếđộ phụ tải cực đại khi thay đổi dòng công suất trên đường dây truyền tải HVDC Sơn La - Nho Quan
TT
Công suất truyền tải trên đường dây HVDC
(Bù 100% CSPK)
Điện áp tại Nho Quan
(kV)
P% tổn hao trên đường dây
(%) P% tổn hao trên hệ thống (%) 1 1500 MW 499,7 1,55% 3,00% 2 1000 MW 503,1 1,04% 3,06% 3 800 MW 505,3 0,85% 3,08% 4 600 MW 507,4 0,63% 3,10%
Bảng 4.10. Bảng thông số công suất tổn hao và công suất toàn hệ thống ở chế độ
phụ tải cực đại khi thay đổi dòng công suất trên đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan TT P (Sơn La) (MW) P (Nho Quan) (MW) P (Hệ thống) (MW) P (Tổn hao trên hệ thống) (MW) 1 1500 1476,8 39.600,3 1.184,3 2 1000 989,6 39.626,6 1.211,0 3 800 793,2 39.634,5 1.218,9 4 600 596,2 39.645,3 1.229,8
Nhận xét: từ bảng 4.9 và 4.10 ta nhận thấy rằng:ở chếđộ phụ tải cực đại, khi giảm dòng công suất trên đường dây truyền tải HVDC thì điện áp tại thanh cái Nho Quan tăng lên, tổn hao trên đường dây và trên toàn hệ thống truyền tải 500KV cũng tăng.
¾Chếđộ phụ tải cực tiểu.
Bảng 4.11 Bảng thông số % tổn hao công suất, và điện áp tại thanh cái Nho Quan ở
chế độ phụ tải cực tiểu khi thay đổi dòng công suất trên đường dây truyền tải HVDC Sơn La – Nho Quan
TT
Công suất truyền tải trên đường dây HVDC
(Bù 100% CSPK)
Điện áp tại Nho Quan
(kV)
