2. Cách thức trình bày báo cáo
4.3 Mạng điện 39 nút:
Hệ thống điện IEEE 39 Bus (New England) là một hệ thống năng lượng tương đương các hệ thống điện của các khu vực New England và Canada. Hệ thống bao gồm 10 máy phát đồng bộ, 12 máy biến áp, 34 đường dây truyền tải và 19 phụ tải được mô phỏng bằng sơ đồ One – line (sơ đồ một sợi). Trong chương này, ta sẽ tiến hành phân tích ổn định hệ thống mạng điện 39 nút bằng việc mô phỏng sự cố và đưa ra phương án loại bỏ sự cố, đưa mạng điện sau khi sự cố trở về trạng thái ổn định. Dữ liệu và tham số của mạng điện 39 nút thực hiện trong luận văn này được kế thừa và thực hiện từ những bài viết, luận văn đã tham khảo.
75
76 BUS Generator Rated Voltage (kV) Normal Power (MW) 30 10 22 250 31 2 22 520.8 32 3 22 650 33 4 22 632 34 5 22 508 35 6 22 650 36 7 22 560 37 8 22 540 38 9 22 830 39 1 345 1000
77
Bảng 4.3 Thông số chi tiết của 10 máy phát trong mạng điện 39 nút
Gen Ra Xl Xd Xq X’d X’q X”d X”q T’d0 T’q0 T”d0 T”q0 H(s) 1 0.01 0.03 0.2 0.019 0.006 0.008 0.0006 0.0006 7 0.7 0.033 0.033 10 2 0.01 0.035 0.295 0.282 0.0697 0.17 0.0369 0.0369 6.56 1.5 0.066 0.066 10 3 0.01 0.0304 0.2495 0.237 0.0531 0.0876 0.032 0.032 5.7 1.5 0.057 0.057 10 4 0.01 0.0295 0.262 0.258 0.0436 0.166 0.031 0.031 5.59 1.5 0.057 0.057 10 5 0.01 0.054 0.67 0.62 0.132 0.166 0.0568 0.0568 5.4 0.44 0.054 0.054 10 6 0.01 0.0224 0.254 0.241 0.05 0.0814 0.0236 0.0236 7.3 0.4 0.073 0.073 10 7 0.01 0.0322 0.295 0.292 0.049 0.186 0.034 0.034 5.66 1.5 0.056 0.056 10 8 0.01 0.028 0.29 0.28 0.057 0.0911 0.03 0.03 6.7 0.41 0.067 0.067 10 9 0.01 0.0298 0.2106 0.205 0.057 0.0587 0.0314 0.0314 4.79 1.96 0.047 0.047 10 10 0.01 0.0125 0.1 0.069 0.031 0.018 0.0132 0.0132 10.2 0.3 0.1 0.1 10
78
Bảng 4.4 Thông số chi tiết 12 máy biến áp trong mạng điện 39 nút
Transformer Positive Zero
From bus To bus %Z X/R R/X %X %R %Z X/R R/X %X %R
12 11 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 12 13 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 19 20 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 30 2 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 33 19 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 34 20 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 35 22 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 36 23 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 37 25 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 38 29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29
79
Positive Zero
From bus To bus %Z X/R R/X %X %R %Z X/R R/X %X %R
12 11 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 12 13 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 19 20 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 30 2 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 33 19 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 34 20 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 35 22 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 36 23 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 37 25 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 38 29 14.5 50 0.02 14.497 0.29 14.5 50 0.02 14.497 0.29
72
Bảng 4.6 Thông số tải của mạng điện 39 nút
Việc nhập dữ liệu của mạng điện IEEE 39 BUS trong phần mềm ETAP cũng tương tự như khi nhập dữ liệu cho mạng điện IEEE 9 BUS. Tuy nhiên, ở mạng điện 39 nút ta sẽ setup thêm thông số cho bộ PSS. Dưới đây là bảng thông số dữ liệu của bộ PSS, các thông số này là sample data (dữ liệu mặc định) mà ETAP cung cấp sẵn cho người dùng.
73
Bảng 4.7 Bảng dữ liệu bộ PSS trong mạng điện IEEE 39 BUS
Hình 4.5 Nhập dự liệu bộ PSS
Theo lý thuyết các phương pháp nâng cao ổn định góc rotor máy phát điện, để nâng cao ổn định động góc rotor máy phát điện, có thể sử dụng một trong các biện pháp sau:
74
a. Nâng cao khả năng truyền tải Nâng cao khả năng tải của một HTĐ nghĩa là năng lượng có thể truyền tải qua các phần khơng sự cố khác nhau của HTĐ khi có một sự cố xảy ra. Hậu quả của sự cố sẽ khơng q nặng nề. Có các phương pháp sau:
Dùng HTĐ có điện áp cao (giảm tổn thất, và giảm dòng điện mang tải, đặc biệt quan trọng khi truyền tải điện đi xa, qua các đường dây dài).
Xây dựng thêm các đường dây truyền tải mới.
Xây dựng và lắp đặt các đường dây và MBA với điện kháng nhỏ. Xây dựng các đường dây bù dọc để giảm điện kháng của đường dây. Lắp đặt các thiết bị bù công suất phản kháng, và FACTS
b. Ứng dụng các thiết bị bảo vệ tốc độ nhanh: Nhanh chóng loại trừ sự cố ra khỏi HTĐ. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm hậu quả của sự cố. Do đó cần dùng các hệ thống bảo vệ hiệu quả, và sử dụng các máy cắt hiện đại.
c. Ứng dụng hệ thống đóng lặp lại tốc độ cao: Phần lớn các sự cố là thống qua, việc đóng lặp lại có hiệu quả nhanh chóng khơi phục lại khả năng truyền tải của đường dây. Cần chú ý khi đóng lặp lại vào sự cố duy trì, lúc đó máy cắt phải được cắt ra và khơng được tiếp tục đóng lặp lại, và lúc đó MC ngắt ra, loại trừ hồn tồn sự cố duy trì .
d. Ứng dụng hệ thống đóng cắt một pha: Phần lớn các sự cố ngắn mạch là một pha, và việc chỉ cắt một pha sự cố cho phép tiếp tục truyền tải công suất qua các đường dây còn lại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phần lớn các sự cố ngắn mạch một pha thường tự triệt tiêu, do đó việc đóng cắt, và đóng lặp lại một pha thường có hiệu quả lớn trong việc nâng cao ổn định.
e. Sử dụng MPĐ với hằng số quán tính lớn, và điện kháng quá độ nhỏ. Một MPĐ có hằng số quán tính (H) lớn cho phép giảm khả năng tăng tốc của góc rotor và do đó giảm khả năng dao động của góc rotor, tăng thời gian tới hạn loại trừ sự cố. Giảm điện kháng quá độ, cho phép tăng khả năng mang tải của MPĐ trong thời gian sự cố, và trong khoảng sau sự cố.
f. Sử dụng hệ thống kích từ đáp ứng nhanh và hệ số khuếch đại lớn: Hệ thống kích từ hiện đại có thể được thiết kế để tác động nhanh với độ lợi lớn khi cảm nhận được sự giảm nhanh của điện áp đầu cực MPĐ khi có ngắn mạch. Hiệu quả của nó là tăng cơng
75
suất đầu ra trong suốt quá trình sự cố và sau sự cố. Do đó thời gian tới hạn loại trừ cố tăng lên.
Trong đồ án này ta sẽ sử dụng các phương pháp sau đây để nâng cao độ ổn định của mạng điện IEEE 39 Bus sau khi sự cố:
Cài đặt relay tác động nhanh để cô lập điểm sự cố Cài đặt bộ PSS
Tăng hằng số quán tính H của máy phát
Tăng hằng số khếch đại của bộ kích từ trong máy phát Giảm điện kháng của máy phát
Tăng cường độ ổn định của mạng điện khi sử dụng thêm máy phát năng lượng tái tạo ( Wind Turbine)
Kết quả của các lần chạy mô phỏng: khi mạng điện hoạt động khơng có sự cố; khi có sự cố xảy ra và các phương pháp cải thiện ổn định động của máy phát sẽ được trình bày dưới đây. Ở mơ hình này, ta cho chạy mơ phỏng trong thời gian là 20 giây và mạng điện bắt đầu sự cố tại giây thứ 3, điểm sự cố là trên đường dây truyền tải số 17, vị trí sự cố là 10% đường dây (đầu đường dây).