NHẬP TRONG PSS/E
Bảng 18: Bảng dữ liệu máy biến áp ba cuộn dây được nhập trong PSS/E
Bảng 19: Bảng mã nối dây của máy biến áp ba cuộn dây nhập trong PSS/E (Connection Code)
Trong đó:
Winding First, Second, Third lần lượt là ba cuộn dây của máy biến áp. Nonauto transformer: Không phải máy biến áp tự ngẫu.
R-Ground (pu): Điện trở nối đất của máy biến áp. X-Ground (pu): Điện kháng nối đất của máy biến áp.
R-Zero (pu): Điện trở thành phần thứ tự không của các cuộn dây 1,2,3.
X-Zero (pu): Điện kháng thành phần thứ tự không của các cuộn dây 1,2,3
1.7 Chạy chương trình
Để mô phỏng chế độ ngắn mạch trong PSS/E theo tiêu chuẩn IEC thì ta chọn Fault/ IEC 60909 fault calculation (IECS), trên màn hình sẽ xuất hiện bảng sau:
Trên giao diện trên ta cú cỏc lựa chọn sau:
− Lựa chọn dạng sự cố (Select faults to apply): Sự cố ba pha (Three phase fault);
Sự cố một pha chạm đất (Line to Ground (LG) fault); Sự cố hai pha chạm đất (Line Line to Ground (LLG) fault; Sự cố hai pha (Line to Line (LL) fault);
Line Out (LOUT) fault; Line End (LEND) fault.
− Lựa chọn cỏc dũng đưa ra (Ouput option): Toàn bộ cỏc dũng sự cố (Total fault current).
− Vị trí ngắn mạch (Fault location): Thanh cái của lưới (network bus);
Thanh cái có điện áp thấp của trạm biến áp (LV bus of Power Station Unit (PSU));
Máy biến áp tự ngẫu có nối với thanh cái có điện áp thấp của trạm biến áp(Aux. Transformer (connected to PSU) LV bus).
− Lựa chọn thiết bị bù (Shunt option):
Đặt bù bằng không ở thứ tự thuận (Set shunts to zero in pos. Sequence); Đặt bù bằng không trong tất cả các thứ tự (Set shunts to zero in all. Sequence);
Cho phép giá trị bù không đổi (leave shunts unchanged).
− Lựa chọn hệ số điện áp c (Select voltage factor c): Theo cỏc dũng sự cố lớn nhất (Maximum fault currents); Theo cỏc dũng sự cố nhỏ nhất (Minimum fault currents); Tùy chọn giá trị điện áp (Specified).
− Lựa chọn các thanh cái sự cố (Select): Tất cả các thanh cái (All buses);
Một hay một số thanh cái trong lưới làm thành một nhóm theo tiêu chuẩn nào đó: cùng khu vực, cùng cấp điện áp, cùng chủ sở hữu…(Select bus subsystem);
Chọn trực tiếp các thanh cái mong muốn (The following buses).
Trong đó:
SCMVA: Công suất ngắn mạch. Sym I''
k rms: Dòng ngắn mạch hiệu dụng đối xứng ban đầu. ip(B): Dòng điện đỉnh ở pha B.
ip(C): Dòng điện đỉnh ở pha C.
DC Ib: Dòng cắt ngắn mạch một chiều. Sym Ib: Dòng cắt ngắn mạch đối xứng.
Asym Ib: Dòng cắt ngắn mạch không đối xứng.
Ở trong bài này ta sẽ xét đến hai loại ngắn mạch đó là ngắn mạch đối xứng và ngắn mạch không đối xứng. Trong chế độ ngắn mạch đối xứng ta chọn ngắn mạch ba pha (Three phase fault) còn ngắn mạch không đối xứng ta chọn ngắn mạch một pha chạm đất (Line to Ground (LG) fault) và ngắn mạch hai pha (Line to Line (LL) fault) .
