Nghiên cứu quá trình quá độ và tính toán chế độ xác lập khi đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện trung áp Công ty Điện lực Thủ Đức
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.22 MB, 82 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN NHẬT DUY KHANH
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ
VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP KHI ĐÓNG, CẤT
MẠCH VÒNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỦ ĐỨC
TRANSIENT AND STEADY STATE ANALYSIS OF
LOOP SWITCHING IN THE MV DISTRIBUTION
NETWORK OF THU DUC POWER COMPANY
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. NGUYỄN VĂN LIÊM
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhật xét 2: PGS.TS. NGUYỄN THANH PHƯONG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 31 tháng 08 năm 2019
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS. NGUYỄN VĂN NHỜ
2. PGS. TS. NGUYỄN VĂN LIÊM
3. PGS. TS. NGUYỄN THANH PHƯONG
4. TS. HỒ VĂN HIẾN
5. TS. NGUYỄN PHỦC KHẢI
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG
TRƯỞNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Nhật Duy Khanh .................... MSHV: 1670806 ...................
Ngày tháng năm sinh: 02/02/1980 .................................... Nơi sinh: Đồng Nai.................
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện (60520202) ........................ Khóa: 2016 .............................
I.
TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quá trình quá độ và tính toán chế độ xác lập khi đóng,
cắt mạch vòng trên lưới điện trung áp Công ty Điện lực Thủ Đức
II.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tổng quan về lưới điện và tình hình vận hành lưới điện tại Công ty Điện lực Thủ
Đức, Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh
- Cơ sở nghiên cứu về quá trinh quá độ và tính toán xác lập khi thực hiện đóng,
cắt mạch vòng lưới điện trung áp
- Nghiên cứu phần mềm ứng dụng PSS/ADEPT và EMTP
- Thực hiện mô phỏng và phân tích quá trình quá độ, tính toán chế độ xác lập trên
tuyến dây trung áp hiện hữu Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý
- Đánh giá các thông số vận hành lưới điện ở chế độ xác lập và quá độ khi đóng
cắt mạch vòng với thông số kỹ thuật của lưới điện hiện hữu
- Đe xuất các giải pháp trong thiết kế và vận hành lưới điện
III.
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 08/04/2019
IV.
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/08/2018
V.
CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Phạm Đình Anh Khôi
CÁN Bộ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
CHỦ NHIỆM Bộ MÔN
(Họ tên và chữ ký)
TRƯỞNG KHOA
(Họ tên và chữ ký)
Lòi cảm ơn
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến giảng viên huớng dẫn PGS.
TS. Phạm Đình Anh Khôi. Xin cám ơn thầy đã tận tình giúp đỡ, cung cấp nhiều tài liệu và
kinh nghiệm quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Xin cám ơn tập thể thầy cô bộ môn Hệ thống điện, khoa Điện -Điện Tử đã truyền
đạt những bài học quý giá trong những năm tháng học đại học và cao học để học viên có
nền tảng kiến thức quý giá thực hiện luận văn.
Xin cám ơn Ban Giám Đốc và bạn bè đồng nghiệp Công ty Điện lực Thủ Đức đã
giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Xin
cám ơn gia đình và những nguời thân đã luôn bên cạnh, tạo nhiều điều kiện cho tôi trong
suốt quá trình học tập.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019
Nguời thực hiện
Tóm tắt luận văn
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn tập trung nghiên cứu quá trình quá độ và tính toán các thông số hệ thống
điện khi đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp trên địa bàn Công ty Điện lực Thủ Đức.
Thông qua các thông số vận hành thông qua các phần mềm mô phỏng như
PSS/ADEPT và EMTP, thực hiện đánh giá hiện trạng vận hành lưới điện của Công ty Điện
lực Thủ Đức và đề xuất các giải pháp để đảm bảo vận hành an toàn trong quá trình thực
hiện đóng kết mạch vòng lưới điện.
ABSTRACT
In order to increase efficiency without reducing reliability and security, this thesis
will approach for transient and steady state analysis of loop switching in Thu Due Power
Company medium voltage network.
By using some simultaneous software such as PSS/ADEPT and EMTP, the steady
current and surge current due to closing or opening loop distribution feeders are calculated.
From the result, this thesis will revaluate the distribution power system in Thu Due Power
Company and propose solutions for design, operations.
Keywords: distribution network; closing loop; angle changing; steady-state current;
surge current
Lòi cam đoan
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thục và chua từng đuợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Nguyễn Nhật Duy Khanh
Mục lục ______________________________________________________________________
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU........................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ......................................................................................................... 1
2. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
3. Mục đích nghiên cứu ......................................................................................... 2
3.1. Mục tiêu tổng quát .......................................................................................... 2
3.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................... 2
4. ...............................................................................................................
