Tính trào lưu công suất và ngắn mạch trên lưới điện 22kv tại côn đảo bằng phần mềm etap

TÓM TẮT Tên đề tài: “ Tính trào lưu công suất và ngắn mạch cho lưới điện côn đảo 22kV bằng phần mềm ETAP ” Sinh viên thực hiện MSSV: Lớp: Mai Trung Hiếu 1811020090 18DDCA1 Nội dung tóm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍNH TRÀO LƯU CÔNG SUẤT VÀ NGẮN MẠCH

TRÊN LƯỚI ĐIỆN 22kV TẠI CÔN ĐẢO

BẰNG PHẦN MỀM ETAP

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Tp.HCM, tháng 07 năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍNH TRÀO LƯU CÔNG SUẤT VÀ NGẮN MẠCH

TRÊN LƯỚI ĐIỆN 22kV TẠI CÔN ĐẢO

BẰNG PHẦN MỀM ETAP

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Tp.HCM, tháng 07 năm 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp HCM, ngày 22 tháng 7 năm 2022

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là hoạt động cần thiết cho sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp nói chung và sinh viên viện kỹ thuật điện nói riêng Để đạt được mục đích đó, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn giảng viên Th.S Hoàng Nguyên Phước đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong quá trình làm báo cáo đồ án Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học công nghệ Hutech nói chung, các thầy cô trong

bộ môn Kỹ thuật điện nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm

ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quân tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Người thực hiện

SV Mai Trung Hiếu

TÓM TẮT

Tên đề tài: “ Tính trào lưu công suất và ngắn mạch cho lưới điện côn đảo 22kV

bằng phần mềm ETAP ”

Sinh viên thực hiện MSSV: Lớp:

Mai Trung Hiếu 1811020090 18DDCA1

Nội dung tóm tắt của đồ án:

Vận hành hệ thống điện tiết kiệm, hiệu quả và an toàn là mục tiêu mong muốn Trong hệ thống điện, nguồn điện được huy động từ nhiều nguồn khác nhau và phân tán ở các vị trí khác, trong quá trình vận hành có thể xảy ra những đoạn ngắn mạch không mong muốn Nên việc tìm hiểu phần mềm ETAP là một trong những điều cần thiết nên làm bởi đây là phần mềm giúp mô phỏng hệ thống điện một cách chính xác nhanh chóng và an toàn Phần mềm sẽ giúp ta tính toán trào lưu công suất và ngắn mạch lưới điện 22kV Côn Đảo và từ đó ta đối chiếu kết quả từ phần mềm xem có thỏa mãn với những điều luật từ Bộ Công Thương hay không Nếu có gì đó không thỏa đáng thì ta có thể tinh chỉnh trực tiếp trên phần mềm và đưa ra những phương pháp tốt

ưu như thay đổi công suất nguồn truyền tải, đặt tủ bù

ABSTRACT

Project title: “Calculating power flow and short circuit for 22kV CON DAO power grid by ETAP software”

Student name Student ID Class

Mai Trung Hiếu 1811020090 18DDCA1

Summary of the project:

Economical, efficient and safe power in system operation are the desired goal

In the power system, power is mobilized from many different sources and distributed

in other locations, many unexpected short circuits may occur during operation Therefore, Learning ETAP software is one of the essential things to do because this is

a software that helps simulate electrical systems accurately, quickly and safety The software will help us calculate the power flow and short circuit in the 22kV Con Dao grid From there, we compare the results from the software to see if it is satisfied with the laws from the Ministry of industry and Trade If something is not right, we can figure it out on software and offer good methods such as changing the transmission power capacity, setting up a compensating cabinet

