3.2.1 Ứng dụng đường cong PV, QV đánh giá ổn định điện áp tĩnh
Phân tích đường cong PV, QV xác định khả năng truyền tải để duy trì ổn định điện áp cho hệ thống điện. Thông qua phân tích đường cong PV, QV ta có thể:
- Xác định điểm sụp đổ điện áp của hệ thống điện
- Nghiên cứu giới hạn truyền tải công suất tối đa trước khi hệ thống sụp đổ điện áp
60
- Nghiên cứu ảnh hưởng của máy phát, tải và các thiết bị bù đến hệ thống điện.
3.2.2 Kỹ thuật vẽ đường cong PV, QV trong phần mềm PSS/E
Kỹ thuật vẽ đường cong PV, QV trong phần mềm PSS/E dựa trên thuật toán trào lưu công suất theo phương pháp Newton-Raphson và xác định giới hạn ổn định điện áp bằng phương pháp trào lưu công suất lặp lại theo sơ đồ thuật toán như hình (2-11) của chương 2
3.3 Sơ đồ hệ thống điện Việt Nam đến năm 2015
Hệ thống điện của Việt Nam hiện đang vận hành với các cấp điện áp cao áp 500kV, 220 kV, 110kV và các cấp điện áp trung áp từ 35kV tới 6kV. Phần lưới điện truyền tải 500kV và 220kV do tổng công ty Truyền tải điện Quốc Gia quản lý, phần lưới điện phân phối ở cấp điện áp 110kV và lưới điện trung áp ở các cấp điện áp từ 6kV tới 35kV do các công ty điện lực miền quản lý
Theo quy hoạch điện 7, sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu năm 2015 khoảng 194-210 tỷ kWh và tổng công suất nguồn mới dự kiến đưa thêm vào khoảng 26300 MW. Trong giai đoạn này nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải tăng cao, đồng thời
61
với sự xuất hiện hàng loạt trung tâm nhiệt điện ở cả 3 miền đất nước, công tác xây dựng lưới điện 500kV được tăng cường đẩy mạnh.
Khu vực miền Bắc sẽ hình thành lưới điện với 3 mạch vòng 500kV như Pitoong - Sơn La - Nho Quan - Hòa Bình, Pitoong - Hòa Bình - Nho Quan - Thường Tín - Hiệp Hòa - Việt Trì và Phố Nối - Quảng Ninh - Hiệp Hòa nhằm cung cấp điện an toàn cho các trạm biến áp 500kV, trạm biến áp 220kV và các phụ tải quan trọng trong hệ thống điện miền Bắc.
Khu vực miền Nam với 4 mạch vòng 500kV như Phú Mỹ - Nhà Bè - Phú Lâm - Cầu Bông - Tân Định - Sông Mây, Mỹ Tho - Nhà Bè - Phú Lâm - Mỹ Tho - Đức Hòa - Phú Lâm và Phú Lâm - Đức Hòa - Cầu Bông đảm bảo cung cấp điện an toàn cho các phụ tải kinh tế trọng điểm như Bình Dương, Thành Phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai. Ngoài ra trong giai đoạn này với dự kiến xuất hiện các trung tâm nhiệt điện than ven biển cũng sẽ tiến hành xây dựng các mạch đường dây truyền tải 500kV như Vĩnh Tân - Sông Mây, Duyên Hải - Mỹ Tho, Long Phú - Ô Môn.
Trong khi đó tại khu vực miền Trung ngoài dự án đường dây 500kV Pleiku- Cầu Bông 2 mạch dài 440km còn lại từ TBA Nho Quan đến TBA Pleiku vẫn chỉ là đường dây 500kV mạch kép.
Như vậy HTĐ Việt Nam năm 2015 với 33 TBA 500kV , 16ĐD mạch kép 500kV, 22 đường dây mạch đơn 500kV cùng với các đường dây, trạm biến áp 220kV và 211 tổ máy phát của các nhà máy nhiệt điện với lượng công suất phát ra là 29513MW được đưa vào mô phỏng. Các dữ liệu của hệ thống được mô hình hóa bằng phần mềm tính toán chuyên dụng PSS/E. Sơ đồ hệ thống điện 500kV Việt Nam như hình 3.1 & hình 3.2.
