CHƯƠNG 4 : MƠ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM ATP
4.1. Xây dựng mơ hình mơ phỏng
4.1.2 Các phần tử sử dụng trong mơ hình mơ phỏng
Trong mơ hình mơ phỏng đóng cắt kháng bù ngang đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn bằng phần mềm ATP như Hình 4.3 trên gồm các khối chức năng sau:
- SOURCE : Khối nguồn.
- LCC : Mơ hình đường dây trung bình.
- CB_1, CB_2, CB_3 : Máy cắt 03 pha rời.
- Shunt_React : Kháng bù ngang (Shunt reactor).
- Neutra_react : Kháng trung tính (Neutral reactor).
- Neutral_Res : Điện trở trung tính (Neutral resistor).
- LOAD : Tải.
- VS, VR, I : Đầu dò để đo điện áp, dòng điện. Khối nguồn:
Kí hiệu:
+ Nguồn điện tĩnh là dạng nguồn điện cho trước giá trị biên độ (điện áp hoặc dòng điện), góc pha, thời điểm bắt đầu và thời điểm kết thúc.
+ Nguồn điện động là các dạng máy điện quay (đồng bộ hay không đồng bộ).
- Nguồn được mơ phỏng trong mơ hình này là một dạng nguồn điện tĩnh có dạng hình sin 3 pha bình thường với ký hiệu loại 14. Loại nguồn này có thể hoạt động trong suốt q trình xác lập.
- Thơng số nguồn điện:
+ Type of source: Voltage.
+ Amplitude: Giá trị cấp điện áp 500 kV phía đầu nguồn. Mục đích của việc mơ phỏng là phân tích điện áp quá độ TRV xảy ra khi cắt máy cắt tải có tính cảm với dịng điện nhỏ nên dựa theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 (trình bày ở chương 5) để nhập vào giá trị điện áp mơ phỏng.
Hình 4.4: Thí nghiệm cắt kháng theo tiêu chuẩn IEC 62271-110. Trong đó:
Ur : điện áp định mức. Ls : điện cảm phía nguồn.
Lb1, Lb2 : điện cảm hai phía máy cắt. L : điện cảm của kháng bù ngang. Cs : điện dung phía nguồn.
CL : điện dung phía tải. R: tổn thất của cuộn kháng.
Do đó điện áp của khối nguồn trong mơ hình mơ phỏng phải nhập theo điện áp pha Ut = 550/ với Ur = 550 kV là điện áp định mức được mô phỏng theo tiêu chuẩn IEC 62271-110. Như vậy Amplitude = 317 (kV).
+ f: là tần số nguồn điện, f = 50 (Hz).
+ pha: là thơng số góc pha của nguồn tính bằng độ hoặc giây phụ thuộc vào giá trị A1.
A1 = 0: góc pha tính bằng độ; f(t) = Amp.cos{2.π.f.t + pha}. A1 > 0: góc pha tính bằng giây; f(t) = Amp.cos{2.π.f.(t + pha)}.
Với nguồn hình sin xoay chiều ba pha, thứ tự pha được quy ước như sau:
Pha A có góc pha bằng 0 độ nếu A1 = 0 và 0 giây nếu A1 > 0
Pha B có góc pha bằng -120 độ nếu A1 = 0 hoặc -1/3.f giây nếu A1 > 0 Pha C có góc pha bằng 120 độ nếu A1 = 0 hoặc 1/3.f giây nếu A1 > 0 + Tstart: là thời điểm tại đó nguồn bắt đầu hoạt động. Bất kỳ thời điểm nào trước thời điểm “Tstart” thì giá trị của nguồn điện đều bằng khơng.
+ Tstop: là thời điểm tại đó nguồn ngừng hoạt động. Bất kỳ thời điểm nào sau thời điểm “Tstop” thì giá trị của nguồn điện đều bằng khơng.
Hình 4.5: Số liệu khối nguồn.
Mơ hình đường dây: Kí hiệu:
- Dây dẫn: sử dụng loại dây 4 x ACSR 666,6MCM có phân pha, mỗi pha có 4 dây nằm trên tiết diện hình vng liên kết với nhau bằng khung định vị, khoảng cách giữa các dây là 450 mm.
Bảng 4.1: Các đặc tính kỹ thuật của dây dẫn ACSR 666.6MCM:
Mã hiệu
Đường kính (mm)
Cấu tạo dây Số sợi x đường kính sợi (mm) Lực kéo đứt nhỏ nhất (kN) Điện trở 1 chiều ở 200C (Ω/km) Dịng điện phụ tải cho phép (A) Trọng lượng dây dẫn khơng mỡ (kg/km) Dây Lõi Phần nhơm Phần thép ACSR 666,6MC M 25,4 8,46 26 x 4,23 7 x 2,82 119 0,0855 764 1.365
-Dây chống sét: thiết kế treo 2 dây chống sét trên toàn tuyến, trong đó một dây chống sét bằng hợp kim nhôm lõi thép mã hiệu PHLOX116.2, một dây chống sét kết hợp cáp quang mã hiệu OPGW90.