Mục lục

1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2

1.2 Giới thiệu ETAP 2

1.2.1 Các khả năng tính toán của ETAP 2

1.2.2 Giao diện 3

1.3 Các thành phần chính 5

1.3.1 Nguồn (hệ thống) 5

1.3.2 Máy phát 8

1.3.3 Bus 11

1.3.4 Đường dây 11

1.3.5 Cáp lực 16

1.3.6 Máy biến áp 2 cuộn dây 17

1.3.7 Máy biến áp 3 cuộn dây 19

1.3.8 Tải 20

1.4 Xây dựng sơ đồ tính toán 21

1.5 Thư viện thiết bị 23

2.1 TỔNG QUAN 25

2.2 Phân loại các nút trong hệ thống điện 25

2.3 Các phương pháp tính toán phân bố công suất 26

2.4 Gauss-Seidel 26

2.4.1 Các bước tính toán 27

2.5 Newton-Raphson 29

2.5.1 Các bước tính toán 29

2.6 MODULE tính trào lưu công suất trong ETAP 19.0 31

3.1 Vấn đề chung 39

3.2 Hiện tượng ngắn mạch 39

3.3 Mục đích tính toán 40

3.4 Các giả thiết khi tính toán NM 40

3.6 Các thành phần thứ tự 42

3.7 Mô hình các phần tử 43

3.7.1 Mô hình nguồn HTĐ 43

3.7.2 Mô hình MBA 2 cuộn dây 45

3.7.3 Đường dây phân phối 47

3.8 Tính toán dòng điện NM 49

3.8.1 Phương pháp tính toán 49

3.8.2 NM 3 pha đối xứng (a-b-c) 50

3.8.3 NM 2 pha (b-c) 51

3.8.4 NM 1 pha chạm đất (a-g) 51

3.8.5 NM 2 pha chạm đất (b-c-g) 52

3.9 MODULE tính ngắn mạch ở ETAP 19.0 52

3.9.1 Tính theo IEC 60909 (phương pháp thành phần đối xứng) 55

3.9.2 Phương pháp IEC 61363 (giải hệ phương trình vi phân) 55

4.1 Giới hạn ngắn mạch 74

4.2 Giới hạn điện áp trong vận hành 74

5.1 Tổng quan 76

5.2 Các số liệu lưới điện côn đảo năm 2021 77

5.3 Tính phân bố công suất 87

5.4 Tính ngắn mạch 90

6.1 KẾT LUẬN 92

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 92

- MBA: Máy biến áp

- ĐDPP: Đường dây phân phối

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1 1 Giao diện chính của Etap 3