Đối tuợng và phạm vi nghiên cứu: ........................................................................ 3
5. Phuong pháp nghiên cứu ................................................................................... 3
6. Bố cục luận văn ................................................................................................. 3
CHƯƠNG 1 ...................................................................................................................... 5
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY ĐIỆN Lực THỦ ĐỨC ................................... 5
1.2. TÔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN QUẢN LÝ ................................................ 5
1.3. TÔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ THựC HIỆN
ĐÓNG CẮT MẠCH VÒNG TRUNG ÁP ........................................................................ 8
CHƯƠNG II .................................................................................................................... 13
2.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN ..................................................................... 13
2.2. Cơ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ VÀ TÍNH
TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ............................................................................................ 21
1.3. GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN ............. 30
CHƯƠNG III .................................................................................................................. 51
3.1. .............................................................................................................
HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN VÀ BÀI TOÁN MÔ PHỎNG ..................................... 51
3.2. .............................................................................................................
TUYẾN DÂY NHẬN ĐIỆN CÙNG 01 MBA CỦA TRẠM 11OKV .................. 52
3.3. .............................................................................................................
TUYẾN DÂY NHẬN ĐIỆN KHÁC MBA CỦA TRẠM 110KV ........................ 59
3.4. NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ..................... 64
CHƯƠNG IV .................................................................................................................. 66
4.1. .............................................................................................................
HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN VÀ PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG .................................. 66
4.2. .............................................................................................................
MÔ TẢ TUYẾN DÂY TRUNG ÁP VÀ MÔ PHỎNG TRÊN EMTP ................. 66
4.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN EMTP ....................................................... 72
Mục lục
5.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ................................................................................ 78
5.3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 82
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 84
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ............................................................................................ 91
Danh mục các từ viết tắt
DANH MỤC CÁC TỪVIÉT TẮT
EVNHCMC
PC Thủ Đức
SCADA
: Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh
: Công ty Điện lực Thủ Đức
: Supervisory Control And Data Acquition - Hệ thống điều
khiển giám sát và thu thập dữ liệu
SAIFI
: Tần suất mất điện bình quân hệ thống trong năm
SAIDI
: Thời gian mất điện bình quân hệ thống trong năm
PSS/ADEPT
: Power System Simulator/Advanced Distribution
Engineering Productivity Tool
EMTP
MBA
: Electromagetic Transients Program
: Máy biến áp
Danh mục các hình
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình
1.1 Biểu đồ phụ tải điển hình 1 ngày tại PC Thủ Đức
1.2 Sơ đồ nối điện chính trạm trung gian 110/22kV
Hình
1.3 Sơ đồ kết luới một tuyến dây trung áp điển hình
Hình
1.4 Sơ đồ đóng kết mạch vòng 02 tuyến dây trung áp
Hình
1.5 Phân loại đóng kết mạch vòng trung áp
2.1 Mô hình hệ thống điện
Hình
Hình
Hình 2.2: Sơ đồ thay thế máy phát điện
Hình 2.3: Mô hình đuờng dây ngắn
Hình 2.4: Mô hình đuờng dây trung bình
Hình 2.5: Mô hình máy biến áp 2 cuộn dây
Hình 2.6: Mô hình máy biến áp 2 cuộn dây giản đơn
Hình 2.7: Mô hình máy biến áp 3 cuộn dây
Hình 2.8: Sơ đồ mạng điện hở
Hình 2.9: Sơ đồ mạng điện với nguồn 2 nguồn cung cấp với điện áp bằng
nhau
Hình 2.10 Sơ đồ mạch điện RL
Hình 2.11 Dòng điện quá độ trong mạch R-L
Hình 2.12 Sơ đồ mạch điện RC
Hình 2.13 Điện áp quá độ trên tụ điện trong mạch R - c
Hình 2.14 Sơ đồ đóng kết mạch vòng 02 tuyến dây trung áp
Hình 2.15 Sơ mạch tuơng đuơng khi đóng kết mạch vòng
Hình 2.16 Giao diện phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT
Hình 2.17 Thanh menu chính trong PSS/ADEPT
Hình 2.18 Thanh công cụ vẽ sơ đồ luới điện trong PSS/ADEPT
Hình 2.19 Các cửa sổ view trong PSS/ADEPT
Hình 2.20 Các cửa sổ Progress View trong PSS/ADEPT
Hình 2.21 Các cửa sổ Report Preview trong PSS/ADEPT
Hình 2.22 Chu trình thục hiện mô phỏng tính toán trong PSS/ADEPT
Hình 2.23 Cài đặt tùy chọn trong PSS/ADEPT
Danh mục các hình
Hình 2.24: Sử dụng thanh công cụ thiết lập mô phỏng sơ đồ lưới điện
PSS/ADEPT
Hình 2.25: Giao diện hiển thị trào lưu công suất trong PSS/ADEPT
Hình 2.26: Mối quan hệ thông tin khi sử dụng EMTP
Hình 2.27: Giao diện phần mềm EMTP
Hình 2.28: Mô hình đường dây Constant Parameter trên EMTP
Hình 2.29: Giao diện nhập thông số đường dây Constant Parameter trên EMTP
Hình 2.39: Module Line Data - Cable Data trong EMTP
Hình 2.31: Thông số của cáp đơn lõi Single core
Hình 2.32: Module máy biến áp Y - A trong EMTP
Hình 2.33: Module nguồn V with imdepance trong EMTP
Hình 2.34. Bảng thông số nguồn trong EMTP
Hình 2.35: Module phụ tải PQ trong EMTP
Hình 2.36. Bảng thông số phụ tải PQ trong EMTP
Hình 2.37. Kết quả mô phỏng trong EMTP
Hình
3.1: Các trường hợp đóng kết mạch vòng trung áp
Hình
3.2: Sơ đồ đơn tuyến 475 - Dưỡng Sanh và 477 - Linh Xuân
Hình
3.3. Mô phỏng tuyến dây Dưỡng Sanh - Linh Xuân trong PSS/ADEPT
Hình 3.4.
Phân bổ công suất tuyến Dưỡng Sanh - Linh Xuân (Thiết bị giao
lưới mở)
Hình 3.5.
Phân bố công suất tuyến Dưỡng Sanh - Linh Xuân (Thiết bị giao
lưới đóng)
Hình 3.6.
Sơ đồ đơn tuyến 472 - Lạc Cảnh và 474 - Suối Cái
Hình 3.7.
Mô phỏng tuyến dây Lạc Cảnh - Suối Cái trong PSS/ADEPT
Hình 3.7.
Phân bổ công suất tuyến Lạc Cảnh - Suối Cái trong PSS/ADEPT
(Thiết bị giao lưới mở)
Hình 3.8.
Hình 3.9.
Hình 4.1:
Hình 4.2:
Hình 4.2:
Phân bố công suất tuyến Lạc Cảnh - Suối Cái (Thiết bị giao lưới
mở)
Phân bố công suất Lạc Cảnh - Suối Cái (Thiết bị giao lưới đóng)
Mô hình tuyến dây đóng kết mạch vòng trung áp
Sơ đồ đơn tuyến 475 - Dưỡng Sanh và 477 - Linh Xuân
Mô phỏng tuyến dây 475 - Dưỡng Sanh trong EMTP
Danh mục các hình
Hình 4.3:
Mô phỏng tuyến dây 475 - Dưỡng Sanh và 477 - Linh Xuân trong
EMTP
Hình 4.4a: Mô phỏng thông số nguồn trong EMTP
Hình 4.4b: Mô phỏng thông số nguồn trong EMTP
Hình 4.5: Mô phỏng thông số cáp ngầm 3M240 trong EMTP
Hình 4.6: Mô phỏng thông số dây nổi 3xACV240 trong EMTP
Hình 4.7: Kết quả mô phỏng tuyến Dưỡng Sanh (Steady State)
Hình 4.8: Ket quả mô phỏng tuyến Linh Xuân (Steady State)
Hình 4.9: Kết quả mô phỏng tại HD (trường hợp Close loop)
Hình 4.10: Kết quả mô phỏng tại DS2 (trường hợp Close loop)
Hình 4.11: Kết quả mô phỏng tại LX2 (trường hợp Close loop)
Hình 4.12: Kết quả mô phỏng tại LX2 (trường hợp Open loop)
Hình 4.13: Kết quả mô phỏng tại DS2 (trường hợp Open loop)
Danh muc các bảng
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1
Độ tin cậy cung cấp điện 2015-2018
Bảng 1.2
Số phương án và số lần đóng kết mạch vòng trung áp 2015 - 2018
Bảng 2.1
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Phân loại các nút trong hệ thống điện
Thông số tải p, Q tuyến dây 475 - Dưỡng Sanh và 477 - Linh Xuân
Thông số tải qua các thiết bị đóng cắt Dưỡng Sanh - Linh Xuân
(Thiết bị giao lưới mở)
Bảng 3.3
Thông số tải qua các thiết bị đóng cắt Dưỡng Sanh - Linh Xuân
(Thiết bị giao lưới đóng)
Bảng 3.4
Thông số tải qua các thiết bị đóng cắt Dưỡng Sanh - Linh Xuân
(Giảm tiết diện)
Bảng 3.5
Thông số tải p, Q tuyến dây 472 - Lạc Cảnh và 474 - Suối Cái
Bảng 3.6
Thông số tải qua các thiết bị đóng cắt Lạc Cảnh - Suối Cái (Thiết
bị giao lưới mở)
Bảng 3.7
Bảng 4.1
Thông số tải qua các thiết bị đóng cắt Lạc Cảnh - Suối Cái (Thiết
bị giao lưới đóng)
Thông số tải p, Q tuyến dây 475 - Dưỡng Sanh và 477 - Linh Xuân
Mở đầu
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển kinh tế, chất lượng cuộc sống của người dân được nâng cao,
yêu cầu chất lượng điện năng cung cấp của khách hàng ngày càng cao. Tình trạng gián
đoạn cung cấp điện, thậm chí gián đoạn trong thời gian rất ngắn cũng sẽ gây ra những hậu
quả đáng kể cho nền kinh tế và xã hội. Các nguyên nhân mất điện như cắt điện để đấu nối
cấp điện khách hàng mới, hệ thống lưới điện mới trên lưới điện phân phối, sự cố lưới điện,
thí nghiệm định kỳ thiết bị, bảo trì, sửa chữa lưới điện... với tần suất mất điện lớn, thời
gian mất điện kéo dài sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đến độ tin cậy cung cấp điện của hệ
thống điện.
Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội lớn nhất của cả nước.
Nguồn điện cung cấp ổn định, chất lượng và tin cậy đóng vai trò vô cùng quan trọng đối
với sự phát triển kinh tế của thành phố.
Thực hiện nhiệm vụ đảm bảo cung cấp điện đầy đủ, ổn định đáp ứng nhu cầu phát
triển của thành phố, Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh đã triển khai nhiều
giải pháp kỹ thuật, đầu tư xây dựng hiện đại hóa lưới điện để nâng cao độ chất lượng và
độ tin cậy lưới điện. Một trong những giải pháp đó là phát triển hệ thống lưới điện với cấu
trúc mạch vòng, liên kết với nhau và vận hành đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện phân
phối để thay đổi phưcmg thức vận hành lưới điện phù hợp với nguồn điện cung cấp nhưng
không gây gián đoạn cung cấp điện khách hàng [1], Việc đóng, cắt mạch vòng được thực
hiện thông qua các thiết bị đóng cắt giao lưới và các thiết bị phân đoạn trên tuyến dây.
2. Lý do chọn đề tài
Việc thực hiện đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện phân phối sẽ làm thay đối cấu
trúc vận hành hiện hữu, làm thay đối thông số vận hành lưới điện một cách nhanh chóng,
có thế gây quá tải thiết bị vận hành và làm tăng nguy cơ sự cố của thiết bị. Ngoài ra, tại
thời điếm đóng cắt sẽ tạo những dòng điện xung lớn, có thế gây ảnh hưởng đến hệ thống
bảo vệ và điều này sẽ tác động trực tiếp đến vận hành an toàn và tin cậy lưới điện [2],
Qua thực tế vận hành đóng cắt mạch vòng lưới điện phân phối năm 2018 trên địa
bàn quận Thủ Đức [3] thuộc Công ty Điện lực Thủ Đức - đơn vị thành viên của
1
Mở đầu
Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh - quản lý cũng đã xảy ra một số trường
hợp ảnh hưởng đến quá trình vận hành lưới điện: dòng tải trên lưới điện phân phối tăng
cao hcm so với công suất phụ tải trên lưới điện khi đóng kết mạch vòng giữa 2 tuyến dây
khác trạm llOkV (có thêm sự truyền tải điện qua lại giữa các thanh cái 22kV của trạm
llOkV); dao động điện áp, xung dòng gây ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của khách
hàng, tác động của thiết bị bảo vệ. Tuy nhiên, các hiện tượng trên vẫn chưa được nghiên
cứu một cách đầy đủ để khắc phục.
Xuất phát từ những lý do trên, việc nghiên cứu quá trình quá độ và tính toán chế độ
xác lập khi đóng cắt mạch vòng lưới điện phân phối trên lưới điện phân phối Công ty Điện
lực Thủ Đức cần được thực hiện. Kết quả của nghiên cứu là cơ sở cần thiết để đánh giá
hiện trạng lưới điện và đề xuất các giải pháp về thiết kế, vận hành lưới điện nhằm nâng
cao độ tin cậy lưới điện trên lưới điện và là cơ sở áp dụng cho các khu vực có luới điện
phân phối tuơng tự.
3. Mục đích nghiên cứu
4. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu quá trình quá độ và tính toán chế độ xác lập khi thực hiện đóng, cắt
mạch vòng trên mạch vòng lưới điện phân phối tiêu biểu thuộc Công ty Điện lực Thủ Đức;
từ đó đánh giá hiện trạng lưới điện và đề xuất các giải pháp trong thiết kế, vận hành lưới
điện và làm cơ sở áp dụng cho các khu vực có lưới điện phân phối tương tự trong Tổng
công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực khác.
5. Mục tiêu cụ thể
Khảo sát, đánh giá thông số vận hành lưới điện và tình hình đóng, cắt mạch
vòng lưới điện trung áp trên địa bàn Công ty Điện lực Thủ Đức - Tống công ty Điện lực
Thành phố Hồ Chí Minh;
Nghiên cứu và tính toán quá trình quá độ và xác lập khi đóng, cắt mạch vòng
trung áp 22kV trên các tuyến dây cụ thể tại Công ty Điện lực Thủ Đức;
Đánh giá các thông số vận hành lưới điện ở chế độ xác lập và quá độ khi đóng
cắt mạch vòng với thông số kỹ thuật của lưới điện hiện hữu;
Đe xuất các giải pháp kỹ thuật trong thiết thiết kế và vận hành lưới điện cho
Công ty Điện lực Thủ Đức nói riêng và Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh
nói chung.
2
Mở đầu
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu khảo sát, tính toán trên lưới điện
trung áp 22kV thuộc địa bàn quận Thủ Đức do Công ty Điện lực Thủ Đức, thành viên của
Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh.
Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu quá trình quá độ, tính toán chế độ
xác lập về dòng điện, điện áp trên lưới điện và thực hiện mô phỏng và tính toán quá trình
quá độ và xác lập trên tuyến dây trung áp khảo sát bằng phần mềm mô phỏng EMTP và
PSS/ADEPT.
7. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập tài liệu tham khảo cơ sở lý thuyết quá trình quá độ, tính toán chế độ
xác lập lưới điện phân phối;
Thu thập các dữ liệu nguồn, tuyến dây trung áp phục vụ tính toán quá trình quá
độ, xác lập khi thực hiện đóng kết mạch vòng;
Thực hiện mô phỏng và tính toán quá trình quá độ và xác lập trên tuyến dây
trung áp khảo sát;
Đánh giá, đối chiếu các thông số vận hành lưới điện ở chế độ xác lập khi đóng
cắt mạch vòng với thông số kỹ thuật của lưới điện hiện hữu đang vận hành.
Đe xuất các giải pháp kỹ thuật trong thiết thiết kế và vận hành lưới điện
Đãt tên đề tài:
•
Căn cứ vào mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu, đề tài được
đặt tên như sau: “Nghiên cứu quá trình quá độ và tính toán chế độ xác lập khi đóng cắt
mạch vòng lưới điện trung áp Công ty Điện lực Thủ Đức”
8. Bố cục luận văn
Chương 1: Tống quan về lưới điện và tình hình vận hành lưới điện tại Công ty
Điện lực Thủ Đức, Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh
Giới thiệu về Công ty Điện lực Thủ Đức;
Tong quan về lưới điện Công ty Điện lực Thủ Đức;
Tong quan về tình hình vận hành lưới điện và thực hiện đóng, cat mạch vòng
lưới điện phân phổi năm 2015 - 2018;
Cơ sở pháp lý thực hiện đóng, cat mạch vòng lưới điện phân phối;
3
Mở đầu
Chương 2: Mô hình hệ thống điện, cơ sở lý thuyết về quá trinh quá độ và tính toán
xác lập khi thực hiện đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp và các phần mềm mô phỏng
Mô hình hệ thong điện
Cơ sở lý thuyết phân tích quả độ và tính toán chế độ xác lập lưới điện;
Giới thiệu chương trình mô phỏng ATP/EMTP và PSS/ADEPT;
Chương 3: Thực hiện mô phỏng và tính toán chế độ xác lập trên tuyến dây trung
áp hiện hữu Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý
Mô tả, thông sổ kỹ thuật lưới điện phân phổi (tuyển dây trung ảp thực hiện
đóng kết mạch vòng);
Thực hiện mô phỏng tỉnh toán phân bổ công suất bằng chương trình
PSS/ADEPT khi thực hiện đóng, cat mạch vòng
Chương 4: Thực hiện mô phỏng quá trình quá độ trên tuyến dây trung áp hiện hữu
Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý
Mô tả, thông số kỹ thuật lưới điện phân phổi (tuyển dây trung ảp thực hiện
đóng kết mạch vòng);
Thực hiện mô phỏng phân tích quá độ dòng điện và điện áp bằng chương
trình EMTP khi thực hiện đóng, cat mạch vòng
Chương 5: Đánh giá các thông sổ vận hành lưới điện ở chế độ xác lập và quá độ
khi đóng cat mạch vòng với thông số kỹ thuật của lưới điện hiện hữu, đề xuất các giải
pháp trong thiết kế và vận hành lưới điện. Kết luận và kiến nghị.
4
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN
CÔNG TY ĐIỆN Lực THỦ ĐỨC - TỔNG CÔNG TY ĐIỆN Lực TPHCM
Chương này giới thiệu về Công ty Điện lực Thủ Đức, Tong công ty Điện lực Thành
phổ Hồ Chỉ Minh, lưới điện quản lý, tình hình thực hiện đóng kết mạch vòng trung áp và
những vẩn đề xảy ra trong quá trình thực hiện đóng, cat mạch vòng lứoi điện trung áp.
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY ĐIỆN Lực THỦ ĐỨC
Công ty Điện lực Thủ Đức là doanh nghiệp được tổ chức hoạt động dưới hình thức
là đon vị hạch toán phụ thuộc của Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh (tên
viết tắt là EVNHCMC).
Tên công ty: Chi nhánh Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh
TNHH - Công ty Điện lực Thủ Đức;
Tên viết tắt: Công ty Điện lực Thủ Đức
Địa chỉ: số 647 Tỉnh lộ 43, phường Tam Bình, quận Thủ Đức, TpHCM Phạm
vi hoạt động: quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Chức năng, nhiệm vụ: Công ty Điện
lực Thủ Đức hoạt động theo ủy quyền của EVNHCMC bao gồm: Kinh doanh điện năng;
Vận hành ổn định, an toàn, liên tục, chất lượng lưới điện phân phối; Sửa chữa, cải tạo,
nâng cấp lưới điện phân phối và một số dịch vụ khác liên quan; Tư vấn giám sát thi công
xây lắp các công trình lưới điện; Các dịch vụ khác liên quan đến ngành điện và công nghệ
thông tin...
1.2. TỒNG QUAN VÈ LƯỚI ĐIỆN QUẢN LÝ
1.2.1. Khối lượng nguồn cung cấp điện, đường dây và trạm biến áp
Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý lưới điện phân phối và kinh doanh điện năng
trên địa bàn Quận Thủ Đức, là địa bàn phía Đông Bắc thành phố Hồ Chí Minh, khu vực
được quy hoạch xây dựng khu chế xuất, khu công nghiệp và khu dân cư tập trung mới để
giãn dân từ trung tâm thành phố.
a.
Trạm nguồn HOkV
Tính đến ngày 30/04/2019, lưới điện Công ty Điện lực Thủ Đức đang nhận điện từ
08 trạm biến áp trung gian 110/22kV trên địa bàn với 54 tuyến dây trung áp 22kV.
5
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
Trạm Thủ Đức: công suất 2x63MVA (110/22kV), cấp điện cho 09 tuyến dây
Công ty Điện lực (Quận Thủ Đức, TpHCM) và 03 tuyến dây Công ty Điện lực Thủ Thiêm
(Quận 2, Quận 9, TpHCM).
Trạm Thủ Đức Bắc: Trạm Thủ Đức: công suất 2x63MVA (110/22kV), cấp
điện cho 09 tuyến dây Công ty Điện lực (Quận Thủ Đức, TpHCM), 01 tuyến dây Công ty
Điện lực Thủ Thiêm (Quận 2, Quận 9, TpHCM) và 02 tuyến dây Công ty Điện lực Bình
Dương (Thị xã Dĩ An, tinh Bình Dương).
Trạm Linh Trung 1: công suất 2x63MVA (110/22kV), cấp điện cho 13 tuyến
dây Công ty Điện lực (Quận Thủ Đức, TpHCM)
Trạm Linh Trung 2: công suất 2x63MVA (110/22kV), cấp điện cho 09 tuyến
dây Công ty Điện lực (Quận Thủ Đức, TpHCM). Hiện Công ty Điện lực Thủ Đức đang
thi công xây dựng mới 02 tuyến dây Tam Châu, Gò Dưa, dự kiến đóng điện hoàn thành
đưa vào vận hành trong tháng 10/2019.
Trạm Hiệp Bình Phước: công suất 40MVA (110/22kV), cấp điện cho 05 tuyến
dây Công ty Điện lực (Quận Thủ Đức, TpHCM)
Trạm Bình Triệu: công suất 40MVA (110/22kV), cấp điện cho 04 tuyến dây
Công ty Điện lực (Quận Thủ Đức, TpHCM) và 03 tuyến dây Công ty Điện lực Gia Định
(Quận Bình Thạnh, TpHCM).
Trạm Nhà máy nước Thủ Đức : công suất 2x40MVA (110/22kV), cấp điện cho
04 tuyến dây Công ty Điện lực (Quận Thủ Đức, TpHCM) và 01 tuyến dây Công ty Điện
lực Thủ Thiêm (Quận 9, TpHCM). Hiện Công ty Điện lực Thủ Đức đang thi công xây
dựng mới 02 tuyến dây Nước BOO 1, Nước BOO 2, dự kiến đóng điện hoàn thành đưa
vào vận hành trong tháng 10/2019 và 01 tuyến dây Hoàng Diệu, dự kiến đóng điện hoàn
thành tháng 03/2020.
Ngoài ra, Công ty Điện lực Thủ Đức cấp điện chuyên dùng cho Công ty cổ phần
Thép Thủ Đức (Km9 Xa lộ Hà Nội, Phường Trường Thọ, TpHCM) thông qua trạm 1 lOkV
Vikimco: công suất 63MVA (110/22kV, trạm thuộc tài sản khách hàng),
b. Lưới điện trung áp
Tổng chiều dài lưới điện trung áp là 373,827 km, trong đó 237,743 km trung áp nối
và 136,084 km trung áp ngầm. Tống số trạm biến áp là 1343 trạm với 1752 máy biến áp
và tổng công suất lắp đặt là 773.482,5KVA. Công suất cực đại khoảng 264,11MW.
6
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
Cung cấp điện đến 131.005 khách hàng với sản lượng điện tiêu thụ 04 tháng đầu
năm 2019 là 563,79 triệu KWh với tốc độ tăng trưởng 8,62% so với cùng kỳ 2018 và tỷ lệ
tổn thất điện năng là 2,61%.
Đồ thị phụ tải điển hình một ngày của Công ty Điện lực Thủ Đức (Hình 1.1):
1.2.2. Sơ đồ kết lưới
Các trạm biến áp trung gian 1 lOkV cấp nguồn cho Công ty Điện lực Thủ Đức
được lắp đặt rải rác các khu vực trên địa bàn. Trạm trung gian bao gồm 1 hoặc 2 máy biến
áp 40MVA hoặc 63MVA với 1 đến 4 thanh cái trung áp 22kV ịHình 1.2).
Sơ ĐỒ Nôì ĐIỆN CHÍNH
TRẠM TRUNG GIAN NHÀ MÁY NƯỚC
Hình 1.2: Sơ đồ nối điện chính trạm trung gian 110/22kv
Chế độ vận hành bình thường của lưới trung áp là vận hành hở dạng hình tia và
dạng xương cá. Các tuyến dây trung áp được phân chia thành từ 2 đến 5 phân đoạn với
7
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
các thiết bị đóng cắt và bảo vệ trung áp: Dao cách ly - DS - Disconected Switch, dao cắt
tải - LBS - Load Break Switch, máy cắt tự động đóng lại - ACR - Auto Circuit Recloser,
gọi tắt là Recloser, tủ đóng cắt trung thế - RMU - Ring Main Unit.
