Bài giảng hệ thống điện tổng quan hệ thống điện TS trương việt anh

TỔNG QUAN - HỆ THỐNG
ĐIỆN

TRÌNH BÀY
TS. TRƯƠNG VIỆT ANH


HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?
Đường dây
Máy phát điện

S = UI
I
Phụ tải

Đường dây
Máy phát điện
Phụ tải

Quá tốn chi phí kim lọai màu do phải tăng tiết diện dây dẫn


HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?
Đường dây
Máy phát điện

S = UI
Chiều dài đường dây

NMĐ ở gần tải được đưa ra xa phụ tải vi:
+ Ô nhiễm môi trường

+ Gần nguồn nguyên liệu (Gió, mặt trời, nhiên liệu hóa thạch)
+ Nơi xây dựng được thủy điện
+ Nơi xây được NMĐ hạt nhân

Sụt áp tăng
Tổn thất công suất tăng

Phụ tải


HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?
Đường dây

S = UI

Máy phát điện
Phụ tải

MBA tăng áp

Đường dây

MBA giảm áp

Máy phát điện
Phụ tải

U

⇒ I ⇒ ∆U và ∆P ,∆Q

⇒ Chi phí cách điện

Lựa chọn
U phù hợp


HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?
Đường dây

Nhiều đường dây

S = UI

Máy phát điện
Phụ tải

Các nhà máy điện

Mạng điện
Các trạm tăng áp
Các trạm giảm áp
Các khóa điện
Các trạm bù

Các phụ tải tiêu thụ

Nhiều phụ tải

Nhiều NMĐ

HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?
Tập hợp tất cả các:


Phụ tải



Nhà máy điện



Đường dây


Truyền tải : trạm tăng, giảm áp, TBĐC, thiết bị bù, thiết bị
điều khiển cưỡng bức dòng công suất đường dây



Phân phối : trạm hạ áp, TBĐC, thiết bị bù, đường dây



Các thiết bị bảo vệ đường dây, trạm…: Chống quá áp



Các thiết bị điều khiển TBĐC: vận hành HTĐ

SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ


SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ


SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ
Nâng điện áp để nâng cao công suất chuyên tải và khả
năng truyền tải đi xa
Giảm điện áp làm việc của lưới điện khi cung cấp điện cho
phụ tải.
Xác định điện áp làm việc hợp lý cho đường dây
Liên kết các đường dây, nguồn điện và phụ tải để đảm bảo
tin cậy cung cấp điện
Xây dựng lưới điện quốc gia nhằm vận hành kinh tế và
nâng cao độ tin cậy


SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ


ĐẶC ĐIỂM CỦA HTĐ
Được sản xuất, phân phối và biến đổi thành các dạng
năng lượng khác trong cùng 1 thời điểm


Không dự trữ được



Toàn thể các phần tử trong HTĐ là 1 hệ thống nhất



Tổng năng lượng phát = tổng năng lượng tiêu thụ

Các quá trình quá độ xảy ra nhanh chóng
Gắn liền với sự phát triển của công nghiệp, sinh hoạt,
thông tin, giao thông…


Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện



Chất lượng điện năng



Công suất dự trữ của HTĐ phải hợp lý


Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC
ĐIỂM

Không thể dự trữ sản phẩn điện năng được:


Khi thiếu hụt nguồn phát ⇒ phải có nguồn phát dự phòng



Khi thiếu hụt tải ⇒ sẽ không tận dụng được toàn bộ công suất
chuyên tải của các thiết bị nếu như không có các TB điều khiển
trên HTĐ



Khi công suất phát giảm thì công suất tải sẽ tự động giảm theo
và ngược lại ⇒ chất lượng điện năng

Đặc điểm này ảnh hưởng nghiêm trọng đến công tác
thiết kế, qui họach nguồn và lưới


Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC
ĐIỂM

Quá trình quá độ xảy ra nhanh chóng


Phải sử dụng các thiết bị tự động đặc biệt tác động nhanh để
các quá trình quá độ diễn ra trong phạm vi cho phép



Chỉnh định các TB tự động, bảo vệ chống quá áp, bảo vệ
relay… phải xem xét HTĐ như 1 cơ cấu duy nhất

Đặc điểm này cho thấy việc áp dụng tự động hóa trong
HTĐ rất cần thiết và đa dạng về chủng loại và số lượng


Điều khiển trạm biến áp, nhà máy điện, TBĐC trong HTĐ…



Phát triển hệ thống giám sát thông số trạng thái (SCADA)


Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC
ĐIỂM

Gắn liền với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân


Sự phát triển nguồn và lưới phải theo kịp với mức tăn trưởng
hàng năm. (khỏang 1.3-1.5 GDP)



Nếu không thỏa mãn thì ch1nh ngành năng lượng sẽ kìm hãm
sự phát triển của đất nước



Mức tiêu thụ điện năng/đầu người là chỉ tiêu đánh giá chất
lượng cuộc sống

Đặc điểm này cho thấy việc phát triển HTĐ phải nhịp
nhàng với đà tăng trưởng nền kinh tế


Dự báo phụ tải và qui hoạch HTĐ cực kỳ quan trọng



Thúc đầy ngành kỹ thuật điện phát triển công nghệ mới


LIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI
NHAU
Giảm được dự trữ tổng về công suất

HTĐ1

AC

HVDC

HTĐ2

Nâng cao tính hiệu quả của các nhà máy
thủy điện trong các HTĐ (công suất và
năng lượng)
Giảm được đỉnh phụ tải tổng, phẳng hoá
ĐTPT
Hỗ trợ công suất phát và tiêu thụ tại các