Bảng 20: Bảng kết quả khi cho ngắn mạch ba pha khi có R Sự cố tại NÚT SCMVA Sym I'' k rms ip(B) ip(C) DC Ib Sym Ib Asym Ib
/I/ AN(I) /I/ /I/ /I/ /I/ /I/
MVA Ampe Độ Ampe Ampe Ampe Ampe Ampe
1 24454.43 37154.7 -84.40 91964.4 97829.8 2546.2 23809.3 23945.1 2 5934.88 31150.0 -85.54 79095.0 80926.1 12282.7 26750.1 29435.2 3 3654.93 19183.4 -81.53 44676.3 45193.6 1355.9 17383.7 17436.5 4 3040.17 15956.7 -80.27 36235.8 36570.8 2621.8 14751.7 14982.9 5 6175.27 32411.8 -85.32 81899.6 84350.4 4293.3 26096.0 26446.8 6 403.78 23312.0 -87.11 61398.3 60542.7 10189.4 20113.5 22547.2 7 324.93 18759.9 -78.22 47114.5 40827.0 147.7 16243.1 16243.8 8 704.11 13550.6 -88.44 36850.8 36941.5 9243.9 13520.4 16378.4 31 1256.98 72572.0 -87.25 191782.4 189564.6 28154.6 63814.6 69749.5 41 1851.97 50916.0 -87.95 136837.0 132280.2 39760.3 41708.2 57623.4
Bảng 21: Bảng kết quả khi cho ngắn mạch một pha chạm đất khi có R Sự cố tại NÚT SCMVA Sym I'' k rms ip(B) ip(C) DC Ib Sym Ib Asym Ib
/I/ AN(I) /I/ /I/ /I/ /I/ /I/
MVA Ampe Độ Ampe Ampe Ampe Ampe Ampe
1 13987.63 21252.0 -82.59 50591.1 55987.9 517.2 19604.3 19611.1 2 1792.64 9408.9 -80.23 21353.4 23508.6 610.6 9060.4 9080.9 3 1516.97 7962.0 -80.34 18106.0 19521.9 715.1 7775.8 7808.6 4 1404.65 7372.5 -80.72 16892.9 17977.4 2085.4 7258.9 7552.5 5 2210.85 11604.0 -81.34 26924.6 30587.8 1132.3 10964.4 11022.7 6 24.56 1418.1 -87.58 3777.2 3775.2 544.3 1418.1 1519.0 7 0.00 0.0 0.00 0.1 0.1 0.0 0.0 0.0 8 0.00 0.0 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 31 894.02 51616.4 -87.84 138352.5 135455.5 24585.5 48833.7 54673.4 41 1490.30 40972.7 -88.77 112353.5 107151.1 38344.0 38493.7 54332.6
1.8 Ảnh hưởng của tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch
Trong phần này chúng ta xét ảnh hưởng của tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch R lờn dũng ngắn mạch khi xảy ra ngắn mạch tại cỏc nỳt trong hệ thống. Tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch được mắc tại máy biến áp T1;
Trong PSS/E ta làm như sau: Ta mở lại file.sav rồi loại bỏ cuộn kháng tại T1 bằng cách cho giá trị XG trong máy biến áp T1 bằng 0 như hình vẽ sau:
Sau đó cho chương trình chạy để lấy kết quả ngắn mạch ba pha (Three phase fault), một pha chạm đất (Line to Ground (LG)fault), và ngắn mạch hai pha chạm đất (Line Line to Ground (LLG) fault) khi khụng có R.
1.8.1 Ngắn mạch 3 pha
Bảng 22: Bảng kết quả ngắn mạch 3 pha khi có tổng trở R hạn chế dòng ngắn mạch và khi không có R
Sự cố tại NÚT
SCMVA Sym I''k rms ip(B) ip(C) DC Ib Sym Ib Asym Ib
/I/ AN(I) /I/ /I/ /I/ /I/ /I/
MVA Ampe Độ Ampe Ampe Ampe Ampe Ampe
1 Có R 24454.43 37154.7 -84.40 91964.4 97829.8 2546.2 23809.3 23945.1 Không R 24454.43 37154.7 -84.40 91964.4 97829.8 2546.2 23809.3 23945.1 2 Có R 5934.88 31150.0 -85.54 79095.0 80926.1 12282.7 26750.1 29435.2 Không R 5934.88 31150.0 -85.54 79095.0 80926.1 12282.7 26750.1 29435.2 3 Có R 3654.93 19183.4 -81.53 44676.3 45193.6 1355.9 17383.7 17436.5 Không R 3654.93 19183.4 -81.53 44676.3 45193.6 1355.9 17383.7 17436.5 4 Có R 3040.17 15956.7 -80.27 36235.8 36570.8 2621.8 14751.7 14982.9 Không R 3040.17 15956.7 -80.27 36235.8 36570.8 2621.8 14751.7 14982.9 5 Không RCó R 6175.276175.27 32411.832411.8 -85.32-85.32 81899.681899.6 84350.484350.4 4293.34293.3 26096.026096.0 26446.826446.8 6 Không RCó R 403.78403.78 23312.023312.0 -87.11-87.11 61398.361398.3 60542.760542.7 10189.410189.4 20113.520113.5 22547.222547.2 7 Không RCó R 324.93324.93 18759.918759.9 -78.22-78.22 47114.547114.5 40827.040827.0 147.7147.7 16243.116243.1 16243.816243.8 8 Không RCó R 704.11704.11 13550.613550.6 -88.44-88.44 36850.836850.8 36941.536941.5 9243.99243.9 13520.413520.4 16378.416378.4 31 Có R 1256.98 72572.0 -87.25 191782.4 189564.6 28154.6 63814.6 69749.5 Không R 1256.98 72572.0 -87.25 191782.4 189564.6 28154.6 63814.6 69749.5 41 Có R 1851.97 50916.0 -87.95 136837.0 132280.2 39760.3 41708.2 57623.4 Không R 1851.97 50916.0 -87.95 136837.0 132280.2 39760.3 41708.2 57623.4
NHẬN XÉT:
Theo kết quả mô phỏng sự cố 3 pha của lưới điện thì tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch R được đặt tại T1 không có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch 3 pha trên tất cả các nút của lưới. Điều này là hợp lý vì tổng trở này được mắc tại trung tính của máy biến áp và chỉ có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch không đối xứng còn sự cố ngắn mạch 3 pha là sự cố đối xứng nên không có tác dụng.
1.8.2 Ngắn mạch 1 pha chạm đất
Bảng 23: Bảng kết quả ngắn mạch 1 pha chạm đất khi có tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch và khi không có R
Sự cố tại NÚT
SCMVA Sym I''k rms ip(B) ip(C) DC Ib Sym Ib Asym Ib
/I/ AN(I) /I/ /I/ /I/ /I/ /I/
MVA Ampe Độ Ampe Ampe Ampe Ampe Ampe
1 Có R 13987.63 21252.0 -82.59 50591.1 55987.9 517.2 19604.3 19611.1 Không R 13987.63 21252.0 -82.59 50591.1 55987.9 517.2 19604.3 19611.1 2 Có R 1792.64 9408.9 -80.23 21353.4 23508.6 610.6 9060.4 9080.9 Không R 2153.00 11300.3 -80.73 25896.6 27633.2 293.8 11060.7 11064.6 Độ giảm (%) 16.74 16.74 0.62 17.54 14.93 -107.83 18.08 17.93 3 Có R 1516.97 7962.0 -80.34 18106.0 19521.9 715.1 7775.8 7808.6 Không R 1893.04 9935.9 -80.92 22859.4 23916.1 375.4 9832.8 9840.0 Độ giảm (%) 19.87 19.87 0.72 20.79 18.37 -90.49 20.92 20.64 4 Có R 1404.65 7372.5 -80.72 16892.9 17977.4 2085.4 7258.9 7552.5 Không R 2024.74 10627.1 -82.30 25145.6 25948.7 2523.2 10581.2 10877.8 Độ giảm (%) 30.63 30.63 1.92 32.82 30.72 17.35 31.40 30.57 5 Có R 2210.85 11604.0 -81.34 26924.6 30587.8 1132.3 10964.4 11022.7 Không R 2737.23 14366.7 -82.18 33910.2 37196.6 595.9 13849.1 13861.9 Độ giảm (%) 19.23 19.23 1.02 20.60 17.77 -90.02 20.83 20.48 6 Có R 24.56 1418.1 -87.58 3777.2 3775.2 544.3 1418.1 1519.0
Không R 24.56 1418.1 -87.58 3777.2 3775.2 544.3 1418.1 1519.0 7 Không RCó R 0.000.00 0.00.0 0.000.00 0.10.1 0.10.1 0.00.0 0.00.0 0.00.0 8 Không RCó R 0.000.00 0.00.0 0.000.00 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 31 Không RCó R 894.02894.02 51616.451616.4 -87.84-87.84 138352.5138352.5 135455.5135455.5 24585.524585.5 48833.748833.7 54673.454673.4 41 Có R 1490.30 40972.7 -88.77 112353.5 107151.1 38344.0 38493.7 54332.6 Không R 1490.30 40972.7 -88.77 112353.5 107151.1 38344.0 38493.7 54332.6
NHẬN XÉT:
Theo kết quả mô phỏng thì ta thấy khi ngắn mạch 1 pha chạm đất điện trở R mắc tại trung tính của máy biến áp T1 có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch khi xảy ra ngắn mạch tại cỏc nỳt 2, 3, 4, và 5. Nó có thể giảm dòng ngắn mạch từ nhỏ nhất là 14,93% tới lớn nhất 32,82% nhưng không có tác dụng tại cỏc nỳt khỏc vỡ:
Cuộn kháng có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch không đối xứng và ngắn mạch 1 pha chạm đất là ngắn mạch không đối xứng nên điện trở hạn chế dòng ngắn mạch có tác động lờn cỏc giá trị của cỏc dũng ngắn mạch.