Trên mỗi phân đoạn tuyến dây trung áp có các các thiết bị đóng cắt trung áp giao
lưới với các tuyến dây trung áp khác tạo thành mạch vòng kín nhưng vận hành hở (Hình
1.3).
Các thiết bị đóng cắt trung áp được lắp đặt thao tác vận hành tại chỗ hoặc từ xa qua
hệ thống điều khiển SCADA kết nối với Trung tâm Điều độ Thành phố Hồ Chí Minh.
TR
Other Feeder
Other Feeder
Bus
110/22kV
22kV
~[ I
SW2
(NO
sw - Switch
NC - Normal Close
NO - Normal Open
SW3
SW3.1
(NO
(NO)
► Other Feeder
Switch - Close Q Switch - Open
Hình 1.3: Sơ đồ một tuyến dây trung áp điển hình
1.2.3. Kết cấu lưới điện
Lưới điện trung áp 22kV Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý vận hành là lưới điện
trung áp 3 pha 4 dây, trung tính nối đất trực tiếp.
Lưới điện trung áp nổi: được lắp đặt trên trụ bê tông ly tâm với chiều cao từ 12 đến
14m với cánh xà dài từ 2,0 - 2,4m; dây dẫn được bọc cách điện 24kV với tiết diện ACSR
240mm2 đối với đường trục và ACSR 95mm2 đối với nhánh rẽ.
Lưới điện trung áp ngầm: Sử dụng cáp ngầm trung áp 3 pha cách điện 24kV, lắp
đặt trong ống bảo vệ cáp ngầm được chôn trực tiếp trong đất (tại vị trí đầu nguồn cáp ngầm
được lắp đặt trong mương cáp); Tiết diện cáp ngầm 3M240-XLPE đối với đường trục (2
mạch cáp ngầm) và cáp ngầm 3M50-XLPE hoặc 3M95-XLPE đối với nhánh rẽ (1 hoặc 2
mạch cáp ngầm).
1.3.
TỒNG QUAN VÈ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ THựC
HIỆN
ĐÓNG CẮT MẠCH VÒNG TRUNG ÁP
1.3.1. Tình hình vận hành lưổi điện
Trong các năm vừa qua, Công ty Điện lực Thủ Đức luôn cung cấp đầy đủ nhu cầu
sử dụng điện của khách hàng. Độ tin cậy cung cấp điện luôn được nâng cao qua các năm.
Cụ thê:
8
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
Chỉ tiêu độ tin cậy
Năm 2015
Năm 2016
Năm 2017
Năm 2018
SAIFI (lần/năm)
5,55
4,38
2,56
1,23
SAIDI (phút/năm)
751,53
459,00
272,55
149,90
Bảng 1.1: Độ tin cậy cung cấp điện 2015 - 2018
1.3.2. Tình hình thực hiện đóng cắt mạch vòng lưới điện trung áp
Nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, từ năm 2015, Công ty Điện lực Thủ Đức
áp dụng việc đóng kết mạch vòng lưới điện trung áp để phục vu chuyển nguồn công tác,
chuyển nguồn trạm trung gian, qua đó, giảm số lầ, thời gian mất điện hệ thống điện. Cụ thể:
Đóng kết mạch vòng
Số phương án thực hiện
Năm 2015
Số lần thực hiện
62
218
SAIFI giảm (lần)
16,11
Năm 2016
94
Năm 2017
352
100
493
18,42
12,52
Năm 2018
103
374
7,12
SAIDI giảm (phút)
164,5
181,4
375,7
195,7
Bảng 1.2: số phương án và số lần đóng kết mạch vòng trung áp 2015 - 2018
1.3.3. Mô hình đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp
Việc đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp được thực hiện tại thiết bị đóng cắt
giao lưới, thiết bị đóng cắt phân đoạn của các tuyến dây trung áp. Sơ đồ đóng / cắt mạch
vòng trung thế như hình 1.4
TR
110/22kV
Bus
22kV
sw - Switch
NC - Normal Close NO - Normal Open
^ Switch - Close I
I Switch - open
Hình 1.4: Sơ đồ đóng kết mạch vòng 02 tuyến dây trung áp Việc đóng,
cắt mạch vòng lưới điện trung áp bao gồm 4 loại (Hình 1.5) bao gồm các loại sau:
9
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
Loại 1: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện cùng 01
máy biến áp trạm trung gian 1 lOkV;
Loại 2: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện từ 02 máy
biến áp của một trạm trung gian 1 lOkV;
Loại 3: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện từ 02 trạm
trung gian 1 lOkV và cùng nguồn 220kV;
Loại 4: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện từ 02 trạm
trung gian 1 lOkV và khác nguồn 220kV;
10
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
1.3.4. Quy định về thực hiện đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp
a. Quy định pháp lỷ thực hiện
Quy định về thực hiện thao tác đóng cắt mạch vòng lưới điện trung áp được thực
hiện theo Điều 31 và 32 của Thông tư 44/2014/TT-BCT ngày 28/11/2014 của Bộ Công
thương về Quy định quy trình thao tác trong hệ thống điện quốc gia [4]. Cụ thể như sau:
Điều 31. Thao tác khép mạch vòng
1. Chỉ được phép khép kín 01 (một) mạch vòng trong hệ thống điện khi tại điểm
khép mạch vòng đã chắc chắn đồng vị pha và cùng thứ tự pha.