62
63
HOA BINH
HIEP HOA THUONG TIN
PHO NOI Q.NINH TÐ.SON LA HA TINH NHO QUAN 500kV VIET TRI 500KV SON LA ÐA NANG ÐAK NONG TAN ÐINH
PHU LAM NHA BE
THOT NOT
PHU MY TAN UYEN
NÐ.TRA VINH ÐUC HOA
SO DO LUOI DIEN 500KV VIET NAM NAM 2015
M.DUONG THAN H MY DOC SOI SONG MAY YALI NK LAO VUNG ANG 1 VINH TAN CAU BONG MY THO O MON N Ð.SOC TRANG DI LINH PEIKU
64
3.4 Đánh giá ổn định điện áp lưới điện 500kV Việt Nam năm 2015
Lưới điện 500kV Việt Nam được mô phỏng theo một phần số liệu lưới điện truyền tải Việt Nam đến năm 2015. Để xây dựng các đường đặc tính PV, QV và phân tích trào lưu công suất của lưới điện 500kV dưới 2 chế độ: Chế độ làm việc cơ bản (Có đầy đủ các phần tử máy phát, đường dây và nút tại thời điểm xét) và chế độ sự cố N-1. Ta xây dựng các đặc tính PV, QV của lưới điện 500kV thông qua phương pháp phân tích, tính toán trào lưu công suất truyền tải theo kịch bản duy trì hệ số giữa công suất tác dụng và phản kháng tại mỗi phụ tải theo một hệ số cho trước (Maintain the MW/MVAR ratio at each load).
3.4.1 Đặc tuyến PV của các nút
3.4.1.1 Đặc tuyến PV của các nút ở chế độ vận hành cơ bản
Khảo sát chế độ vận hành cơ bản, tổng CSTD nguồn phát/ tổng CSTD phụ tải của HTĐ Việt Nam năm 2015 là 29513MW/28927.3MW. Phân tích đặc tuyến PV với chương trình PSS/E bằng cách tăng dần công suất phụ tải cho đến khi đạt đến điểm tới hạn điện áp.
Ở chế độ cơ bản Pdt = 2640MW tương ứng với hệ số dự trữ công suất tác dụng ở chế độ cơ bản là KtdP% = 9.12%
65
Hình 3.3 Đặc tuyễn PV các nút Sơn La, Thường Tín, Phố Nối, Đức Hòa chế độ cơ bản
3.4.1.2 Đặc tuyến PV của các nút ở chế độ sự cố 1 đường dây
Bảng 3.1 Độ dự trữ CSTD Pdt ở chế độ cắt 1 ĐD 500kV Stt Chế độ cắt 1 ĐD 500kV Độ dự trữ CSTD của HTĐ Pdt (MW) Hệ số dự trữ CSTD KdtP%
1 Cắt đường dây Sơn La-Hiệp Hòa 2390 8.26
2 Cắt đường dây Sơn La-Hòa Bình 2360 8.15
3 Cắt đường dây Hà Tĩnh-Vũng Áng 2530 8.74
4 Cắt đường dây Đà Nẵng-Dốc Sỏi 2580 8.91
66
Hình 3.4 Đặc tuyến PV các nút Sơn La, Thường Tín, Phố Nối, Đức Hòa – chế độ sự cố ĐD Sơn La-Hiệp Hòa
Khảo sát chế độ sự cố 1 đường dây bằng phương pháp đường cong PV của phần mềm PSS/E cho kết quả độ dự trữ CSTD & hệ số dự trữ CSTD như ở bảng 3.1 ở trên.
Trường hợp cắt một đường dây Vũng Áng- Đà Nẵng...thì hệ thống sẽ mất ổn định điện áp
Đặc tuyến PV một số nút ở chế độ sự cố ĐD Sơn La- Hiệp Hòa được thể hiện như hình 3.4
3.4.1.3 Đặc tuyến PV của các nút ở chế độ sự cố 1 tổ máy phát
Độ dự trữ CSTD (Pdt) của HTĐ Việt Nam trong các trường hợp cắt một tổ máy phát như ở bảng 3.2 & đặc tuyến PV một số nút được thể hiện như hình 3.5
67
Trường hợp cắt một tổ máy phát có công suất lớn của các nhà máy Long Phú, Ô Môn thì hệ thống điện sẽ mất ổn định điện áp.