Bảng 4.2: Các đặc tính kỹ thuật của dây chống sét PHLOX-116:
TT Đặc tính của dây Thơng số
1 Tiêu chuẩn chế tạo: Tiêu chuẩn IEC 61089 hoặc tương đương
2 Kết cấu dây 18/2 + 19/2
3 Tiết diện phần hợp kim nhôm (mm2) 56,55
4 Tiết diện phần thép (mm2) 59,69
5 Tiết diện tổng (mm2) 116,24
6 Đường kính tổng (mm) 14
7 Điện trở với dịng một chiều ở mức 200C (Ω/km) 0,59
8 Lực kéo đứt nhỏ nhất (daN) 10.490
9 Khối lượng dây (kg/km) 624
10 Modun đàn hồi (daN/mm2) 12,4 x 103
Bảng 4.3: Các đặc tính kỹ thuật của dây cáp quang OPGW-90:
Thông số Loại cáp OPGW 90
Kết cấu dây (số sợi/đường kính) 13/2,54 Tiết diện tổng (mm2) 90 Đường kính tổng (mm) 13,38 Điện trở một chiều (Ω/km) ở 200C 0,64 Lực kéo đứt nhỏ nhất (N)
Trọng lượng (kg/km) Modun đàn hồi (Mpa) Hệ số giãn nở dài (1/0C) 160.000 584 17 x 103 12 x 10-6 Dịng ngắn mạch (kA2.s) ≥103
Đường dây được mơ phỏng dưới dạng mơ hình LCC - 3 pha. Đây là mơ hình đường dây có thơng số rải với các thơng số phụ thuộc tần số. Mơ hình này mơ phỏng đầy đủ các thành phần tổng trở dọc đường dây, dung dẫn của đường dây với đất và có tính đến điện trở rò của dây dẫn đối với đất ở dạng sai số do hiệu ứng của mặt đất.
- Ph.no (Phase number): số thứ tự pha là 1, 2, 3. Dây chống sét được quy ước là 0.
- Rin: bán kính bên trong của 1 dây dẫn hoặc dây chống sét (cm).
+ Dây dẫn : Rin = 0,423 (cm).
+ Dây chống sét: PHLOX-116 : Rin = 0,5 (cm). OPGW-90 : Rin = 0,53 (cm).
- Rout: bán kính bên ngồi của 1 dây dẫn hoặc dây chống sét (cm).
+ Dây dẫn : Rout = 1,27 (cm).
+ Dây chống sét: PHLOX-116 : Rout = 0,7 (cm). OPGW-90 : Rout = 0,669 (cm).
- Resis: điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài có tính đến hiệu ứng bề mặt của dây dẫn (Ω/km).
+ Dây dẫn : Resis = 0,0855 (Ω/km).
+ Dây chống sét: PHLOX-116 : Resis = 0,59 (Ω/km). OPGW-90 : Resis = 0,64 (Ω/km).
-Horiz: khoảng cách nằm ngang từ tâm một pha được chọn làm làm gốc đến những pha khác. Do 3 pha được đặt trên một mặt phẳng nằm ngang nên ta chọn dây pha giữa làm gốc.
+ Khoảng cách từ 2 pha bên cạch tới pha giữa: Horiz = ± 12,7 m. + Khoảng cách từ 2 dây chống sét tới pha giữa: Horiz = ± 9,8 m.
- Vtower: chiều cao thẳng đứng tại dàn cột. + Dây dẫn : Vtower = 53 (m). + Dây chống sét : Vtower = 57,9 (m).
- Vmid: chiều cao thẳng đứng ở khoảng giữa (điểm võng nhất). + Dây dẫn : Vmid = 16 (m).
+ Dây chống sét : Vmid = 28 (m).
- Separ: khoảng cách giữa các dây trong một pha. + Dây dẫn : Separ = 45 (cm).
+ Dây chống sét : Separ = 0 (cm).
- Alpha: vị trí góc của các dây dẫn trong 1 pha tính ngược chiều kim đồng hồ so với trục hoành.
+ Dây dẫn : Alpha = 45 (deg). + Dây chống sét : Alpha = 0 (deg).
- Rho (ohm*m): điện trở suất của đất.
- Freq. init (Hz): tần số hệ thống.
- Length (km): chiều dài đường dây.
- Transposed: xác định các pha có chuyển vị hay khơng.
- Auto bunding: đường dây được phân pha.
- Skin effect: có tính đến hiệu ứng bề mặt của dây.
- Segmented ground: dây chống sét được nối đất theo từng đoạn.
- Real transt matrix: ma trận chuyển đổi được giả thiết chủ yếu là phần thực cịn phần ảo có giá trị khơng đáng kể.