2. Điều kiện khép mạch vòng trên hệ thống điện:
a) Góc lệch pha của điện áp giữa hai phía điểm khép vòng: ô < 30°;
b) Chênh lệch điện áp giữa hai phía điểm khép vòng: AU < 10%.
3. Thao tác khép mạch vòng phải kiểm tra điều kiện góc lệch pha và chênh lệch
điện áp theo quy định tại Khoản 2 Điều này. Trường hợp không kiểm tra được
góc lệch pha thì phải có tính toán trước để kiểm tra góc lệch pha.
4. Lưu ý đến hoạt động của rơ le bảo vệ và tự động, thay đổi trào lưu công suất và
điện áp trong hệ thống điện khi khép mạch vòng.
Điều 32. Thao tác mở mạch vòng
1. Trước khi thao tác mở mạch vòng, phải điều chỉnh giảm công suất hoặc dòng
điện qua máy cắt là nhỏ nhất và tính toán kiểm tra không bị quá điện áp phục
hồi của máy cắt trước khi thực hiện thao tác mở mạch vòng này.
2. Khi thao tác tách các hệ thống điện ra vận hành độc lập, các cấp điều độ phải
cùng phối hợp đế điều chỉnh công suất giữa các nhà máy hoặc cân bằng công
suất các hệ thống điện sao cho duy trì được tình trạng vận hành bình thường của
các hệ thống điện sau khi mở vòng mất liên kết hệ thống.
b. Trình tự thực hiện đóng, cắt mạch vòng lưổi điện trung áp
Việc đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp nhằm mục đích thay đối phương thức
vận hành lưới điện, chuyển nguồn phục vụ công tác, xử lý sự cố, từ đó hạn chế việc giảm
mức cung cấp điện (mất điện) khách hàng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách
hàng.
11
Chương I: Tồng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức
Trình tự thao tác đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp tại Công ty Điện lực Thủ
Đức:
1. Lập phưcmg án đóng kết mạch vòng 02 tuyến dây trung áp: dòng tải vận hành;
Tiết diện dây dẫn; Dòng tải định mức; Vị trí / chỉ danh thiết bị đóng mạch vòng;
Vị trí / chỉ danh thiết bị đóng cắt mở mạch vòng; Thời gian dự kiến thao tác
vận hành.
2. Lập phiếu thao tác đóng, cắt mạch vòng trung áp, bao gồm các nội dung và
trình tự thao tác:
- Kiểm tra đồng vị pha và thứ tự pha tại vị trí thiết bị đóng cắt dự kiến thao
tác đóng mạch vòng;
- Kiểm tra độ lệch áp giữa 02 tuyến dây tại vị trí thiết bị đóng cắt dự kiến
thao tác đóng mạch vòng (AU < 10%);
- Kiểm tra góc lệch pha điện áp giữa 02 tuyến dây tại vị trí thiết bị đóng cắt
dự kiến thao tác đóng mạch vòng (ô < 30°);
- Thao tác đóng thiết bị đóng cắt đóng mạch vòng trung thế (thực hiện thao
tác tải chỗ hoặc thao tác xa SCADA);
- Thao tác cắt thiết bị đóng cắt mở mạch vòng trung thế (thực hiện thao tác
tải chỗ hoặc thao tác xa SCADA);
Tùy theo loại đóng cắt của thiết bị, việc đóng cắt thiết bị được thực hiện bởi Trung
tâm Điều độ Hệ thống điện TpHCM (đối với thiết bị thao tác xa SCADA) và Công ty Điện
lực Thủ Đức (đối với thiết bị thao tác trực tiếp tại chỗ).
1.3.5. Những vấn đề xảy ra khi thực hiện đóng, cắt mạch vòng trên lưổi điện
Trong quá trình vận hành lưới điện đóng kết mạch vòng lưới điện trung áp trên địa
bàn Công ty Điện lực Thủ Đức đã xảy ra 02 hiện tượng bất thường sau:
Khi thực hiện thao tác đóng kết mạch vòng lưới điện trung áp đế chuyến tra
bình thường phương thức vận hành tuyến 475 - Dưỡng Sanh và 477 - Linh Xuân đã xảy
ra hiện tượng bật Recloser Hồng Điệp do vượt dòng chỉnh định 51N.
Do hư hỏng (chạm chập) cáp điều khiến thiết bị đóng cắt, thiết bị đóng cắt giao
lưới giữa 02 tuyến dây 472 - Lạc Cảnh và 474 - Suối Cái tự động đóng và vận hành mạch
vòng giữa 02 tuyến dây gây quá tải đường dây tuyến 474 - Suối Cái.
12