Bảng 3.2 Độ dự trữ CSTD Pdt ở chế độ cắt 1 tổ máy phát Stt Chế độ cắt 1 tổ máy phát Độ dự trữ CSTD của HTĐ Pdt (MW) Hệ số dự trữ CSTD 1 Cắt máy phát H4 NMĐ Hòa Bình 2450 8.46
2 Cắt máy phát NMĐ Quảng Ninh 2400 8.29
3 Cắt máy phát NMĐ Vũng Áng 2010 6.94
4 Cắt máy phát Đồng Nai 2600 8.98
5 Cắt máy phát 3.1 NMĐ Vĩnh Tân 1612 5.56
Hình 3.5 Đặc tuyến PV các nút Sơn La, Thường Tín, Phố Nối, Đức Hòa- chế độ sự cố 1 tổ máy phát NMĐ Vĩnh Tân
68 3.4.2 Đặc tuyến QV của các nút
Từ số liệu của lưới điện truyền tải Việt Nam giai đoạn đến năm 2015 và với sự hỗ trợ của phần mềm PSS/E ta vẽ được đường đặc tuyến QV trong các trường hợp chế độ vận hành cơ bản & chế độ sự cố N-1 (Sự cố 1 phần tử máy phát, sự cố 1 đường dây) và tính toán độ dự trữ CSPK tại các nút như bảng 3.3
3.4.2.1 Đặc tuyến QV của các nút ở chế độ vận hành cơ bản
Ta có đặc tuyến QV một số nút ở chế độ vận hành cơ bản được thể hiện trên các hình vẽ 3.6, 3.7, 3.8
69
Hình 3.8 Đặc tuyến QV nút tải Thốt Nốt - chế độ cơ sở Hình 3.7 Đặc tuyến QV nút tải Việt Trì - chế độ cơ sở
70
3.4.2.2 Đặc tuyến QV của các nút ở chế độ sự cố 1 đường dây
Xét chế đố sự cố đường dây Sơn La- Hòa Bình, ta có đặc tuyến QV một số nút như ở hình 3.9, 3.10, 3.11
Hình 3.9 Đặc tuyến QV nút tải Thường Tín - chế độ sự cố ĐD Sơn La-Hòa Bình
71
3.4.2.3 Đặc tuyến QV của các nút ở chế độ sự cố 1 tổ máy phát nhà máy điện
Hình 3.12 Đặc tuyến QV nút tải Thường Tín - chế độ sự cố 1 tổ máy phát NMĐ Vĩnh Tân
72
Hình 3.14 Đặc tuyến QV nút tải Thốt Nốt - chế độ sự cố 1 tổ máy phát NMĐ Vĩnh Tân
Hình 3.13 Đặc tuyến QV nút tải Việt Trì - chế độ sự cố 1 tổ máy phát NMĐ Vĩnh Tân
73
3.4.2.4 Độ dự trữ công suất phản kháng các nút tải 500kV
Mức độ ổn định điện áp tại mỗi nút phụ tải được xác định qua khả năng dự trữ công suất phản kháng như đã mô tả ở trên. Một nút có mức độ ổn định càng cao, khi khả năng cung cấp công suất phản kháng cho phụ tải càng lớn, nghĩa là độ dự trữ CSPK Qdt càng lớn.
Như vậy, độ dự trữ công suất phản kháng là chỉ tiêu để đánh giá ổn định điện áp tại nút tải .Ta có bảng tổng hợp độ dự trữ công suất phản kháng tại các nút cho các chế độ đã xét như bảng 3.3
Từ kết quả phân tích đặc tuyến QV các nút tải 500kV ở trên và kết quả tổng hợp như bảng 3.1, ta nhận xét các nút 500kV Thường Tín, Việt Trì, Sóc Sơn của khu vực miền Bắc, nút 500kV Thốt Nốt của khu vực miền Nam là các nút có điện áp thấp nhất của HTĐ 500kV Việt Nam trong các chế độ vận hành năm 2015
74
Bảng 3.3 Độ dự trữ công suất phản kháng của các nút tải 500kV
Tên nút Độ dự trữ CSPK chế độ cơ sở Qdt (MVAR) Độ dự trữ CSPK sự cố 1 tổ máy phát nhà máy điện Vĩnh Tân Qdt ( MVar) Độ dự trữ CSPK sự cố 1 đường dây Sơn La-Hòa
Bình Qdt (MVAR) Thường Tín 2131 1859 1944 Nho Quan 2135 1865 1955 Việt Trì 2126 1858 2005 Hà Tĩnh 2747 2368 2641 Đà Nẵng 3136 2668 3115 Pleiku 3812 3334 3804 Phú Lâm 3138 2908 3137 Dốc Sỏi 3140 2915 3138 Di Linh 3222 2833 3215 Tân Định 3250 2863 3219 Thanh Mỹ 3142 2739 3127 Sông Mây 3145 2742 3124 Nhà Bè 3152 2919 3148 Tân Uyên 2869 2526 2825 Cầu Bông 3117 2883 3114 Phố Nối 2150 1905 2055 Mỹ Tho 3155 2915 3105 Đức Hòa 3145 2909 3142 Thốt Nốt 2743 2661 2741 Sóc Sơn 2259.6 1969 2100
75 3.4.3 Kết luận
Trong chương này đã phân tích đặc tuyến PV, QV bằng phần mềm PSS/E lưới điện 500kV Việt Nam với số liệu đến năm 2015 và có kết quả như sau:
- Lưới điện 500kV Việt Nam vận hành đảm bảo về ổn định điện áp trong chế độ cơ bản
- Các nút có độ dự trữ công suất phản kháng thấp như là Việt Trì, Sóc Sơn, Thường Tín, Thốt Nốt
- Ở chế độ sự cố độ dự trữ công suất tĩnh & độ dự trữ công suất phản kháng của các nút giảm hơn so với chế độ cơ bản.