Hình 1 2 Các chức năng tính toán của Etap 4

Hình 1 3 Các phần tử AC 4

Hình 1 4 Các thiết bị đo lường và bảo vệ 5

Hình 1 5 Trang info của nguồn 5

Hình 1 6 Trang rating của nguồn 6

Hình 1 7 Trang Hammic của nguồn 7

Hình 1 8 Trang reliability của nguồn 7

Hình 1 9 Trang Energy price của nguồn 8

Hình 1 10 Trang rating máy phát 9

Hình 1 11 Trang imp/Mode máy phát 9

Hình 1 12 Trang capalibity máy phát 10

Hình 1 13 Trang exciter máy phát 10

Hình 1 14 Trang info của bus 11

Hình 1 15 Trang info đường dây 11

Hình 1 16 Trang parameter đường dây 12

Hình 1 17 Trang configuration đường dây 13

Hình 1 18 Trang grouping đường dây 13

Hình 1 19 Trang earth đường dây 14

Hình 1 20 Trang impedance đường dây 14

Hình 1 21 Trang Sag & Tension đường dây 15

Hình 1 22 Trang info cáp 16

Hình 1 23 Trang impedance cáp 17

Hình 1 24 Trang info máy biến áp 17

Hình 1 25 Trang Rating máy biến áp 18

Hình 1 26 Trang Grounding máy biến áp 19

Hình 1 27 Trang protection máy biến áp 19

Hình 1 28 Trang info tải 20

Hình 1 29 Trang Nameplate tải 20

Hình 1 30 Trang short circuit tải 21

Hình 1 31 Thông tin ban đầu khi tạo dự án mới 21

Hình 1 32 Cửa sổ chính sau khi tạo dự án mới 22

Hình 1 33 Kết nối các phần tử 22

Hình 1 34 Thao tác xoay các phần tử 23

Hình 1 35 Thay đổi thông tin hiển thị 23

Hình 1 36 Thư viện cáp lực 24

Hình 2 1 Sơ đồ 3 nút 29

Hình 2 2 Thanh công cụ 31

Hình 2 3 Các tùy chỉnh trong trường hợp phân tích 31

Hình 2 4 Trang info 32

Hình 2 5 Trang loading 33

Hình 2 6 Trang Alert 34

Hình 2 7 Mạng điện 3 nút 35

Hình 2 8 Kết quả trên Etap 38

Hình 2 9 Kết quả trên loadflow 38

Hình 3 1 Mô hình TTT của nguồn 44

Hình 3 2 Mô hình TTN của nguồn 44

Hình 3 3 Mô hình TTK trung tính nối đất trực tiếp 45

Hình 3 4 Mô hình TTK trung tính nối đất gián tiếp 45

Hình 3 5 Mô hình TTK trung tính không nối đất 45

Hình 3 6 MBA 2 cuộn dây 45

Hình 3 7 Mô hình TTT của MBA 2 cuộn dây 46

Hình 3 8 Mô hình TTT của đường dây 48

Hình 3 9 Sơ đồ tương đương NM 3 pha 51

Hình 3 10 Sơ đồ tương đương NM 2 pha 51

Hình 3 11 Sơ đồ tương đương NM 1 pha chạm đất 52

Hình 3 12 Sơ đồ tương đương NM 2 pha chạm đất 52

Hình 3 13 Trang info 53

Hình 3 14 Trang standard 54

Hình 3 15 Công cụ tính toán 54

Hình 3 16 Sơ đồ thay thế 55

Hình 3 17 Sơ đồ lưới điện 110kV 12 nút 56

Hình 3 18 Kết quả tính toán NM 3 pha trên mô phỏng 62

Hình 3 19 Kết quả tính toán NM 2 pha trên mô phỏng 63

Hình 3 20 Kết quả tính toán NM 1 pha chạm đất trên mô phỏng 65

Hình 3 21 Kết quả tính toán NM 2 pha chạm đất trên mô phỏng 66

Hình 5 1 Sơ đồ lưới điện côn đảo trên ETAP 76

Hình 5 2 sơ đồ côn đảo 22kV trên Autocad 77

Hình 5 3 Kết quả tính phân bố công suất bằng ETAP 88

Hình 5 4 Kết quả tính ngắn mạch bằng ETAP 90

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3 1: Bán kính tự thân của dây có nhiều sợi có bán kính r 47