Cỏc nút 2,3,4 và 5 đều thuộc cấp điện áp 110kV, có trung tính nối đất nên khi xảy ra ngắn mạch chạm đất ở cỏc nỳt này thỡ dũng ngắn mạch sẽ ảnh hưởng tới T1 và khi đó giá trị của cỏc dũng ngắn mạch sẽ thay đổi dưới tác động của cuộn kháng hạn chế dòng ngắn mạch.
1.8.3 Ngắn mạch 2 pha chạm đất
Bảng 24: Bảng kết quả ngắn mạch 2 pha chạm đất khi có tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch và khi không có R
Sự cố tại NÚT
SCMVA Sym I''k rms ip(B) ip(C) DC Ib Sym Ib Asym Ib
/I/ AN(I) /I/ /I/ /I/ /I/ /I/
MVA Ampe Độ Ampe Ampe Ampe Ampe Ampe
1 Có R 9792.14 14877.6 98.14 36583.7 39176.8 889.4 14133.9 14161.9 Không R 9792.14 14877.6 98.14 36583.7 39176.8 889.4 14133.9 14161.9 2 Có R 1062.11 5574.7 100.64 14042.3 14443.0 1446.9 5526.5 5712.7 Không R 1397.83 7336.7 100.41 18445.4 18942.9 1837.4 7309.0 7536.4 Độ giảm (%) 24.01 24.01 -0.22 23.87 23.75 21.25 24.38 24.19 3 Có R 965.64 5068.3 99.89 11775.1 11990.5 190.9 5043.1 5046.7 Không R 1391.69 7304.5 99.32 16977.2 17247.1 256.0 7294.6 7299.0 Độ giảm (%) 30.61 30.61 -0.57 30.64 30.47 25.42 30.86 30.85 4 Có R 926.54 4863.1 98.99 11057.7 11235.1 293.4 4850.8 4859.7 Không R 1812.26 9511.9 96.09 21858.9 22180.9 753.1 9508.5 9538.2 Độ giảm (%) 48.87 48.87 -3.01 49.41 49.34 61.04 48.98 49.05 5 Có R 1356.44 7119.5 99.43 17856.5 18546.6 830.3 6990.3 7039.4 Không R 1899.65 9970.6 98.68 24980.6 25907.6 1107.7 9855.3 9917.3 Độ giảm (%) 28.59 28.59 -0.76 28.51 28.41 25.04 29.07 29.01 6 Có R 3.96 228.8 92.13 599.0 591.6 87.7 228.8 245.0 Không R 3.96 228.8 92.13 599.0 591.6 87.7 228.8 245.0 7 Có R 0.00 0.0 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Không R 0.00 0.0 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 8 Không RCó R 0.000.00 0.00.0 0.000.00 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 31 Có R 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Không R 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
41 Có R 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
NHẬN XÉT
Tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch R có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch không đối xứng, khi xảy ra sự cố hai pha chạm đất tại cỏc Nỳt 2, 3, 4, và 5 hạn chế lớn nhất lên tới 49,41% trong khi hạn chế dòng ngắn mạch khi sảy ra sự cố 1 pha chạm đất lớn nhất là 32,82%, như vậy ta thấy tổng trở hạn chế dòng ngắn mạch có tác dụng trong hạn chế dòng sự cố hai pha chạm đất hơn là hạn chế dòng ngắn mạch trong sự cố một pha chạm đất.