Như ở chế độ sự cố máy phát điện Vĩnh Tân, Vũng Áng hệ số dự trữ công suất tác dụng giảm xuống thấp, tuy nhiên hệ thống vẫn vận hành ổn định. Đặc biệt trong một số trường hợp khi có xảy ra sự cố cắt một đường dây Vũng Áng - Đà Nẵng, hoặc sự cố cắt một tổ máy phát lớn nhà máy điện Long Phú, Ô Môn thì hệ thống điện Việt Nam có thể bị mất ổn định điện áp.
76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Ổn định điện áp là một vấn đề quan trọng cần được quan tâm trong quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống điện Việt Nam hiện nay. Luận văn đã trình bày lý thuyết chung về ổn định điện áp trong hệ thống điện, nghiên cứu các phương pháp phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện.
Sau khi tìm hiểu và thu thập các thông số kỹ thuật , số liệu lưới điện Việt Nam, tác giả đã sử dụng phần mềm PSS/E và lựa chọn phương pháp phân tích ổn định điện áp bằng đường cong PV, QV để đánh giá ổn định điện áp lưới điện 500kV Việt Nam giai đoạn 2015. Từ đó xác định được các nút yếu về ổn định điện áp trong hệ thống điện cũng như độ dự trữ ổn định điện áp trong các chế độ vận hành bình thường và sự cố N-1.
Kết quả tính toán của luận văn có thể được xem xét, áp dụng trong vận hành và nghiên cứu các biện pháp nâng cao ổn định điện áp cho lưới điện 500kV Việt Nam. Đồng thời có thể mở rộng đánh giá ổn định điện áp cho lưới điện Việt Nam để từ đó đưa ra các giải pháp cần thiết khắc phục tình trạng kém áp, quá áp cho các chế độ vận hành nhằm đảm bảo chất lượng tin cậy & an toàn thệ thống điện.
77
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Bộ Công Thương (2010), Thông tư số 12/2010/TT-BCT quy định hệ thống điện truyền tải, Hà Nội.
[2] Đinh Thành Việt, Ngô Văn Dưỡng, Lê Hữu Hùng (2007), Khảo sát quan hệ công suất tác dụng tại nút phụ tải để đánh giá giới hạn ổn định điện áp, Tạp chí
Khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng.
[3] Lã Văn Út (2001), Phân tích điều khiển và ổn định hệ thống điện, NXB
Khoa học và kỹ thuật.
[4] Lê Hữu Hùng, Nghiên cứu ổn định điện áp để ứng dụng trong hệ thống điện Việt Nam, Luận án tiến sĩ.
[5] Lê Hải An, Thị Trường Điện, Luận án tiến sĩ.
[6] Thủ tướng Chính Phủ Nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
(2011), Quyết định 1208/QĐ-TTG Phê duyệt quy hoạch điện 7, Hà Nội. [7] Trần Bách, Ổn định hệ thống điện, NXB Khoa học và kỹ thuật.
Tiếng Anh
[8] C.W. Taylor (1994), Power System Voltage Stability, McGraw-Hill, New
York.
[9] Goran Andersson (2008), Modelling and Analysis of Electric Power Systems, Lecture 227-0526-00, ITET ETH Zurich.
[10] Hadi Saadat (2002), Power System Analysis, McGraw-Hill, New York. [11] Minami, Shouichi and Kawamoto, Shunji, Voltage Stability Analysis by P-V & Q-V Curves Considering Dynamic Load of Power Systems, Japan
[12] P. Kundur (1994), Power System Stability and Control, McGraw Hill,
New York.
[13] Reactive Power Reserve Work Group Technical Studies Subcommittee
Western Electricity Coordinating Council (1998), Voltage Stability Criteria, Undervoltage Load Shedding Strategy, And Reactive Power Reserve Monitoring Methodology, Final Report.
78
[14] Simens Power Transmission & Distribution, Inc. Power Technologies
International (2005), User manual PSS/E 30.2 software, Online Documentation. [15] Stefan Jonhannson & Fredrik Sjogren (1995), Voltage Collapse in power systems, Licentiate thesis Chalmers University of Technology.
[16] V.Ajjarapu and C.Christy, The Continutation power flow: A Tool For Steady State Voltage Stability Analysis, McGraw Hill, New York.