Bảng 3 2: Giá trị K0 ứng với các trường hợp 48

Bảng 3 3: Kết quả tổng trở các phần tử của mạng điện 12 nút 59

Bảng 3 4: Tổng trở tương đương thevenin tại các nút khi NM 60

Bảng 3 5: Dòng điện NM trực tiếp 3 pha tại các nút 61

Bảng 3 6: Dòng điện NM trực tiếp 2 pha tại các nút 62

Bảng 3 7: Dòng điện NM trực tiếp 1 pha chạm đất tại các nút 64

Bảng 3 8: Dòng điện NM trực tiếp 2 pha chạm đất tại các nút 66

Bảng 3 9: Dòng điện NM TTK trực tiếp 2 pha chạm đất tại các nút 67

Bảng 3 10: Dòng NM 3 pha gián tiếp tại các nút 68

Bảng 3 11: Dòng NM 2 pha gián tiếp tại các nút 69

Bảng 3 12: Dòng NM 1 pha chạm đất gián tiếp tại các nút 70

Bảng 3 13: Dòng NM 2 pha chạm đất gián tiếp tại các nút 71

Bảng 3 14: Dòng NM TTK 2 pha chạm đất gián tiếp tại các nút 73

Bảng 4 1: Dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố 74

Bảng 4 2: Độ chênh lệch điện áp của các cấp điện áp 74

Bảng 4 3: Độ chênh lệch điện áp trong các chế độ vận hành 75

Bảng 5 1: Thông số các phụ tải côn đảo 78

Bảng 5 2 Thông số động cơ 82

Bảng 5 3 Thông số máy phát 83

Bảng 5 4 Thông số đường dây 83

Bảng 5 5 Độ chênh lệch điện áp tại 1 số nút 89

Bảng 5 6 Tổng công suất các phụ tải và máy phát 89

Bảng 5 7 Giá trị sụt áp các máy phát 89

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đang đóng một vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao năng suất lao động Những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật được áp dụng rộng rãi vào nền kinh tế đưa đến những đổi thay chưa từng có trong lịch sử loài người Nhận thức được tầm quan trọng của khoa học công nghệ có ảnh hưởng quyết định đến chiến lược phát triển đất nước, Nhà nước ta

đã ra sức đào tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật, khuyến khích đầu tư nhằm phát triển nhanh nền khoa học kỹ thuật nước nhà

Là sinh viên của chuyên ngành kỹ thuật điện, sau thời gian học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Công Nghệ TP.HCM, được sự giảng dạy tận tình của các thầy cô cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đã chọn đề tài tốt nghiệp

“Tính trào lưu công suất và ngắn mạch lưới điện Côn Đảo 22kV bằng phần

mềm ETAP” Trong đồ án này em tập trung đi sâu vào công việc chính là nghiên

cứu Phần mềm ETAP, học cách xây dựng lưới điện trên ETAP, nghiên cứu lý thuyết và cách tính toán phân bố trào lưu công suất và ngắn mạch Áp dụng những kiến thức đó vô phần mềm và xây dựng lưới điện Côn Đảo 22kV

Đồ án gồm 6 phần

Chương 1: Giới thiệu phần mềm ETAP

Chương 2: Tính toán trào lưu công suất

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Giới thiệu đề tài

Hiện nay, hệ thống điện phát triển ngày càng lớn và những quá trình xảy ra trong hệ thống điện cũng vô cùng phức tạp Do đó, để phân tích chính xác và hiệu quả nhằm phục vụ cho việc thiết kế và vận hành hệ thông điện, đòi hỏi cần có công

cụ hiệu quả ETAP là chương trình chuyên dụng được phát triển để phục vụ phân tích và thiết kế trong các lĩnh vực thuộc kỹ thuật điện Đề tài này giúp ta nắm rõ cách hoạt động phần mềm ETAP Sau khi hiểu rõ cách hoạt động của phần mềm này, ta có thể áp dụng nó để xây dựng lưới điện Côn Đảo Sau đó tính toán phân bố công suất hoặc ngắn mạch, từ đó ta có thể đưa ra giải pháp để nâng cao độ tin cậy

và đảm bảo an ninh năng lượng

Trước khi biết cách hoạt động của phần mềm thì ta sẽ tìm hiểu ETAP là phần mềm gì

1.2 Giới thiệu ETAP

ETAP là sản phẩm của công ty Operation Technology, Inc (OTI) Được ra đời từ những buổi đầu tiên khi máy tính điện toán bắt đầu được sử dụng để hỗ trợ công việc Phần mềm được chia thành 2 mảng là offline và real time

Offline cung cấp cái nhìn đầu tiên, mô phỏng hệ thống điện cần quy hoạch trên mô hình và kiểm tra trước khi đi thi công dự án Real time hướng đến 1 hệ thống điện tự hành, bao gồm nhận dữ liệu, giám sát và dự báo những biến cố có thể xảy ra ETAP phân tích và tính toán lưới điện rất mạnh, với quy mô số lượng nút không giới hạn và hoàn toàn có thể áp dụng rộng rãi trong việc tính toán, quản lý và vận hành hệ thống điện ở Việt Nam Phần mềm được sử dụng để tính toán trong các lĩnh vực sau:

1.2.1 Các khả năng tính toán của ETAP

- Bài toán phân bố công suất (Load Flow Analysis)

- Bài toán phân bố công suất tải không cân bằng (Unbalanced Load Flow

Analysis)

- Bài toán ngắn mạch (Short-Circuit Analysis)

- Bài toán khởi động động cơ (Motor Acceleration Analysis)

- Bài toán phân tích sóng hài (Harmonic Analysis)

- Bài toán phân tích ổn định quá độ (Transient Stability Analysis)

- Bài toán phối hợp các thiết bị bảo vệ (Star-Protective Device Coordination)

- Bài toán độ tin cậy trên lưới điện (Reliability Assessment)

- Bài toán đặt tụ bù tối ưu (Optimal Capacitor Placement)

Hình 1 1 Giao diện chính của Etap

1.2.2 Giao diện

Các chức năng tính toán cụ thể:

Hình 1 2 Các chức năng tính toán của Etap

Các phần tử AC:

Hình 1 3 Các phần tử AC

Các thiết bị đo lường và bảo vệ

Hình 1 4 Các thiết bị đo lường và bảo vệ

1.3 Các thành phần chính

1.3.1 Nguồn (hệ thống)

Nguồn được xem là thay thế cho 1 hệ thống phức tạp vô cùng lớn được đặc trưng bởi các thông số sau:

Hình 1 5 Trang info của nguồn

- IP: tên của nguồn ( hệ thống )

- Bus: kết nối với bus nào ( kèm điện áp định mức)

- Mode: chọn chức năng của nguồn

+ Swing: nút cân bằng

+ Voltage control: điều chỉnh điện áp

+ Mvar control: điều chỉnh công suất kháng

+ PF control: điều chỉnh hệ số công suất

Hình 1 6 Trang rating của nguồn

- Rated: điện áp định mức (kèm kiểu đấu dây)

- Balanced/Unbalanced: 3 pha cân bằng/ không cân bằng

- Generation categories: các thiết lập các thông số hoạt động của nguồn

- Operating: các giá trị của trạng thái hoạt động gần nhất

- SC Rating: công suất ngắn mạch và trở kháng hệ thống

- SC imp( 100MVA base): trở kháng hệ thống ở công suất cơ bản 100MVA

Trang hammic:

- Lựa chọn dạng điện áp đầu ra và song hài của hệ thống (sin, không sin, các

dạng song nghịch lưu…) Nếu là hệ thống cho điện áp đầu ra hình sin thì ta chọn None

Hình 1 7 Trang Hammic của nguồn

Hình 1 8 Trang reliability của nguồn

Các thông số để xác định độ tin cậy cung cấp toàn hệ thống

- λ A : số lần sự cố/năm

- MTTR: thời gian sửa chữa( giờ)/năm

- μ: tỷ lệ sửa chữa trung bình/năm ( μ=8760/MTTR)

- MTTF: khoảng thời gian giữa 2 lần hư hỏng

- R p : thời giant hay thiết bị

- Switch time : thời gian chuyển sang nguồn cung cấp mới

Hình 1 9 Trang Energy price của nguồn

Giá cung cấp điện Ta có thể xây dựng hàm chi phí để tính toán khi sử dụng chức năng vận hành tối ưu nguồn phát

+ MVA: công suất S định mức

+ %Eff: hiệu suất làm việc

+ Poles: số cực

+ FLA: dòng pha ở công suất định mức

+ RPM: tốc độ đồng bộ

- PrimeMover Rating: Công suất liên tục và cao điểm dung để tính các cảnh

báo lúc khởi động các phụ tải động cơ

- Mvar limits: giới hạn công suất kháng lúc cao điểm Có thể cài đặt hoặc

Etap tự tính

Hình 1 10 Trang rating máy phát

Hình 1 11 Trang imp/Mode máy phát

- Impedance: thông tin về trở kháng siêu quá độ, thứ tự thuận, nghịch, không

dung trong tính ngắn mạch

- Dynamic Model: mô hình máy phát và các thông số để phân tích ổn định hệ

thống

- Type: kiểu máy phát (hơi, khí, thủy điện) và rotor( cực ẩn, cực lồi)

- IEC 60909 S.C: giới hạn chịu được khi ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEEE

60909

Hình 1 12 Trang capalibity máy phát

Thông tin về giới hạn hoạt động an toàn của máy phát

Hình 1 13 Trang exciter máy phát

Thông tin về hệ thống kích từ và bộ tự điều chỉnh điện áp AVR

- ID: tên đường dây

- From/to: dây nối từ Bus /đến Bus

- Length: chiều dài dây, chọn đơn vị thích hợp

Hình 1 16 Trang parameter đường dây

- loại dây đồng hay nhôm

- R-T1: điện trở ở nhiệt độ T1

- R-T2: điện trở ở nhiệt độ T2 (R-T1 và R-T2 là 2 điểm để Etap nội suy ra

điện

trở đường dây ở các nhiệt độ khác)

- Outside Diameter: đường kính ngoài của dây

- GMR: bán kính trung bình nhân giữa các nhóm dây dây cùng pha (Dm)

- X a: trở kháng của dây pha trên 1 đơn vị chiều dài (Etap tự tính)

- X a’: dung dẫn của dây pha (với khoảng cách trung bình hình học giữa các dây

pha là 1 ft) trên 1 đơn vị chiều dài (Etap tự tính)

- Ground Wire: thông số dây nối đất

Ngoài ra Etap còn cung cấp 1 thư viện dây phổ biến với đầy đủ các thông số rất tiện lợi Thư viện này có thể tùy biến theo điều chỉnh của người dùng

Hình 1 17 Trang configuration đường dây

- Configuration: cách bố trí dây(thẳng đứng, nằm ngang, tam giác, mạch kép)

- GMD: khoảng cách trung bình nhân giữa các dây pha (Dm)

- Phase: khoảng các giữa các dây pha, các dây pha với đất

- Transposed: chọn nếu dây dẫn có hoán vị đầy đủ

- Separation: khoảng cách trung bình hình học giữa các dây (trường hợp phân

pha)

- Conductors/phase: số dây trong cùng một pha (trương hợp phân pha)

- Ground wires: dây chống sét

Với các thông số trên Etap sẽ tự tính ra trở kháng đường dây

Hình 1 18 Trang grouping đường dây

Các thông tin về nối đất đường dây (nối dất chống sét, nối đất lập lại…)

Hình 1 19 Trang earth đường dây

Hình 1 20 Trang impedance đường dây

Có 2 tùy chọn:

- Calculated: nhận kết quả tính từ Etap (R, X, B)

- User Defined: nhập số liệu có sẵn (R, X, B)

- Impedance (per phase ): các thông số R, X, B cho thứ tự thuận, nghịch và

thứ tự không

Hình 1 21 Trang Sag & Tension đường dây

- Line Section:

+ Same Tower Height: các cột có cùng độ cao

+ Op Temp: nhiệt độ vận hành của đường dây

+ Horiz Tension: lực căng ngang

+ Ruling Span: khoảng vượt (khi các cột có cùng độ cao) + Span: khoảng vượt cụ thể

+ Height Diff: sai biệt độ cao giữa 2 cột

+ Span: khoảng vượt

+ Elongation Coefficient: hệ số giản nở của dây dẫn

- Al/Cu Strands: số sợi và đường kính mỗi sợi phần dẫn điện

- Steel Strands: số sợi và đường kính mỗi sợi phần chịu lực

- Modulus of Elasticity: khả năng chiu lực kéo

- Known Conditions: các điều kiện

+ Ice: độ dày của lớp băng bám trên dây dẫn

- Connection: cáp cấp điện cho tải 1pha/3pha

- Length: chiều dài cáp

- Tolerance: sai số chiều dài

- conductors/phase: số sợi cáp/ 1 pha

1.3.6 Máy biến áp 2 cuộn dây

Hình 1 24 Trang info máy biến áp

- ID: tên MBA

- Prim: tên bus kết nối phía cao áp, điện áp phía cao áp

- Sec: tên bus kết nối phía hạ áp, điện áp phía hạ áp

- Standard: theo tiêu chuẩn ANSI hay IEC

- Type/class: tùy từng loại tiêu chuẩn MBA phân ra làm nhiều loại và nhiều

lớp khác nhau (giải nhiệt, làm mát, vật liệu….)

Hình 1 25 Trang Rating máy biến áp

- kV: điện áp định mức

- MVA: công suất định mức

- Max MVA: khả năng quá tải của MBA

- FLA: dòng định mức

- Impedance:

+ % Z: Giá trị phần trăm của tổng trở MBA so với Zcb được tính dựa trên

điện áp định mức MBA và công suất định mức MBA

+ X/R: tỉ số trở kháng / điện trở MBA

+ Z variation: tổng trở khi điều chỉnh đầu phân áp MBA

- Z tolerance: sai số

Hình 1 26 Trang Grounding máy biến áp

Tổ đấu dây và kiểu nối đất MBA

Hình 1 27 Trang protection máy biến áp

Các thông tin về đường cong hư hại của MBA

- Short Circuit contribution: các giá trị trở kháng để tính toán ngắn mạch và

dòng sự cố

- Magnetizing Inrush: xác định đường cong hư hỏng

1.3.7 Máy biến áp 3 cuộn dây

Giống MBA 2 cuộn dây, thêm thông tin cuộn thứ 3

1.3.8 Tải

Hình 1 28 Trang info tải

- ID: tên tải

- Connection: 3 pha hay 1 pha, nếu 1 pha thì pha A, B hay C

Hình 1 29 Trang Nameplate tải

- Model Type: loại phụ tải(cân bằng, không cần, biến đổi theo điện áp, tần

số…dạng hàm)

- Ratings: công suất tải, hệ số công suất…

- Load Type: tỉ lệ tải tĩnh và tải động

- Loading: giá trị mang tải trong các trường hợp khác nhau

Hình 1 30 Trang short circuit tải

- % LRC: dòng sự cố khi ngắn mạch do động cơ trả về

- % Total Load: % tải động cơ

- X/R: tỉ số trở kháng / điện trở của động cơ

1.4 Xây dựng sơ đồ tính toán

Sau khi khởi động Etap, chọn New tạo 1 project mới:

Hình 1 31 Thông tin ban đầu khi tạo dự án mới

Hình 1 32 Cửa sổ chính sau khi tạo dự án mới

Hình 1 34 Thao tác xoay các phần tử

Tùy chỉnh các thông số của phần tử hiện thị trên sơ đồ: vào Display

Options Edit để thay đổi các thông tin muốn hiển thị trên sơ đồ bằng cách check vào thông tin muốn hiện thị

Hình 1 35 Thay đổi thông tin hiển thị

1.5 Thư viện thiết bị

Thư viện của Etap gồm các thiết bị như cáp, dây dẫn, dây chống sét, thiết bị đóng cắt, relay… thư viện này cho phép người dùng thay đổi và mở rộng không giới hạn

Từ thanh menu chọn mục library, chọn thiết bị cần thay đổi (mở rộng), thay đổi thông số theo mục đích sử dụng

Hình 1 36 Thư viện cáp lực

Để phục vụ tính toán trong sáng kiến này đã xây dựng thư viện cáp lực hãng ABB và LS VINA; dây dẫn trên không LS VINA

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN TRÀO LƯU CÔNG SUẤT

Phân tích trào lưu công suất (hay còn gọi là phân bố công suất ) trên một hệ thống là một bài toán quan trọng trong lĩnh vực phân tích hệ thống điện Dựa vào kết quả của bài toán phân bố công suất, chúng ta có thể phân tích đánh giá một cách toàn diện và chuẩn xác sự vận hành của lưới điện hiện hành, từ đó đưa ra các giải pháp nhằm để quy hoạch, thiết kế và đưa ra các giải pháp giúp cải thiện tình hình

lưới điện một cách tốt nhất

2.2 Phân loại các nút trong hệ thống điện

Trong một hệ thống điện luôn luôn tồn tại 3 loại nút: nút cân bằng (slark bus), nút tải (load bus) và nút điểu chỉnh điện áp (voltage controlled bus or generator bus)

+ Nút cân bằng (slark bus): trong quá trình truyền tải điện, để truyền tải

điện từ các nhà máy đến nơi sử dung, luôn luôn tổn thất một lượng công suất trong quá trình truyền tải đó Cho nên, nút cân bằng đảm nhiệm vai trò cân bằng công suất

trong suất quá trình phân bố công suất của hệ thống

Trong đó PL: Lượng công suất thực tổn thất trong quá trình truyền tải

QL: Lượng công suất phản kháng tổn thất trong quá trình

truyền tải

PGi: Công suất thực của máy phát phát

QGi: Công suất phản kháng của máy phát

PDi: Công suất cung cấp tới tải

QDi: Công suất phản kháng tới tải

Trong thực tế, người ta chọn một máy phát có tính linh hoạt để chọn làm nút cân bằng

+ Nút tải (load bus): Là nút tiêu thụ công suất trên hện thống Nếu lượng

công suất truyền tới nút tải dư, nó có thể truyền lượng công suất dư đó sang các nút thiếu ở vị trí gần nó nhất Đặt biệt, nút tải không liên kết với bất kỳ một máy phát nào Nhiệm vụ của bài toán phân bố công suất là xác định biên độ điện áp |𝑉𝑖| và góc điện áp 𝛿𝑖 Dựa vào 2 giá trị này ta có thể đánh giá dự báo được khả năng vận hành của một nút tải bất kỳ tại thời điểm cần khảo sát

+ Nút điều khiển điện áp (Voltage controlled bus or generator bus):

Trong hệ thống điện, nút điều khiển điện áp là nút được nối trực tiếp với máy phát

Có tác dụng điều chỉnh biên độ điện áp |𝑉𝑖| và góc điện áp 𝛿𝑖 Điều chỉnh bằng cách thay đổi lượng dung môi phía sơ cấp theo lệnh điều động của các điều độ viên

Ngày nay có nhiều phương pháp tính phân bố công suất Nhưng có 2 phương pháp có thể coi là dễ tính nhất là Newton-Raphson và Gauss-Seidel Bởi vì 2 thuật toán của phương pháp này tương đối đơn giản và dễ hiểu

Phương pháp Gauss-Seidel là phương pháp được nghỉ tới đầu tiên trông việc tính toán phân bố công suất Bời vì thuật toán của phương pháp này tương đối đơn giản và dễ hiểu Nhưng tính đơn giản cũng là nhược điểm lớn nhất của phương pháp này Số bước hội tụ của một bài toán phân bố công suất lớn hơn nhiều so với phương pháp Newton-Raphson

Nếu là nút điều khiển điện áp thì ta cần phải xác định lượng 𝑄𝑖𝑘

𝑄𝑖𝑘 = −𝑙𝑚{𝑈𝑘∗(∑𝑛𝑖=1𝑌𝑘𝑖𝑈𝑖)} với Qk,min ≤ Qk ≤ Qk,max

Nếu Qk,min ≤ Qk chọn Qk = Qk,min

Nếu Qk ≥ Qk,max chọn Qk = Qk,max

8 Tính sai số giữa 2 lần lặp:

∆Vik+1 = Vik+1− Vik ≤ ԑ

9 Tuy nhiên, theo phương pháp này cần phải trải nhiều bước lặp mới có thể hội tụ Không thích hợp với các bài toán hệ thống có lượng số lượng nút lớn

Để khắc phục nhược điểm này ta cần một hệ số gia tốc α để tăng tốc độ hội

tụ Hệ số α được chọn trong khoảng (1,6;2) Do đó