KẾT LUẬN CHUNG
Trong đồ án này trước hết là đã giới thiệu được một cách khái quát về phần mềm PSS/E sau là ứng dụng của PSS/E tính toán chế độ xác lập và sự cố ngắn mạch của lưới điện theo tiêu chuẩn IEC.
Ở đồ án này ta đã đưa ra được:
Mục đích sử dụng, các tính toán phục vụ cho ngành điện, cách cài đặt và tạo một chế độ làm việc cho hệ thống của PSS/E;
Cách chuyển các thông số của hệ thống sang hệ đơn vị tương đối; Cách nhập dữ liệu các phần tử vào PSS/E.
Cách chạy chương trình và đọc các kết quả thu được theo PSS/E.
Chế độ xác lập là chế độ làm việc lâu dài của hệ thống nên việc giải bài toán chế độ xác lập của một lưới điện là rất quan trọng. Nú giỳp chọn dây dẫn thiết bị và kiểm tra tình hình làm việc của các thiết bị.
Chế độ sự cố nhất là ngắn mạch đối với một hệ thống điện nói chung là rất nguy hiểm. Vì vậy, việc tính toán thiết kế, chọn các thiết bị với các thông số phù hợp để hạn chế sự cố là vô cùng quan trọng và cần thiết. Ứng dụng PSS/E để tính toán lưới điện ở chế độ xác lập và chế độ sự cố. Ở đây, ta đi sâu tìm hiểu về sự cố ngắn mạch trong hệ thống và cách tính toán các đại lượng đặc trưng của dòng ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909.
Với những ứng dụng của PSS/E như vậy, ta thấy PSS/E là một phần mềm chuyên ngành mô phỏng rất hữu ích cho việc tính toán và quy hoạch một hệ thống điện. Vậy nên cần đi sâu vào nghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng của chương trình để áp dụng cho thực tế hệ thống điện nước ta. Do khả năng và kiến thức của em còn hạn hẹp nên trong đồ án chưa nêu hết được nhiều ứng dụng khác nữa của chương trình. Em mong nhận được sự góp ý, nhận xột,bổ sung của các thầy cô để đồ án và kiến thức của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1] Nguyễn Thế Thắng, Phương Xuân Nhàn, Lê Văn Bảng, Nguyễn Bình Thành, "Cơ Sở Lý Thuyết Mạch", Nhà xuất bản ĐH&THCN, 1972.
[2] PGS.TS Phạm Văn Hòa, ThS. Phạm Ngọc Hùng, "Thiết kế phần điện và
trạm biến áp trong nhà máy điện", Nhà xuất bản KH&KT, 2006
[3] Phòng Phương Thức - Trung tâm điều độ HTĐ Quốc Gia, "Tài liệu
hướng dẫn sử dụng chương trình PSSđE"
[4] PGS.TS Phạm Văn Hòa, "Ngắn mạch và đứt dây trong Hệ thống điện", Nhà xuất bản KH&KT, 2006
Tiếng Anh:
[1] Dr. Frank Mercede, "PSSđE Power Flow Analysis", IEEE 14-bus Test
System July 5, 2010.
[2] International Electrotechnical Commission, IEC 60909. [3] Hadi Sadat, Power System Analysis, Mc Graw-Hill, 1999 [4] Siemens: PSSđE version 32: Help
LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người hiện nay. Với mỗi đất nước thì sự phát triển của ngành điện là tiền đề cho sự phát triển của các ngành khác.
Với một nước đang trên đà phát triển như nước ta thì nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao nên việc đảm bảo sản xuất cung cấp điện năng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng là một vấn đề rất quan trọng. Hệ thống điện ngày càng được mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm, vì vậy cần phải chú trọng tới việc tính toán, thiết kế hợp lí lưới điện, lựa chọn các thiết bị điện với thông số phù hợp để hạn chế