CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH HẬU GIANG90 4.1. Đặc điểm lưới điện được chon khảo sát và tái cấu trúc
4.3 Xác định các phương án vận hành các khoá cần khảo sát tái cấu trúc
Tổng số khoá trong phạm vi khảo sát tái cấu trúc là 8 khoá. Mỗi khóa có hai trạng thái để chọn là đóng (close) ký hiệu là1hoặc mở (open) ký hiệu là0.
Như vậy, với 8 khoá và từ cấu hình đang vận hành, thực hiện thay đổi trạng thái khoá ta có tổng số 28 cấu hình được tạo ra (256 cấu hình). Sau khi loại trừ các tổ hợp không đáp ứng các điều kiện tiện quyết theo mục tiêu tái cấu trúc, các cấu trúc còn lại sẽ được đưa ra khảo sát trên phần mềm ETAP để so sánh và đánh giá.
Tổng số phương án tái cấu trúc thoả điều kiện được đưa vào khảo sát là 12, ngoài ra khảo sát thêm trường hợp lưới điện vận hành vòng kín. Chi tiết cụ thể như sau:
Bảng 4.1Các phương án tái cấu trúc được khảo sát
STT Ký hiệu K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8Trạng thái khoá Ghi chú
1 PAĐVH 0 1 1 0 1 1 1 0 Phương án đang
vận hành hiện tại
2 PATCT01 0 1 1 0 1 0 1 1
3 PATCT02 0 1 1 0 1 1 0 1
4 PATCT03 0 1 1 1 0 0 1 1
5 PATCT04 0 1 1 1 0 1 0 1
6 PATCT05 0 1 1 1 0 1 1 0
7 PATCT06 1 0 1 0 1 0 1 1
8 PATCT07 1 0 1 0 1 1 0 1
9 PATCT08 1 0 1 0 1 1 1 0
10 PATCT09 1 0 1 1 0 0 1 1
11 PATCT10 1 0 1 1 0 1 0 1
12 PATCT11 1 0 1 1 0 1 1 0
Ghi chú:
+ Ký hiệu khoá đóng (CLOSE):1 + Ký hiệu khoá mở (OPEN):0
Hình 4.3 Vị trí các khoá và trạng thái vận hành hiện tại
4.4 Xây dựng sơ đồ đơn tuyến lưới điện trên phần mềm ETAP:
4.4.1 Chuẩn bị dữ liệu:
Dữ liệu gồm số liệu quản lý kỹ thuật của các tuyến đường dây dây và toàn bộ các nhánh phụ phải kết nối vào đường dây trong phạm vi khảo sát, cụthểlà:
- Thông số quản lý kỹ thuật của đường dây và thiết bị như: Tiết diện dây, khoảng cách chiều dài, thông sốdây dẫn, thiết bịbảo vệđóng cắt, tụbù,…
- Thông sốvận hành, đo đạc định kỳcủa đơn vị: Các thông sốvận hành dòng, áp, cosφ, công suất,...
- Một số dữ liệu được sử dụng để thiết lập sơ đồ lưới điện:
+ Dây dẫn: sử dụng dây nhôm AC185mm2 30 sợi cho dây pha và dây AC120mm2 cho dây trung hoà;
+ Bố trí dây dẫn: nằm ngang trên đà sắt với khoảng cách pha AB – BC - CA là 1,65m - 0,65m – 2,3m, chiều cao dây dẫn trung bình 12m.
+ Điện trở suất của đất khu vực là 100Ωm.
+ Phụ tải tĩnh, bỏ qua tổn hao trạm biến áp phân phối 22/0,4kV, khảo sát ở chế độ vận hành Pmax, hệ số công suất vận hành khảo sát theo thực tế. Các thông số về cường độ hỏng hóc, cường độ sửa chữa áp dụng theo thông số mặc định là λ=0,02lần/năm và à = 175,2 để khảo sỏt so sỏnh độ tin cậy cung cấp điện.
+ Hệ thống là đầu nguồn phát tuyến 22kV xuất phát từ các trạm biến áp 110kV với dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép là 31,5kA.
Dữ liệu về phụ tải khu vực lưới điện khảo sát được thu thập thực tế tại đơn vị quản l ý vận hành. Chi tiết về dữ liệu lưới điện và phụ tải theoPhụ lục 1.
4.4.2 Xây dựng sơ đồ và nhập dữ liệu:
Sử dụng các khối được xây dựng sẵn trên phần mềm ETAP để vẽ lần lượt các phần tử lưới điện trong phạm vi khảo sát lên sơ đồ. Sau đó, cấu hình và nhập các thông số theo số liệu kỹ thuật thu thập được.
Hình 4.4Vẽ sơ đồ đơn tuyến lưới điện trên phần mềm ETAP
Hình 4.5 Sơ đồ đơn tuyến lưới điện khảo sát trên phần mềm ETAP 4.5 Kết quả khảo sát, tính toán mô phỏng các phương án tái cấu trúc:
Lần lượt thay đổi trạng thái các khoá để khảo sát lần lượt từng phương án tái cấu trúc lưới điện đã được xác định tại mục 4.2. Chạy phần mềm ETAP phân bố công suất, tính ngắn mạch, tính độ tin cậy cung cấp điện lần lượt từng phương án.