HTĐ khác nhau


Theo mùa. (đặc biệt là thủy điện)



Khi sửa chữa thiết bị của 1 HTĐ nào đó


LIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI
NHAU
Những lưu ý khi liên kết các HTĐ với nhau thì Công
suất liên lạc giữa các HTĐ


Không quá lớn để đảm bảo sự thay đổi chế độ của HTĐ
này không ảnh hưởng đến HTĐ khác



Đảm bảo cân bằng công suất ở các HTĐ khi cần cô lập
chúng



Tự động điều chỉnh tần số trong HTĐ có liên kết sẽ ảnh
hưởng đến công suất liên lạc

ĐIỀU KHIỂN TRONG HTĐ
Điều khiển HTĐ tập trung và phân rã.


ĐK Tập trung: Ở trung tập điều độ quốc gia sẽ quyết định từng thông
số trạng thái của mọi nút có trong lưới truyền tải



ĐK Phân rã: Trung tâm điều độ quốc gia chỉ quan tâm đến điều kiện
biên của các HTĐ với nhau

Tuân thủ nguyên tác điều khiển học:


Có thông tin đầy đủ về trạng thái của HTĐ (nút, nhánh, U,δ,P,Q)



Gia công nhanh số liệu để có các quyết định trong điều khiển tối ưu



Truyền nhanh mệnh lệnh và không sai lệch đến TB điều khiển (trạm,
nhà máy, TBĐC được điều khiển từ xa)



Có khả năng nhận tín hiệu phản hồi và hiệu chỉnh được tín hiệu



Ghi lại và phân tích các trạng thái để tích lũy kinh nghiệp – tự học



Dự đoán và qui hoạch HTĐ


TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ
Điều chỉnh tần số và phân bố P giữa các NMĐ (TĐ và NĐ)
Điều chỉnh U tại các nút chính và phân bố Q trong HTĐ
Xác lập và duy trì Pdự trữ bằng cách thứ tự, thờ điểm đóng cắt
các tổ máy trong các NMĐ
Thay đổi sơ đồ vận hành của HTĐ (lưới và NMĐ) để giảm In
và đảm bảo sự làm việc ổn định của HTĐ
Lên lịch sửa chữa và phương án vận hành sửa chữa các TB
quan trọng trong HTĐ
Đề phòng và giải quyết sự cố trong HTĐ
Giải quyết các sự cố nghiêm trọng làm mất điện của 1 bộ
phận hộ tiêu thụ


CÁC BÀI TOÁN TRONG
HTĐ
Các bài toán chế độ xác lập
Các bài toán chế độ quá độ
Các bài toán thiết kế – qui hoạch

CHẾ ĐỘ XÁC LẬP
Chế độ xác lập : chế độ làm việc lâu dài và ổn định
của HTĐ. Các nghiên cứu gồm:


Xác định trạng thái vận hành của HTĐ



Vận hành tối ưu HTĐ



Dự báo phụ tải trong nhiều khoảng thời gian khác nhau



Tính toán khả năng chịu đựng của HTĐ trong thời gian lâu
dài trong các tình huống vận hành.



Tính toán ngắn mạch ở các cấu trúc vận hành, đảm bảo khả
năng chịu đựng của TB, khả năng ổn định HTĐ



Chỉnh định Relay bảo vệ các phần tử trong HTĐ

CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ
Chế độ quá độ: là khoảng thời gian HTĐ chuyển từ
chế độ xác lập thứ i sang chế độ xác lập thứ i+1. Các
nghiên cứu gồm


Tính toán ổn định động



Phục vụ các bài toán tính cách điện của thiết bị điện, vật liệu
cách điện của đường dây và cáp ngầm



Nghiên cứu sự ảnh hưởng của xung sét lên HTĐ



Nghiên cứu sự ảnh hưởng của việc đóng cắt các thiết bị như
MC đường dây, tụ bù, MBA, phụ tải có công suất lớn trong
THĐ.



Chỉnh định Relay bảo vệ các phần tử trong HTĐ


BÀI TOÁN THIẾT KẾ
Bài toán thiết kế: Thực chất là bài toán vận hành ở

tương lai. Các nghiên cứu tập trung vào:


Dự báo phụ tải trong thời gian dài để đảm bảo việc cân bằng
công suất



Qui hoạch nguồn : xác định vị trí tối ưu, loại năng lượng sơ
cấp, đặc điểm NMĐ



Qui hoạch HTĐ và mở rộng HTĐ để đảm bảo không gian
vận hành tối ưu trong tương lai.



Tính toán kiểm tra độ tin cậy, tính kinh tế của THĐ và đảm
bảo chất lượng điện năng



Lựa chọn thiết bị và vật tư trên HTĐ.


MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG
ĐIỆN
Hệ thống điện chỉ có các tính chất sau:


Duy nhất, đắt tiền



Khi hư hỏng gây hậu quả về kinh tế, xã hội nghiêm trọng

Dùng để xây dựng một phòng thí nghiệm ảo chuyên nghiên
cứu xác định các thông số cho các bài toán vận hành, thiết kế,
qui hoạch hệ thống …
Các mô hình được ứng dụng


Mô hình vật lý



Mô hình tương tự



Mô hình toán học

Chủ yếu là mô hình toán học vì rẻ tiền


PHẦN MỀM MÔ PHỎNG
HTĐ
POWERWORLD

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG
HTĐ
PSS/ADEPT