DÙNG PHẢN MÈM POWER WORLD THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN

Ở đây có đầy đủ các thiết bị để thiết kế: máy phát generator, máy biến áp Transformer, tải Load, đường dây cả DC và AC Transmisson Line, thanh cái Buse, máy cắt Break, tụ bù Switched Shu

TÌM HIỂU SỬ DỤNG PHẦN MỀM POWER WORLD

Giới thiệu một số thanh công cụ trong phần mềm

Dùng để ngắt chương trình, chỉnh sửa mô hình và xây dựng một case mới

Mô phỏng dòng chảy của công suất, giúp cho người thiết kế phân tích các sự vật hiện tượng đang mô phỏng

Biểu diển dòng chảy công suất cân bằng, những tín hiệu này chạy về các nút phụ tải cho ta thấy được khả năng điều khiển của nó

Hiển thị đầy đủ thông tin về tốc độ trên cùng một cửa sổ giao diện giúp người thiết kế nắm bắt nhanh các biến động và tối ưu hóa quá trình làm việc Việc tập trung dữ liệu tốc độ ở một cửa sổ duy nhất cho phép nhận diện vấn đề, đề xuất biện pháp giải quyết và đưa ra kết quả đúng nhất một cách hiệu quả.

Chức năng in ấn, lưu trữ các file hình và file chạy, cùng với khả năng tạo một trang thiết kế mới, là những yếu tố cốt lõi giúp người dùng làm việc hiệu quả Hệ thống cung cấp trợ giúp và cho phép xem chi tiết từng phần tử ngay cả khi cấu trúc trở nên phức tạp, nhờ các công cụ trực quan và các quy trình được tối ưu hóa.

Chức năng cắt hoặc gián, một khối cho chương trình đang mô phỏng

1.1.4 Insert Palette Đây là thanh công cụ chính dùng để thiết kế mạng điện Ở đây có đầy đủ các thiết bị để thiết kế: máy phát (generator), máy biến áp (Transformer), tải (Load), đường dây cả DC và AC (Transmisson Line), thanh cái (Buse), máy cắt (Break), tụ bù (Switched Shunt), các biểu tượng dùng để xem tổn thất (Losses), xem điện áp (Volt)

Format Palette cho phép biểu diễn các yếu tố tượng trưng như font chữ, màu sắc, khả năng phóng to thu nhỏ và hiển thị nét vẽ theo ý muốn, đồng thời cho phép cài đặt các tham số về màu sắc và thông báo các sự cố liên quan đến quá dòng Đây là công cụ hữu ích cho việc kiểm soát thiết kế người dùng và đồ họa, giúp chuẩn hóa màu sắc và tăng cường trải nghiệm người dùng bằng cách đảm bảo tính nhất quán và cảnh báo kịp thời khi nội dung vượt quá giới hạn hiển thị.

Cho chương trình chạy, tạm dừng, cài đặt lại các số liệu Nó còn cho biết đánh dấu về mầu sắc cho sự cố hoặc các vùng khác nhau

1.1.7 Save Để Save chương trình này sau khi thiết lập xong ta có có thể vào File/Save

Case as chỉ đặt tên một lần, do chương trình có đến 2 file, hình và chạy nên khi save cần phải thực hiện hai lần

Trong cửa sổ này, các tùy chọn và thông tin được thiết kế để điều hướng nhanh đến thông tin mô phỏng và cho phép người dùng chọn cài đặt phù hợp Giao diện hiển thị tín hiệu dòng chảy nguồn và biểu diễn sự tăng của nguồn theo thời gian, giúp theo dõi trạng thái hệ thống một cách trực quan Đồng thời, các thanh điều khiển có thể tương tác được sẽ hiển thị để người dùng chỉnh sửa tham số nguồn và thực hiện các điều chỉnh nhanh trong mô phỏng.

Pan/Zoom Palette điều chỉnh hình vẽ lệch dọc, lệch ngang và phóng to, thu nhỏ.

Các bước thành lập các phần tử của một mạng điện

1.2.1 Thành lập một thanh cái (bus)

Trên thanh Edit Toolbar click trái vào biểu tượng thanh cái

Sau đó click trái vào vùng làm việc, chương trình sẽ hiện ra một hộp thoại sau:

- Bus number: đặt tên số thứ tự thanh cái (nên đặt theo thứ tự tăng dần)

- Bus name: đặt tên thanh cái (tuỳ chọn loại tên)

- Area number: tên vùng đang hiện hành

- Nominal Voltage: điện áp định mức tại thanh cái

- Voltge(p.u): điện áp ở đơn vị tương đối(1.000)

- Angle(degrees): góc lệch giữa các thanh cái

- Holizontal bar: hiển thị thanh cái nằm ngang

- Vertical bar: hiển thị thanh cái nằm dọc

- Oval: hiển thị thanh cái kiểu oval

- Rectangle: hiển thị thanh cái kiểu tứ giác

- Display Size: hiển thị kích cở thanh cái

- Pixel Thickness: độ dầy thanh cái

- System Slack Bus: điều khiển máy phát

1.2.2 Thành lập một máy phát (generator)

Trên thanh Edit Toolbar, chọn biểu tượng máy phát và nhấn chuột trái vào vùng làm việc gần một bus có sẵn Ngay lập tức một hộp thoại sẽ hiện ra, để bạn có thể tiếp tục thao tác.

Trong giao diện, bạn có thể nhập tên và số thứ tự của bus mà máy phát sẽ kết nối vào; khi nhấp vào vùng làm việc gần một bus có sẵn, chương trình sẽ tự động gắn máy phát vào bus đó Trạng thái của máy phát được thể hiện bằng hai mức: "Open" là hở mạch và "Closed" là đóng mạch vào hệ thống Bạn cũng có thể điều chỉnh kích thước hiển thị của máy phát tại mục "Display" để phù hợp với giao diện và nhu cầu quan sát.

Information”, và cũng có thể thay đổi hướng hiển thị của máy phát là bên trái (left), phải (right), lên (up) hay xuống (down)

Mw và Voltg Contro cung cấp các lựa chọn quản lý công suất máy phát bao gồm: MW output là công suất thực hiện có trên máy phát; Min MW output và Max MW output lần lượt là công suất thực đầu ra nhỏ nhất và lớn nhất; Mvar output là công suất kháng hiện có trên máy phát; Min Mvar output và Max Mvar output lần lượt là công suất kháng đầu ra nhỏ nhất và lớn nhất; Available for AGC cho phép tự động điều chỉnh công suất thực của máy phát; Enforce MW Limits để giới hạn công suất thực của máy phát; Available for AVR cho phép tự động điều chỉnh công suất kháng của máy phát.

- Input/output Cuver gồm các lựa chọn: o Fuel cost: giá nhiên liệu o Fixed cost: giá xây dựng cố định

Sau khi nhập các thông số vào ta click ok

“Generator MVA Base” là công suất (S) cơ bản của máy phát

“Positive Sequence Internal Impedace” :tổng trở thứ tự thuận

“Negative Sequence Internal Impedace”: tổng trở thứ tự nghịch

“Zero Sequence Internal Impedace” : tổng trở thứ tự không

“Neutral-to-Ground Impedance”: tổng trở nối đất

“Generator Step Transfomer”: tổng trở máy biến áp mô hình (mặc định là không có)

Sau khi thiết lập các thông số xong click OK

1.2.3 Thành lập máy biến áp (transformer)

Trên thanh Edit Toolbar chọn biểu tượng của máy biến áp

Sau đó sử dụng chuột click vào hai thanh cái mà máy biến áp nối vào (giống vẽ đoạn thẳng), ta được hộp thoại sau:

Sau khi điền tên và số thứ tự của 2 bus mà máy biến áp nối vào (thường thì chương trình sẽ tự động làm việc này)

- Parameters/Display gồm các lựa chọn:

 Resistance (R): nhập điện trở đường dây

 Reactance (X): nhập trở kháng đường dây

 Charging (C): nhập dung dẫn đường dây

 Limit A (MVA): công suất giới hạn đi trên đường dây xét cho pha A

 Limit B (MVA): công suất giới hạn đi trên đường dây xét cho pha B

 Limit C (MVA): công suât giới hạn đi trên đường dây xét cho pha C

Để thiết lập tham số Fault Parameters, nhấn vào nút Fault Parameters để hiện hộp thoại, sau đó nhập các giá trị tổng trở R, X và C vào các ô tương ứng Thông thường chương trình sẽ tự động điền các giá trị này khi bạn nhập tổng trở theo thứ tự thuận Trong mục Configuration, chọn kiểu đấu nối của các cuộn dây biến áp Sau khi đã thiết lập xong các tham số, nhấn OK để lưu và áp dụng cài đặt.

1.2.4 Thành lập đường dây (line)

Trên thanh Edit Toolbar chọn vào biểu tượng của đường dây

Sau khi chọn đúng phần tương tự máy biến áp, ta tiến hành vẽ đường dây nối giữa hai thanh cái, làm giống như vẽ một đường thẳng trong Paint Hoàn tất thao tác, hệ thống sẽ hiển thị một hộp thoại xác nhận tương tự như hình dưới đây.

Hoàn toàn tương tự máy biến áp, các tham số điện áp và tải trọng cũng được điền đầy đủ: điện áp định mức (thường quy ước theo bus), tổng trở và giá trị công suất truyền tối đa Việc xác định điện áp định mức theo bus giúp đảm bảo tương thích với hệ thống và giảm thiểu rủi ro quá áp hay quá tải Tổng trở phản ánh độ cản trở điện từ và ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp và dòng điện ở tải Giá trị công suất truyền tối đa cho biết khả năng truyền tải của thiết bị trước khi xuất hiện quá tải hoặc suy giảm hiệu suất Việc điền đầy đủ các tham số này là nền tảng để thiết kế, đánh giá và vận hành an toàn, hiệu quả các hệ thống truyền tải.

Trên thanh Edit Toolbar chọn biểu tượng của tải, như hình sau:

Sau đó click vào gần bus mà ta muốn đặt tải, ta được một hộp thoại sau:

Giống như các thành phần khác, sau khi đã thiết lập đầy đủ các thuộc tính hiển thị (kích thước, hướng quay), quá trình cấu hình tiếp tục bằng cách điền các giá trị công suất tiêu thụ: nhập MW Value cho công suất thực và Mvar Value cho công suất phản kháng tiêu thụ, sau đó nhấn OK để hoàn tất và áp dụng cài đặt.

Trên thanh Edit Toolbar, chọn biểu tượng của máy bù, như hình sau:

Tương tự như tải ta cũng click vào thanh cái cần bù, ta được hộp thoại sau:

Giống như các thiết bị khác, ta bắt đầu bằng việc đặt các tham số hiển thị (display), sau đó thiết lập giá trị bù định mức Nominal Mvar và cuối cùng chọn chế độ điều khiển 'Fixed' với tùy chọn tự động để điều khiển hệ thống.

Discrete và Continuous là hai chế độ điều chỉnh điện áp cho phép thiết lập giá trị cao nhất và thấp nhất so với giá trị mong muốn, và quá trình điều chỉnh được chia thành nhiều bước nhỏ khi thực hiện bù để đảm bảo độ chính xác và ổn định cho hệ thống.

1.2.7 Thể hiện các thông số trên sơ đồ Để thể hiện các thông số trên sơ đồ như điện áp, công suất, giá tiền, tổn hao tổng các máy biến áp điều áp, thay đổi tải ta vào như sau:

Từ thanh công cụ Insert Palette co các lựa chọn sau khi nhấp bất kì vào các biểu tượng lập tức xuất hiện bảng

Line Field gồm các lựa chọn sau:

- AC Line MW Flow: thể hiện công suất thực tại các dây dẫn

- AC Line Mvar Flow: thể hiện công suất kháng tại các dây dẫn

- AC Line MVA Flow: thể hiện công suất biểu kiến tại các dây dẫn

- AC Line Amp Flow: thể hiện dòng điện đi trên mỗi đoạn dây dẫn

- AC Line MW Losses: thể hiện tổng tổn thất công suất thực trong toàn mạng

- AC Line Mvar Losses: tổng tổn thất công suất kháng trong toàn mạng

- MVA Limit: thể hiện dòng công suất giới hạn trên mỗi đoạn dây

- Select a Fierd: chọn đơn vị thể hiện

- Bus name: tên thanh cái

- Bus number: số thứ tự thanh cái

- Bus voltg: điện áp thanh cái

- Bus Angle: góc lệch thanh cái

- Load MW: công suất thực trong toàn mạng của tải

- Load Mvar: công suất kháng trong toàn mạng của tải

- Switched Shunt Mvar: đặt tụ bù

- Gen MW Output: công suất thực đầu ra của máy phát

- Gen Mvar Output: công suất kháng đầu ra của máy phát

- Gen AGC Status: điều khiển máy phát theo phương pháp AGC

- Gen AVR Status: điều khiển máy phát theo phương pháp AVR

- MW Marginal cost: giá tiền từng vùng biên công suất thực

- Mvar Marginal cost: giá tiền từng vùng biên công suất kháng

- Hourly Cost: tiền tính theo giờ cho máy phát

- Tola cost: giá tiền chạy cộng thêm

- Load Schedule Multiplie: thay đổi phụ tải

- Select a field: chọn lọc đơn vị phù hợp Để ghi chú cho các sơ đồ ta vào Tex biểu tượng chữ A trên thanh công cụ

Sau khi thiết lập xong như hình, vào Run Mode và nhấn Play để mô hình lập tức được mô phỏng dòng công suất phân bổ theo hình đã cho Lúc này có thể thay đổi tải để quan sát sự lưu chuyển của công suất, sự sụt áp và mức tổn hao trên đường dây Để xem toàn bộ thông tin của hệ thống đang vận hành, vào Case Information.

CÁC VẤN ĐỀ KHI VẬN HÀNH HỆ THỐNG

Khảo sát trường hợp cắt đường dây ra khỏi hệ thống

Cắt đường dây truyền tải từ Hóc Môn về Hỏa Xa, hệ thống vẫn chạy bình thường

Phu Dinh Chanh Hung Nam Sai Gon

Thu Duc Nguon he thong tren duong day 500Kv tu PleiKu ve

Nguon tu NMND Phu My ve

Nguon tu NMD Thu Duc va NMD Phu My ve

Cắt tiếp đường dây từ Xa Lộ về Bến Thành, hệ thống vẫn chạy bình thường

Tiếp tục cắt đường dây từ Bà Quẹo về Tân Bình, hệ thống vẫn chạy bình thường

Phu Dinh Chanh Hung Nam Sai Go n

Thu Duc Nguo n he thong tren duong day 500Kv tu PleiKu ve

Cả 3 đường dây ta cắt ở trên đều có lượng công suất truyền tải nhỏ Lượng công suất này được phân ra các đường dây khác bù đắp lại Giả sử cắt thêm một đường dây có công suất truyền tải lớn thì hệ thống như thế nào Cắt tiếp 1 trong 2 đường dây truyền tải từ Phú Lâm về Phú Định, ta có kết quả như hình dưới

Trong quá trình vận hành, hệ thống báo lỗi và không thể tiếp tục hoạt động do lượng công suất truyền tải trên đường dây ở mức lớn; việc cắt đường dây này khỏi hệ thống gây sụt áp nghiêm trọng Ngược lại, khi chỉ cắt đơn lẻ một đường dây truyền tải từ Phú Lâm đến Phú Định, hệ thống vẫn vận hành bình thường và ổn định.

Phu Dinh Chanh Hung Nam Sai Go n

Thu Duc Nguo n he thong tren duong day 500Kv tu PleiKu ve

Trong hệ thống truyền tải có hai đường dây cung cấp công suất cho tải, khi một đường dây bị cắt như hình bên dưới, tải vẫn được cung cấp đầy đủ công suất nhờ đường dây còn lại đảm nhận việc cấp nguồn Sự dự phòng giữa hai đường dây làm tăng độ tin cậy và đảm bảo liên tục cấp điện cho tải ngay cả khi một phần hệ thống gặp sự cố Điều này cho thấy cách phân bổ công suất giữa hai đường dây giúp hệ thống vận hành ổn định mà không làm gián đoạn cung cấp điện.

Trong hệ thống cấp điện, khi cả hai đường dây cung cấp công suất cho tải bị cắt, tải sẽ bị cô lập hoàn toàn và không nhận được nguồn điện Kết quả là tải bị ngắt và ngừng hoạt động.

Thu Duc Nguo n he thong tren duo ng day 500Kv tu PleiKu ve

Nguo n tu NMND Phu My ve

Khảo sát trường hợp cắt tải ra khỏi hệ thống

Cắt tải trên thanh cái tại trạm Phú Định và hệ thống vận hành bình thường, nguồn phát tại thanh cái Phú Lâm giảm xuống Điện áp tại các thanh cái mang tải và các thanh cái kế cận tăng lên, khiến lượng công suất truyền tải trên hầu hết các đường dây được điều chỉnh để phù hợp Quá trình điều chỉnh và tối ưu vận hành này luôn được hệ thống thực hiện nhằm đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống điện.

Thu Duc Nguo n he thong tren duo ng day 500Kv tu PleiKu ve

Tại các tải khác tương tự.

Nguon t u NMD Thu Duc va NMD Phu My ve

Khảo sát trường hợp cắt nguồn phát ra khỏi hệ thống

Việc thử cắt nguồn phát tại trạm Thủ Đức cho thấy hệ thống báo lỗi và không thể tiếp tục vận hành vì nguồn phát không đủ cung cấp cho toàn bộ hệ thống; tình trạng tương tự cũng xảy ra ở các nguồn phát khác khi nguồn cung bị thiếu.

Khảo sát phân bố, điều chỉnh công suất và nguồn phát

Hệ thống được sắp xếp, phân bố phụ tải như hình vẽ dưới đây

Phu Dinh Chanh Hung Nam Sai Gon Nha Be

Tăng tải tại thanh cái Bà Quẹo lên 10 MW, ta thấy hệ thống như sau:

Phu Dinh Chanh Hung Nam Sai Go n Nha Be

Điện áp tại thanh cái Bà Quẹo giảm xuống còn 0.76 p.u, thanh cái gần nhất là Tân Bình giảm xuống 0.79 p.u; các thanh cái khác không có sự thay đổi Tuy nhiên ở các nguồn phát lại có sự điều chỉnh cả về công suất thực P và công suất phản kháng Q Cụ thể, tại nguồn Phú Lâm P tăng từ 866 MW lên 883 MW và Q tăng từ 204 MVAr lên 212 MVAr Tại nguồn Thủ Đức P không đổi, trong khi Q tăng từ 328 MVAr lên 331 MVAr Thông tin về nguồn phát Nhà chưa được cung cấp đầy đủ trong dữ liệu hiện có.

Bè P cũng không đổi, Q tăng từ 193MVR lên 194MVR

Giải thích cho sự thay đổi này như sau: việc tăng công suất hữu ích làm cosφ giảm, dẫn đến điện áp tại thanh cái giảm xuống Trong khi đó, tăng thêm 10 MW công suất thực P nhưng tại máy phát P lại tăng lên 17 MW cho thấy sự tồn tại của tổn hao công suất truyền tải trên đường dây Việc tăng công suất phản kháng trên các máy phát là kết quả của sự điều chỉnh tối ưu của hệ thống, nhằm đưa điện áp đầu cực tại thanh cái đặt máy phát về 1.0 pu và bù đắp phần sụt áp do tăng tải tại thanh cái Bà Quẹo.

Quá trình phân tích cho thấy tương tự xảy ra với các thanh cái khác Việc giảm công suất tiêu thụ trên các thanh cái mang lại hiệu ứng ngược lại so với trường hợp trước, tuy nhiên mọi hiện tượng đều được lý giải bằng cùng một nguyên lý đã được trình bày ở phần trên.

Tính toán các trường hợp sự cố ngắn mạch không tải tại thanh cái Phú Lâm

Ngắn mạch trên thanh cái Phú Lâm

3.1.1 Trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

Ngắn mạch một pha chạm đất trên thanh cái gây sụt điện áp nghiêm trọng: điện áp của pha bị ngắn mạch tại thanh cái bằng không; trên các thanh cái khác, điện áp của cùng pha này giảm xuống hơn một nửa, với mức giảm lớn nhất ở các thanh cái gần vị trí ngắn mạch và giảm dần khi xa Ảnh hưởng chủ yếu tập trung lên pha gặp ngắn mạch; hai pha còn lại hầu như không bị ảnh hưởng.

Trong hệ thống điện, dòng ngắn mạch trên một đường dây sẽ đi theo đường ngắn nhất đổ về điểm ngắn mạch; từ bảng số liệu cho thấy nhánh có dòng ngắn mạch lớn là nơi dòng điện đi qua nhiều nhất, còn nhánh có dòng ngắn mạch nhỏ là nơi lưu lượng điện thấp hơn Dòng ngắn mạch trên 3 pha gần bằng nhau, cho thấy sự cân bằng giữa các pha khi xảy ra sự cố.

Dòng ngắn mạch trên máy phát thì máy phát nào phát công suất càng lớn thì dòng ngắn mạch chạy trên máy phát đó càng lớn

Dòng ngắn mạch trên tải bằng 0 vì hệ thống đang hoạt động không tải

3.1.2 Trường hợp ngắn mạch 2 pha chạm nhau không chạm đất a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

Nhận xét: Khi ngắn mạch hai pha chạm nhau không chạm đất trên thanh cái, điện áp trên hai pha bị sự cố giảm rõ rệt Tại thanh cái nơi xảy ra sự cố, điện áp của hai pha ngắn mạch trở nên bằng nhau và bằng một nửa điện áp trước khi xảy ra sự cố Tại các thanh cái còn lại, điện áp ngắn mạch trên các pha sự cố không đồng nhất Điện áp ở pha không bị sự cố hầu như không bị ảnh hưởng.

Dòng ngắn mạch trên đường dây cũng tương tụ như trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất

Dòng ngắn mạch trên máy phát cũng tương tự như trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất

Dòng ngắn mạch trên tải bằng 0

3.1.3 Trường hợp ngắn mạch 3 pha a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

Nhận xét: Khi ngắn mạch 3 pha trên thanh cái thì:

Trong sự cố đối xứng ba pha, điện áp ngắn mạch trên thanh cái bị sự cố bằng 0 ở cả ba pha Các thanh cái còn lại chịu sự giảm điện áp mạnh, đặc biệt là những thanh cái gần điểm sự cố Dòng ngắn mạch trên đường dây cũng tương tự như trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất, cho thấy mức dòng và phạm vi ảnh hưởng phụ thuộc vào vị trí của sự cố.

Dòng ngắn mạch trên tải bằng 0

3.1.4 Trường hợp ngắn mạch hai pha chạm đất a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

Nhận xét: Khi ngắn mạch hai pha chạm đất, điện áp ở hai pha tại điểm sự cố bằng 0 và sẽ tăng dần khi khoảng cách giữa thanh cái gây sự cố và thanh cái đo càng lớn, nhưng không vượt quá một nửa mức điện áp trước khi xảy ra sự cố.

Dòng ngắn mạch trên đường dây cũng tương tụ như trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất

Dòng ngắn mạch trên tải bằng 0.

Ngắn mạch trên đường dây giữa hai thanh cái Phú Lâm và Bà Quẹo

a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch trên máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

Nhận xét cho thấy khi xảy ra ngắn mạch một pha, điện áp ở pha sự cố giảm nghiêm trọng trên tất cả các thanh cái; điện áp tại điểm ngắn mạch bằng 0, và hai pha còn lại chịu ảnh hưởng ít hơn.

Dòng ngắn mạch trên cả 3 pha của đường dây bị sự cố bằng 0 Tất cả các dòng công suất đổ về điểm ngắn mạch theo đường gần nhất

Dòng ngắn mạch trên máy phát càng lớn nếu máy phát phát công suất càng lớn Dòng ngắn mạch trên tải bằng 0

3.2.2 Ngắn mạch hai pha chạm nhau không chạm đất a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch trên máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

Khi ngắn mạch hai pha chạm nhau mà không chạm đất, điện áp ngắn mạch ở hai pha gặp sự cố giảm mạnh Tại điểm ngắn mạch, điện áp của hai pha bị chạm bằng nhau và chỉ còn bằng một nửa điện áp bình thường, trong khi pha còn lại chịu ảnh hưởng ít hơn.

3.2.3 Ngắn mạch 3 pha a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng điện ngắn mạch trên đường dây c Dòng điện ngắn mạch trên máy phát d Dòng điện ngắn mạch trên tải

Nhận xét: Khi ngắn mạch 3 pha thì:

Trong sự cố đối xứng trên cả ba pha, điện áp ngắn mạch giảm mạnh và đồng đều ở cả ba pha Tại điểm ngắn mạch, điện áp bằng 0 ở cả ba pha.

3.2.4 Ngắn mạch hai pha chạm đất a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng điện ngắn mạch trên đường dây c Dòng điện ngắn mạch trên máy phát d Dòng điện ngắn mạch trên tải

Nhận xét: Khi ngắn mạch hai pha chạm đất, điện áp ngắn mạch trên hai pha tại điểm sự cố bằng 0 và giảm mạnh ở tất cả các thanh cái Thanh cái nào càng gần điểm ngắn mạch thì điện áp càng giảm mạnh, cho thấy sự phân bố điện áp không đồng đều trên hệ thống thanh cái do ngắn mạch chạm đất gây ra.

Nhận xét chung cho thấy ngắn mạch trên thanh cái nghiêm trọng hơn ngắn mạch giữa đường dây Khi không tải, sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất là nguy hiểm nhất do dòng ngắn mạch lớn nhất, khiến điện áp các bus và dòng trên các đường dây đều tăng cao Sự cố ba pha tiếp theo, dù tại điểm ngắn mạch dòng ngắn mạch không cao bằng sự cố 1 pha chạm đất, nhưng các dòng trên đường dây và máy phát vẫn có giá trị tương đương, và ngắn mạch 3 pha tác động lên cả 3 pha nên tính chất nghiêm trọng vẫn lớn hơn sự cố ngắn mạch 1 pha Lý do sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất có dòng lớn hơn sự cố 3 pha là do tổng trở thứ tự không nhỏ, khiến cho dòng ngắn mạch vẫn lớn hơn dòng của sự cố 3 pha.

Tính toán các trường hợp sự cố ngắn mạch có tải tại thanh cái Phú Lâm

Ngắn mạch trên thanh cái Phú Lâm

4.1.1 Trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

4.1.2 Trường hợp ngắn mạch 2 pha chạm nhau không chạm đất a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

4.1.3 Trường hợp ngắn mạch 3 pha a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

4.1.4 Trường hợp ngắn mạch hai pha chạm đất a Điện áp ngắn mạch tại thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch tại máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải.

Ngắn mạch trên đường dây giữa hai thanh cái Phú Lâm và Bà Quẹo

a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch trên máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

4.2.2 Ngắn mạch hai pha chạm nhau không chạm đất a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng ngắn mạch trên đường dây c Dòng ngắn mạch trên máy phát d Dòng ngắn mạch trên tải

4.2.3 Ngắn mạch 3 pha a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng điện ngắn mạch trên đường dây c Dòng điện ngắn mạch trên máy phát d Dòng điện ngắn mạch trên tải

4.2.4 Ngắn mạch hai pha chạm đất a Điện áp ngắn mạch trên thanh cái b Dòng điện ngắn mạch trên đường dây c Dòng điện ngắn mạch trên máy phát d Dòng điện ngắn mạch trên tải

Nhận xét chung: Trong trường hợp ngắn mạch có tải, đặc tính ngắn mạch vẫn tương tự ngắn mạch không tải nhưng điện áp và dòng ngắn mạch đều lớn hơn Dòng ngắn mạch khi có tải là lớn hơn so với khi không tải (dòng này bằng 0 khi không tải) Tất cả các trường hợp ngắn mạch có tải gây hại nghiêm trọng cho hệ thống nhiều hơn các trường hợp ngắn mạch khi không tải Ngắn mạch trên thanh cái nhìn chung nghiêm trọng hơn ngắn mạch giữa đường dây.

Xác Định Tổn Thất và Bù Công Suất Trên Hệ Thống

Sơ đồ hệ thống trước khi bù

Thông số công suất mạng điện trên hệ thống trước khi bù

Theo kết quả trên cho thấy tải kháng hao hụt trên đường dây là 446 MVAR

Bảng số liệu công suất trên đường dây trước khi bù

Bảng số liệu trên cho thấy hầu hết các dường dây đều cần phải bù công suất kháng

Bảng số liệu điện áp trên các bus trước khi bù

Bảng trên cho thấy tại các bus in màu đỏ gồm: Bà Quẹo, Chợ Lớn, Phú Định, Tân

Để các thanh cái tại Bình, Hóc Môn, Bến Thành, Chánh Hưng và Nam Sài Gòn đạt yêu cầu về bù công suất và điện áp đầu cực nằm trong khoảng từ 0.9 pu đến 1.0 pu, ta thực hiện bù công suất cho hệ thống Đầu tiên, ta đặt tụ bù tại thanh cái Hóc Môn với công suất 40.3 MVAR nhằm đưa điện áp tại thanh cái Hóc Môn từ 0.86 pu lên 0.9 pu.

Thu Duc Nguo n he t ho ng t ren duong day 500Kv t u PleiKu ve

Nguo n t u NMND Phu My ve

Quan sát trên sơ đồ cho thấy việc đặt tụ bù tại thanh cái Hóc Môn làm cho điện áp tại thanh cái Tân Bình tăng từ 0.8 pu lên 0.83 pu, cho thấy tác động của bù công suất phản kháng đối với ổn định điện áp trên hệ thống phân phối Việc điều chỉnh tụ bù ở Hóc Môn có ảnh hưởng lan tỏa đến khu vực Tân Bình, nhấn mạnh tầm quan trọng của phân bổ tụ bù hợp lý để duy trì điện áp vận hành ở mức cho phép và cải thiện hiệu quả cấp điện.

Tiếp theo, tại thanh cái Bà quẹo ta đặt tụ bù có công suất là 78.4 MVAR để đưa điện áp tại thanh cái Bà Quẹo từ 0.78pu lên 0.9pu

Quan sát trên sơ đồ cho thấy việc đặt tụ bù tại thanh cái Bà Quẹo làm tăng điện áp tại thanh cái Tân Bình từ 0.83 pu lên 0.86 pu, điện áp tại thanh cái Chợ Lớn từ 0.87 pu lên 0.88 pu, và điện áp tại thanh cái Hóc Môn từ 0.90 pu lên 0.91 pu.

Tiếp tục, tại thanh cái Tân Bình ta đặt tụ bù có công suất là 24.2 MVAR để đưa điện áp tại thanh cái Tân Bình từ 0.86pu lên 0.9pu

Thu Duc Nguo n he tho ng tren duong day 500Kv t u PleiKu ve

Quan sát trên sơ đồ cho thấy việc đặt tụ bù tại thanh cái Tân Bình làm tăng điện áp ở hai thanh cái Bà Quẹo và Hóc Môn: điện áp tại Bà Quẹo tăng từ 0.9 pu lên 0.91 pu, còn điện áp tại Hóc Môn tăng từ 0.91 pu lên 0.93 pu, cho thấy tác động tích cực của việc bù công suất lên ổn định hệ thống.

Tiếp tục, tại thanh cái Chợ Lớn ta đặt tụ bù có công suất là 28.6MVAR để đưa điện áp tại thanh cái Chợ Lớn từ 0.88pu lên 0.9pu

Quan sát trên sơ đồ cho thấy việc lắp tụ bù tại thanh cái Chợ Lớn khiến điện áp tại thanh cái Hỏa Xa tăng từ 0.92 pu lên 0.94 pu, đồng thời điện áp tại thanh cái Bến Thành tăng từ 0.87 pu lên 0.88 pu.

Tiếp tục, tại thanh cái Chợ Lớn ta đặt tụ bù có công suất là 56.7MVAR để đưa điện áp tại thanh cái Chánh Hưng từ 0.77pu lên 0.9pu

Quan sát sơ đồ cho thấy việc đặt tụ bù tại thanh cái Chánh Hưng làm điện áp tại các thanh cái Nam Sài Gòn tăng từ 0.87pu lên 0.92pu, tại thanh cái Phú Định tăng từ 0.89pu lên 0.91pu và tại thanh cái Bến Thành tăng từ 0.88pu lên 0.89pu Rõ ràng nếu tiếp tục tăng công suất bù tại thanh cái Chánh Hưng sẽ đưa điện áp tại thanh cái Bến Thành lên 0.9pu Vì vậy, thay vì đặt bù tại thanh cái Chánh Hưng ở mức 56.7MVAR thì nên đặt tại thanh cái Nam Sài Gòn với công suất bù 86.1MVAR.

Do đó, không cần phải đặt bù tại thanh cái Bến Thành, nhưng vẫn có thể đưa điện áp tại thanh cái này lên 0.9 pu Cách làm này cho thấy sự tối ưu về chi phí so với phương án bù, giúp giảm thiểu chi phí vận hành mà vẫn đảm bảo điện áp mục tiêu cho hệ thống.

Sơ đồ hệ thống sau khi bù hoàn tất

Các chữ số màu xanh lá biểu thị số liệu công suất được bù tại từng thanh cái có lắp đặt tụ bù; sau khi thực hiện bù công suất kháng, kết quả được trình bày như sau.

Thông số công suất mạng điện trên hệ thống sau khi bù

Với tải không đổi, nguồn phát giảm từ 1436.3 + j726(MVA) xuống 1415.7 + j415(MVA) Lượng công suất tổn hao trên toàn hệ thống giảm từ 136.3 + j446(MVA) xuống còn 115.7 + j370.7(MVA) Điều này cho thấy sự cải thiện trong cấp nguồn và giảm đáng kể tổn thất của hệ thống điện.

Như vậy, đặt tụ bù giúp nâng cao hiệu suất nguồn phát, giảm tổn hao trên đường dây

Bảng số liệu công suất trên đường dây sau khi bù

Bảng số liệu điện áp trên các bus sau khi bù

Nhận xét cho thấy ở các thanh cái, điện áp đầu cực đã được đưa về đúng giá trị yêu cầu, không còn bus nào hiển thị màu đỏ, đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và ổn định.

Như vậy, việc đặt tụ bù trên thanh cái giúp nâng cao điện áp tại thanh cái

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 1

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM POWER WORLD SIMULATOR 2

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU SỬ DỤNG PHẦN MỀM POWER WORLD 3

1.1 Giới thiệu một số thanh công cụ trong phần mềm 3

1.2 Các bước thành lập các phần tử của một mạng điện 6

1.2.1 Thành lập một thanh cái (bus) 6

1.2.2 Thành lập một máy phát (generator) 7

1.2.3 Thành lập máy biến áp (transformer) 10

1.2.4 Thành lập đường dây (line) 11

1.2.7 Thể hiện các thông số trên sơ đồ 15

CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ KHI VẬN HÀNH HỆ THỐNG 18

2.1 Khảo sát trường hợp cắt đường dây ra khỏi hệ thống 19

2.2 Khảo sát trường hợp cắt tải ra khỏi hệ thống 22

2.3 Khảo sát trường hợp cắt nguồn phát ra khỏi hệ thống 23

2.4 Khảo sát phân bố, điều chỉnh công suất và nguồn phát 24

CHƯƠNG 3: Tính toán các trường hợp sự cố ngắn mạch không tải tại thanh cái Phú Lâm 26

3.1 Ngắn mạch trên thanh cái Phú Lâm 27

3.1.1 Trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất 27

3.1.2 Trường hợp ngắn mạch 2 pha chạm nhau không chạm đất 29

3.1.3 Trường hợp ngắn mạch 3 pha 31

3.1.4 Trường hợp ngắn mạch hai pha chạm đất 33

3.2 Ngắn mạch trên đường dây giữa hai thanh cái Phú Lâm và Bà Quẹo 35

3.2.1 Ngắn mạch một pha chạm đất 35

3.2.2 Ngắn mạch hai pha chạm nhau không chạm đất 37

3.2.4 Ngắn mạch hai pha chạm đất 41

CHƯƠNG 4: Tính toán các trường hợp sự cố ngắn mạch có tải tại thanh cái Phú Lâm 43

4.1 Ngắn mạch trên thanh cái Phú Lâm 43

4.1.1 Trường hợp ngắn mạch một pha chạm đất 43

4.1.2 Trường hợp ngắn mạch 2 pha chạm nhau không chạm đất 45

4.1.3 Trường hợp ngắn mạch 3 pha 47

4.1.4 Trường hợp ngắn mạch hai pha chạm đất 49

4.2 Ngắn mạch trên đường dây giữa hai thanh cái Phú Lâm và Bà Quẹo 51

4.2.1 Ngắn mạch một pha chạm đất 51

4.2.2 Ngắn mạch hai pha chạm nhau không chạm đất 53

4.2.4 Ngắn mạch hai pha chạm đất 57

CHƯƠNG 5: Xác Định Tổn Thất và Bù Công Suất Trên Hệ Thống 59

Họ và tên sinh viên : BÙI TUẤN ANH

Tên đề tài: DÙNG PHẦN MỀM POWER WORLD THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2009

Tiêu đề	Dùng Phần Mềm Power World Thiết Kế Mạng Điện
Tác giả	Bùi Tuấn Anh
Người hướng dẫn	PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt
Trường học	Trường Đại Học Tôn Đức Thắng
Chuyên ngành	Hệ Thống Điện
Thể loại	Luận án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2009
Thành phố	TP.Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	2,69 MB