Dưới đây là kết quả khảo sát cụ thể cho các phương án:
Bảng 4.2Kết quả khảo sát
STT Phương án mô
phỏng
Kết quả mô phỏng
Ghi chú tổn thấtTổng
suất táccông (kW)dụng
Tổng tổn thất công
phảnsuất kháng (kVar)
Sụt áp nhấtlớn
(%)
Các chỉ số độ tin cậy SAIFI SAIDI CAIDI
1 PAĐVH 3324,7 4740,2 11,9 4,6095 79,4163 17,229
Phương án đang vận hành hiện
2 PATCT01 3847,3 5517,6 16,1 4,4804 79,5852 17,763 tại
3 PATCT02 3203,7 4561,1 11,9 4,4083 78,8431 17,885
4 PATCT03 4374,1 6296,6 16,1 4,3861 79,1969 18,056
5 PATCT04 3730,6 5340,2 16,1 4,3136 78,4353 18,183
6 PATCT05 3851,6 5519,3 16,1 4,5145 78,9932 17,497
7 PATCT06 4028,5 5789,1 18,8 4,5243 80,3405 17,758
8 PATCT07 3188,6 4541,8 10,6 4,452 79,5899 17,877 Min(∆P)
9 PATCT08 3190,5 4543,7 10,6 4,6529 80,1487 17,225
10 PATCT09 4489,6 6470,5 18,8 4,4297 79,9412 18,047
11 PATCT10 3649,7 5223,3 14,8 4,3571 79,1712 18,171
12 PATCT11 3651,6 5225,1 14,8 4,5577 79,7138 17,49
Kết luận:
- Qua bảng 4.2 cho thấy, phương án vận hành mạch vòng kín (tất cả các khoá đều đóng) có tổn thất công suất và tổn thất điện áp thấp nhất. Tuy nhiên, ở phương án vận hành mạch vòng kín, dòng ngắn mạch 3 pha chạm đất lớn (34,905 kA)
- Trong 12 phương án vận hành mạch vòng hở thì phương án tái cấu trúc thứ 7 (PATCT07) là có kết quả tổng tổn thất công suất thấp nhất, trong đó tổng tổn thất công suất tác dụng giảm 4,3% so với phương án vận hành hiện tại.
Ngoài ra với phương án tái cấu trúc PATCT07, tổn thất điện áp nút lớn nhất cũng giảm so với phương án vận hành hiện tại (giảm 12,3%). Tuy nhiên, tổn thất điện áp nút lớn nhất lên đến 10,6% tại các nút cuối nguồn tuyến 475CH mặc dù đã được lắp tụ bù công suất phản kháng lớn. Nguyên nhân là do phụ tải tại khu công nghiệp Tân Phú Thạnh tập trung tại vị trí cuối nguồn, xa trạm 110kV Châu Thành.
Vì vậy, để cải thiện điện áp và giảm tổn thất công suất, cần thiết phải xây dựng trạm biến áp 110/22kV tại khu công nghiệp Tân Phú Thạnh.
Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện SAIFI được cải thiện tốt hơn (giảm 0,1575 lần), chỉ số SAIDI và CAIDI tăng không đáng kể.
Dòng ngắn mạch 3 pha iplớn nhất tại thanh cái trụ đầu tuyến là 31,552kA.
Qua kết quả trên, tác giả đề xuất vận hành lưới điện theo phương tái cấu trúc PATCT07 trong thời gian chưa có trạm biến áp 110/22kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh với trạng thái các khoá cụ thể như sau:
+ Máy cắt Kinh Cùng (ký hiệu làK1): đóng (CLOSE) + Máy cắt Rạch Gòi (ký hiệu làK2): mở (OPEN) + Máy cắt Thạnh Hoà (ký hiệu làK3): đóng (CLOSE) + Máy cắt Long Thạnh (ký hiệu làK4): mở (OPEN) + Máy cắt Trường Khánh (ký hiệu làK5): đóng (CLOSE) + Máy cắt Kinh Tây (ký hiệu làK6): đóng (CLOSE) + Máy cắt Cây Dương (ký hiệu làK7): mở (OPEN) + Máy Bà Bái (ký hiệu làK8): đóng (CLOSE)
Hình 4.6 Sơ đồ tái cấu trúc đề xuất vận hành trong thời gian chưa có trạm 110/22kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh
4.6 Khảo sát, tái cấu trúc vận hành lưới điện khi trạm biến áp 110/22kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh vào vận hành:
Cập nhật trạm biến áp 110/22kV (hệ thống) vào sơ đồ khảo sát. Để thoả mãn lưới điện vận hành mạch vòng hở, khoá K3 luôn mở.
Ta có các trường hợp khảo sát sau:
Bảng 4.3 Các phương án tái cấu trúc được khảo sát khi có trạm 110kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh
STT Ký hiệu K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8Trạng thái khoá Ghi chú
1 PAĐVH 0 1 0 0 1 1 1 0 Phương án gần
phương án đang vận hành hiện tại
2 PATCT01 0 1 0 0 1 0 1 1
3 PATCT02 0 1 0 0 1 1 0 1
STT Ký hiệu K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8Trạng thái khoá Ghi chú
4 PATCT03 0 1 0 1 0 0 1 1
5 PATCT04 0 1 0 1 0 1 0 1
6 PATCT05 0 1 0 1 0 1 1 0
7 PATCT06 1 0 0 0 1 0 1 1
8 PATCT07 1 0 0 0 1 1 0 1
9 PATCT08 1 0 0 0 1 1 1 0
10 PATCT09 1 0 0 1 0 0 1 1
11 PATCT10 1 0 0 1 0 1 0 1
12 PATCT11 1 0 0 1 0 1 1 0
Lần lượt thay đổi trạng thái các khoá để khảo sát lần lượt từng phương án tái cấu trúc lưới điện đã được xác định tại mục 4.2. Chạy phần mềm ETAP phân bố công suất, tính ngắn mạch, tính độ tin cậy cung cấp điện lần lượt từng phương án.
Dưới đây là kết quả khảo sát cụ thể cho các phương án:
Bảng 4.4 Kết quả khảo sát khi có trạm 110kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh
STT Phương án mô
phỏng
Kết quả mô phỏng
Ghi chú tổn thấtTổng
côngsuất (kW)
Tổng tổn thất công suất phản kháng (kVar)
Sụtáp nhấtlớn
(%)
Các chỉ số độ tin cậy SAIFI SAIDI CAIDI
1 PAĐVH 1930,7 2681,2 8 4,5842 79,2403 17,286
Phương án đang vận hành
hiện tại 2 PATCT01 2453,3 3458,6 16,1 4,4550 79,4092 17,825
3 PATCT02 1809,7 2502,2 7,3 4,3829 78,6672 17,948 4 PATCT03 2062,2 2879,6 16,1 4,1484 77,9001 18,778
5 PATCT04 1418,6 1923,1 5,5 4,076 77,1385 18,925 Min(∆P)
STT Phương án mô
phỏng
Kết quả mô phỏng
Ghi chú tổn thấtTổng
côngsuất (kW)
Tổng tổn thất công suất phản kháng (kVar)
Sụtáp nhấtlớn
(%)
Các chỉ số độ tin cậy SAIFI SAIDI CAIDI
6 PATCT05 1539,6 2102,2 8 4,2769 77,6964 18,167 7 PATCT06 2833,3 4024,2 18,8 4,4993 80,1853 17,822 8 PATCT07 1993,4 2777 9,1 4,427 79,4348 17,943 9 PATCT08 1995,4 2778,8 8 4,628 79,9927 17,285 10 PATCT09 2442,2 3445,2 18,8 4,1927 78,6762 18,765 11 PATCT10 1602,3 2198 9,1 4,1201 77,9062 18,909 12 PATCT11 1604,3 2199,8 8 4,3207 78,4488 18,157
- Qua bảng 4.4 cho thấy, phương án vận hành mạch vòng kín (tất cả các khoá đều đóng) có tổn thất công suất và tổn thất điện áp thấp nhất. Tuy nhiên, ở phương án vận hành mạch vòng kín, dòng ngắn mạch 3 pha chạm đất lớn (38,88 kA)
- Trong 12 phương án vận hành mạch vòng hở thì phương án tái cấu trúc thứ 4 (PATCT04) là có kết quả tổng tổn thất công suất thấp nhất (P=1,4186MW), thấp hơn 1,34 lần so với phương án hiện tại đang vận hành chưa có trạm 110kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh.
Ngoài ra với phương án tái cấu trúc này, tổn thất điện áp nút lớn nhất cũng giảm so với phương án vận hành hiện tại và nằm trong phạm vi cho phép (5%).
Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện SAIFI được cải thiện tốt hơn (giảm 0,5335 lần), chỉ số SAIDI giảm 2,2778 giờ và CAIDI tăng không đáng kể.
Dòng ngắn mạch 3 pha iplớn nhất tại thanh cái trụ đầu tuyến là 31,552kA.
Kết luận:
Qua kết quả trên, khi trạm 110/22kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh vào vận hành, tác giả đề xuất vận hành lưới điện theo phương tái cấu trúc PATCT04 với trạng thái các khoá cụ thể như sau:
+ Máy cắt Kinh Cùng (ký hiệu làK1): mở (OPEN) + Máy cắt Rạch Gòi (ký hiệu làK2): đóng (CLOSE) + Máy cắt Thạnh Hoà (ký hiệu làK3): mở (OPEN) + Máy cắt Long Thạnh (ký hiệu làK4): đóng (CLOSE) + Máy cắt Trường Khánh (ký hiệu làK5): mở (OPEN) + Máy cắt Kinh Tây (ký hiệu làK6): đóng (CLOSE) + Máy cắt Cây Dương (ký hiệu làK7): mở (OPEN) + Máy Bà Bái (ký hiệu làK8): đóng (CLOSE)
Hình 4.7 Sơ đồ tái cấu trúc đề xuất vận hành khi trạm 110/22kV khu công nghiệp Tân Phú Thạnh vào vận hành