- JMarti: được sử dụng rộng rãi cho mơ hình đường dây phụ thuộc tần số. + Freq.matrix (Hz): tần số ma trận, ở đây là 5 kHz.
+ Freq.SS (Hz): tần số trạng thái ổn định, ở đây là 50 Hz.
+ Decades: phạm vi tần số để tính tốn hằng số, ở đây là 0,1 - 108.
+ Points/Dec: điểm tính tốn hằng số trong một decades, ở đây là 10 điểm.
Hình 4.6: Số liệu đường dây. Máy cắt 03 pha rời:
Các máy cắt trong mơ hình mơ phỏng (CB_1, CB_2, CB_3) là loại máy cắt 500 kV 03 pha rời, có thời gian điều khiển đóng mở khác nhau phụ thuộc vào mục đích mơ phỏng. Trong thực tế, thao tác đóng cắt máy cắt có thể xảy ra các trường hợp tiếp điểm của ba pha tiếp xúc đồng thời hoặc khơng đồng thời. Trong chương trình ATP, với trường hợp tiếp điểm cắt khơng đồng thời sẽ quy ước pha A cắt sớm nhất, hai pha còn lại sẽ cắt sau pha A một khoảng thời gian nhất định. Để lựa chọn được thời cắt cho phù hợp với mục đích mơ phỏng ta cần hiểu rõ được đồ thị dạng sóng dưới đây:
- Cắt tại góc 00: - Cắt tại góc 900:
+ Pha A: 20 (ms). + Pha A: 15 (ms).
+ Pha B: 20 + 6,6 (ms). + Pha B: 15 + 6,6 (ms). + Pha C: 20 + 3,3 (ms). + Pha C: 15 + 3,3 (ms).
Hình 4.7: Ví dụ phân tích thời gian cắt xen kẽ của máy cắt 03 pha rời.
CB_1: Máy cắt ngăn lộ đường dây trạm 500 kV Nhà Bè: Kí hiệu:
- Là loại máy cắt 500 kV 03 pha rời, máy cắt sử dụng mô phỏng là loại SWIT -3. + T-cl: thời gian đóng máy cắt của các pha. T-cl = - 1s tức là tiếp điểm máy cắt của các pha đang đóng.
+ T-op: thời gian mở máy cắt của các pha. T-op = 1s tức là sau 1s tiếp máy cắt của các pha sẽ mở.
CB_2: Máy cắt ngăn lộ đường dây trạm 500 kV Ơ Mơn: kí hiệu:
- Là loại máy cắt 500 kV 03 pha rời, máy cắt sử dụng mô phỏng là loại SWIT -3. + T-cl: thời gian đóng máy cắt của các pha. T-cl = 1s tức là sau 1s tiếp điểm máy cắt của các pha sẽ đóng.
+ T-op: thời gian mở máy cắt của các pha. T-op = -1s tức là tiếp điểm máy cắt của các pha đang mở.
Hình 4.9: Thời gian đóng/mở máy cắt ngăn đường dây trạm 500 kV Ơ Mơn. CB_3: Máy cắt kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar trạm Ơ Mơn:
Kí hiệu:
- Là loại máy cắt 500 kV 03 pha rời, máy cắt sử dụng mơ phỏng là loại SWIT -3. + T-cl: thời gian đóng máy cắt của các pha. T-cl = -1s tức là tiếp điểm máy cắt của các pha đang đóng.
+ T-op: được mô phỏng với các thời gian khác nhau nhằm phân tích điện áp quá độ phục hồi TRV xảy ra khi cắt máy cắt kháng.
Hình 4.10: Thời gian đóng/mở máy cắt kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar.
Kháng bù ngang: Kí hiệu:
Kháng bù ngang KH502 sử dụng trong mơ hình mơ phỏng là loại kháng 03 pha đấu sao, có trung tính nối đất thơng qua kháng trung tính KT502, giống như sơ đồ đấu nối thực tế đang vận hành tại trạm 500 kV Ơ Mơn, chỉ danh của kháng là KH502. Kháng bù ngang sử dụng trong mơ hình là loại RLC 3-ph nằm trong thư viện Branch Linear:
Hình 4.11: Thơng số của kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar.
tế đang vận hành tại trạm 500 kV Ơ Mơn, chỉ danh của kháng là KT502. Kháng trung tính sử dụng trong mơ hình là loại RLC nằm trong thư viện Branch Linear:
Hình 4.12: Thơng số của kháng trung tính KT502.
Điện trở trung tính: Kí hiệu:
Điện trở trung tính RT502 được lắp đặt phía sau kháng trung tính KT502, giống như sơ đồ đấu nối thực tế đang vận hành tại trạm 500 kV Ơ Mơn, chỉ danh của kháng là RT502. Điện trở trung tính sử dụng trong mơ hình là loại RLC nằm trong thư viện Branch Linear: