BÁO cáo THÍ NGHIỆM GIẢI TÍCH hệ THỐNG điện bài 1 sơ lược về PHẦN mềm ETAP

Phần mềm được dùng để thiết kế và mô phỏng dựa vào những khối có sẵn để mô tả sự vận hành của hệ thống, phần mềm có khả năng phân tích và tính toán các thông số của hệ thống như dòng điệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH



BÁO CÁO THÍ NGHIỆM GIẢI TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN

LỚP L08 -HK 221 Giảng viên hướng dẫn: Phạm Thị Minh Thái

Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Tâm MSSV: 1914256 Nguyễn Thành MSSV: 1914256

BÀI 1

SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM ETAP

1 ETAP LÀ GÌ?

Etap là một phần mềm mô phỏng (Etap simulator) là sản phẩm của công ty Nhật Operation Technology, Inc với phiên bản 4.0 được phát hành vào 12/2001 Phần mềm được dùng để thiết kế và mô phỏng dựa vào những khối có sẵn để mô tả sự vận hành của hệ thống, phần mềm có khả năng phân tích và tính toán các thông số của hệ thống như dòng điện, dòng công suất tối ưu, đánh giá ổn định của hệ thống, …

2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP:

Etap là một phần mềm có khả năng tính toán và phân tích hệ thống điện tại thanh cái của sơ đồ đơn tuyến, ngoài ra phần mềm còn cho biết dòng và áp tại bus hệ thống

và tại thanh cái, nhờ đó mà ta có thể kiểm soát, điều chỉnh hay sửa chữa hệ thống kịp thời tránh những tổn thất đáng tiếc xảy ra

Ngoài ra phần mềm còn có một số ứng dụng khác như:

 Khảo sát và phân tích một hệ thống điện gồm lộ đơn hay lộ kép với nhiều nguồn cung cấp khác nhau

 Phân tích sự phân bố công suất trên hệ thống điện (HTĐ) : sự phân bố tổn thất công suất trên từng tuyến dây, dòng công suất trên từng tuyến dây, hệ số công suất trên từng nhánh,…

 Phân tích chế dộ ngắn mạch của HTĐ gồm có: chế độ ngắn mạch đối xứng

và chế độ ngắn mạch không đối xứng Trong đó:

o Ngắn mạch đối xứng: ngắn mạch bap ha

o Ngắn mạch không đối xứng: ngắn mạch hai pha, ngắn mạch hai pha chạm đất, ngắn mạch một pha

3 MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC CỦA ETAP

Etap 4.0 cũng giống như với những phần mềm khác là phần mềm đồ họa đầy đủ các tính năng phân tích ổn định hệ thống điện và Etap có thể chạy trong môi trường như: Microsoft Window 98, NT, 4.0, 2000, Me và Window XP

Đối với các hệ điều hành NT, 4.0, 2000 thì đòi hỏi cung cấp mức độ cao về độ tin cậy, sự bảo vệ và sự an toàn cho hệ thống khi ở giá trị tới hạn Các hệ điều hành trên thì chương trình có thể xây dựng mô hình xấp xỉ khoảng 500 Bus và có thể lớn hơn nữa

Đối với các hệ điều hành Window 98 và Me cung cấp nền tảng tốt cho việc phân tích hệ thống chỉ ở mức độ vừa và nhỏ khoảng 100 Bus và chỉ dùng cho các ứng dụng phổ biến khác

4 GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM ETAP:

5 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ AC

- Bus

- Máy biến áp:

- Cable

- Đường dây

- Máy phát

- Động cơ

- Tải

- Thiết bị bảo vệ

6 Cách nhập thông số các phần tử.

7 Tìm hiểu các modul chính của ETAP

- Modul PBCS

- Modul tính toán ngắn mạch trong HTĐ

BÀI 2 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT

1 TỔNG QUAN

Tìm hiểu bài toán PBCS

Tìm hiểu các phương pháp toán giải bài toán PBCS

- Phương pháp Gauss-Seidel

- Phương pháp Newton-Raphson

- Phương pháp Fast-Decoupled

2 GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG ETAP12.6.0

3 ÁP DỤNG CHI TIẾT THÔNG QUA VÍ DỤ

Cho sơ đồ HTĐ như hình vẽ và các thông số trong bảng sau:

Điện áp định mức hệ thống là 230kV

Hình 2.1 Sơ đồ HTĐ Bảng 1:Thông số các nhánh

Bus Bus R(Ω) X(Ω) 0,5B( )

1 2 15 46 1,55E-04

1 5 12 38 1,26E-04

2 4 10 30 1,00E-04

2 3 13 39 1,31E-04

4 5 11 34 1,13E-0.4

3 5 16 48 1,60E-04

3 6 15 46 1,55E-04

6 7 17 50 1,72E-04

5 7 13 39 1,31E-04

Bảng 2: Thông số các nút

Bus Máy phát Phụ tải

MW Mvar MW MVar

7 Nút cân bằng 75 20

Bài 3 (6t)

PHÂN TÍCH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

1 TỔNG QUAN

Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế độ làm việc không bình thường của các phần tử Các sự cố thường là các dây dẫn pha chạm nhau, chạm đất (trong hệ thống điện có trung tính nối đất) hoặc trạm dây trung tính…Phần lớn các sự cố thường kèm theo hiện tượng dòng điện tăng khá cao và điện

áp giảm khá thấp Các thiết bị có dòng điện tăng cao chạy qua có thể bị đốt nóng quá

mức cho phép và bị hư hỏng khi điện áp bị giảm thấp, dẫn tới việc gián đoạn cung cấp điện gây thiệt hại kinh tế, xế hội

Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống đảm bảo việc cung cấp điện thì phải có thiết bị bảo vệ tác động khi sự cố xảy ra Các thiết bị bảo vệ phải được phối hợp nhịp nhàng, tác động đúng, kịp thời giảm thiệt hại ở mức thấp nhất Bài toán tính toán ngắn mạch nhằm phục vụ cho việc cài đặt các thông số của thiết bị bảo vệ

2 GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG TÍNH NGẮN MẠCH Ở ETAP 12.6.0:

Ở chức năng này Etap cung cấp chức năng tính ngắn mạch theo 2 tiêu chuẩn ANSI

và IEC và chức năng phân tích hồ quang điện khi ngắn mạch Trong giới hạn tìm hiểu này chỉ giới thiệu chức năng tính ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC

Hình 3.1 Trang Info

 Study Case: nhập tên tập tin đầu vào của tiêu đề ngắn mạch, ta có thể

thay đổi tên hoặc lấy tên mặc định từ chương trình và tối đa là 12 kí tự chữ và số

 Transformer Tap: 2 phương pháp được cung cấp từ Transformer

off-nominal:

 Adjust Base kV: là điện áp cơ bản tại Bus thì được sử dụng số vòng của

máy biến áp, chế độ làm việc định mức của máy biến áp giống như làm việc ngoài chế

độ bình thường cài đặt ở đầu ra

 Use Nominal Tap: định mức của máy biến áp thì được sử dụng số vòng

của máy biến áp thay thế việc tính toán điện áp cơ bản của Bus, tất cả việc cài đặt từ bên ngoài thì bỏ qua và điện kháng máy biến áp không thể điều chỉnh

 Equip Cable & Heater: là hộp thoại được dành riêng cho cáp, nhóm lựa

chọn bao gồm điện kháng của thiết bị cáp và sự quá nhiệt đối với động cơ có mức điện

áp trung bình và mức điện áp thấp

 Motor Contribution Based on: gồm 3 chế độ để chọn với các chế độ của

động cơ như:

 Motor Status: khi chọn biểu tượng trên thì tất cả động cơ chạy ở chế độ

Continuous hoặc Intermittent thì sẽ kết hợp với dòng điện ngắn mạch của hệ thống Khi chọn biểu tượng Spare thì động cơ không tham gia vào ngắn mạch của hệ thống

 Loading Category: khi chọn vào biểu tượng này thì tính toàn dòng điện

ngắn mạch có thể đóng góp dòng điện ngắn mạch vào hệ thống khi tải khác không, khi tải bằng không thì không tham gia vào dòng điện ngắn mạch của hệ thống

 Both: là kết hợp của hai trường hợp trên.

 Bus Selection: là biểu tượng dùng để hiển thị sự cố tại các Bus tùy thuộc

vào người thiết kế muốn hiển thị

Trang Standard:

Hình 3.2 Trang Standard

 Short Circuit Current: hệ số nhân điện áp nguồn (trường hợp min là trường

hợp xét đến yếu tố tích cực ở sai số thiết bị, 2 trường hợp còn lại là xét ở tiêu cực của sai số thiết bị)

 Cmax for Z Adjustment: hiệu chỉnh tổng trở khi thay đổi điện áp so với định

mức của thiết bị (máy biến áp, máy phát)

 Zero Sequence Mdl: xét đến điện dung của dây dẫn và tụ bù khi tính toán (đưa

vào trở kháng thứ tự không)

 Calculation Method: sử dụng tỷ số X/R trong 3 biện pháp khác nhau để tính

giá trị biên dòng ngắn mạch để kiểm tra thiết bị cắt ngắn mạch

 Protective Device Duty: Đánh giá thiết bị cắt ngắn mạch.

 LV CB Breaking: chọn dòng để đánh giá thiết bị cắt ngắn mạch.

Hình 3.3 Công cụ tính toán

Ví dụ áp dụng: Mô phỏng tính toán ngắn mạch cho hệ thống điện sau,dữ liệu của hệ thống được cho trong đơn vị tương đối trên cơ bản 100MVA như sau:

Máy phát: G1: 100MVA; 25kV; X1=X2= 0,2 ; X0 = 0,05

G2: 100MVA; 13,8kV; X1=X2= 0,2 ; X0 = 0,05 Máy biến áp: T1: 100MVA; 25/230 kV; X1=X2= X0 = 0,05

T2: 100MVA; 13,8/230 kV; X1=X2= X0 = 0,05 Đường dây: TL12, TL13, TL23: 100MVA 230kV X1=X2= 0,1 ; X0 = 0,3

Phân tích các dạng NM:

- Ngắn mạch 3 pha

- Ngắn mạch 1 pha chạm đất

- Ngắn mạch 2 pha chạm nhau

- Ngắn mạch 2 pha chạm nhau chạm đất

Xuất kết quả và nhận xét kết quả

Nhập- Máy phát: Ta có thể lấy máy phát Gen 2 hoặc 3 làm nút cân bằng (Swing) Ở đây

chọn Gen 2 làm nút cân bằng:

 Ở mục Rating ta nhập công suất cho máy phát.

 Chọn Imp/Model ta nhập X1, X2, X0, tương ứng với X’’, X2, X0 Vì bài không kể điện trở, ta cho giá trị của các R bằng 0 nên ta nhập các tỉ số X’’/R0, X2/R2, X0/R0 là

vô cùng (99999)

 Ở mục Grounding ta điểu chỉnh Type để chọn kiểu nối đất cho máy phát, ở đây ta

chọn đấu Y nối đất qua Reactor có điện trở 0.03Ohm