Lun van tt nghip thanh trn phng201

Ứng dụng của phần mềm Etap: Etap là một phần mềm có khả năng tính toán và phân tích tại các bus thanh cái của sơ đồ đơn tuyến, nhờ đó chúng ta có thể kiểm soát, sửa chửa và điều chỉnh k

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETAP TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH PHÁT TUYẾN 477 ANLONG – ĐIỆN

LỰC TAM NÔNG

GVHD: THS NGUYỄN PHÚC KHẢI SVTH: TRẦN PHƯƠNG THANH

MSSV: 1447085

Em cũng xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Nhà Trường, đến quý Thầy, Côtrường Đại Học Bách Khoa TPHCM đã tạo điều kiện để em hoàn thành khóa học vàLuận văn này

Nhân đây, em cũng xin cảm ơn Ban Giám Đốc, Phó Trưởng Phòng Kĩ thuật, cùng cácanh, chị, Chi Nhánh Điện Lực Tam Nông – Tập Đoàn Điện Lực Đồng Tháp đã tạođiều kiện cho em xin những số liệu thực tế để bài luận văn được hoàn thiện một cáchtốt hơn

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã ủng hộ, động viên và khích lệ emtrong suốt quá trình hoàn thành luận văn

TPHCM, ngày 30 tháng 12 năm2018

Trần Phương Thanh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH DANH SÁCH BẢNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC PHẦN MỀM ETAP 8

1.1 Khái niệm về Etap: 8

1.3 Giao diện và giới thiệu về các thanh công cụ trong phần mềm Etap (Version ETAP 12.6.0 ): 8

1.4 Giới thiệu các phần tử AC: 9

CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI PHÁT TUYẾN 477AN LONG - ĐIỆN LỰC TAM NÔNG TRÊN PHẦN MỀM ETAP 14

2.1 Tổng quan về Điện lực Tam Nông: 14

2.2 Mô phỏng và thực hiện phân bố công suất trên phát tuyến 477AL - Tam Nông bằng phần mềm Etap: 15

2.3 Xuất trình báo cáo và dữ liệu: 22

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG ETAP TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 24

3.1 Ngắn mạch là gì: 24

3.2 Hậu quả của ngắn mạch: 24

3.3 Giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch: 24

3.4 Sử dụng Etap tính toán dòng ngắn mạch trên sơ đồ lưới điện phát tuyến 477An Long – Điện Lực Tam Nông: 25

CHƯƠNG 4 – TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 33

4.1 Giới thiệu chung về vấn đề bù công suất trong phản kháng trong hệ thống điện: 33

4.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất Cos ϕ 35

4.3 Các phương pháp bù công suất phản kháng: 38

CHƯƠNG 5 - SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETAP TÍNH TOÁN VỊ TRÍ BÙ TỐI ƯU CHO SƠ ĐỒ LƯỚI ĐIỆN PHÁT TUYẾN 477AL – ĐL TAM NÔNG 43

5.1 Tính toán dung lượng và vị trí đặt thiết bị bù công suất phản kháng: 43

5.2 Tính toán vị trí bù tối ưu cho phát tuyến 477AL – ĐL Tam Nông bằng phần mềm Etap: 44

CHƯƠNG 6 – ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 58

6.1 Tổng quan về lưới điện phân phối: 58

6.2 Cấu trúc của lưới điện phân phối: 59

6.3 Công tác quản lý, vận hành và kiểm tra định kì các thiết bị và đường dây phân phối: 60

6.4 Tổng quan về độ tin cậy trong hệ thống điện: 65

6.5 Các phương pháp và các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối 67

6.6 Đánh giá độ tin cậy trên phát tuyến 477AL – Tam Nông với phần mềm Etap: 69

KẾT LUẬN……….86

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 87

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1: Giới thiệu giao diện Etap 9

Hình 2.1: Bảng Rating nguồn 16

Hình 2.2: Bảng Shot Circuit nguồn 16

Hình 2.3: Bảng Information cable 17

Hình 2.4: Bảng Rating Máy Biến Áp 18

Hình 2.5: Bảng Impendance Máy Biến Áp 18

Hình 2.6: Bảng Loading Tải 19

Hình 2.7: Sơ đồ mô phỏng phát tuyến 477AL 20

Hình 2.8: Chạy phân bố công suất 22

Hình 2.9: Báo cáo Load Flow 23

Hình 2.10: báo cáo tổng 23

Hình 3.1: Trang information hộp thoại Study Case 26

Hình 3.2: Trang Standard hộp thoại Study Case 27

Hình 3.3: nối đất cho máy biến áp 27

Hình 3.4: thanh công cụ ngắn mạch 28

Hình 3.5.: Kết quả tính toán ngắn mạch 29

Hình 3.6: Hai pha chạm nhau 29

Hình 3.7: Một pha chạm đất 30

Hình 3.8: Hai pha chạm đất 30

Hình 3.9: tóm tắt kết quả 31

Hình 3.10: Đồ thị dòng điện ngắn mạch 31

Hình 3.11: Đồ thị tại các bus ngắn mạch 31

Hình 4.1: Sơ đồ lưới điện 34

Hình 4.2 : Tụ bù khô 37

Hình 4.3: Tụ bù dầu 38

Hình 4.4: Tụ bù nền 40

Hình 4.5: Bộ điều khiển tụ bù 12 bước 40

Hình 4.6: Bộ điều khiển tụ bù 40

Hình 4.7: Phương án đặt tụ bù trên thanh cái TB 41

Hình 4.8: phương án đặt tụ bù thành nhóm 41

Hình 4.9: phương án đặt tụ bù phân tán 42

Hình 5.1: thanh công cụ 45

Hình 5.2: Trang info 46

Hình 5.3: Trang Loading 52

Hình 5.4: Trang Votage Constraint 53

Hình 5.5: Trang Adjustment 54

Hình 5.6: Tính toán tụ bù tối ưu bằng phần mềm Etap 55

Hình 5.7: Báo cáo chi tiết 55

Hình 5.8: Tổng chi phí bù 56

Hình 6.1: Kết quả độ tin cậy 73

Hình 6.2: Dữ liệu độ tin cậy 73

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 5.1: Các ngành sản xuất 46

Bảng 5.2: Khối hành chính, sự nghiệp 47

Bảng 5.3: Khối kinh doanh 47

Bảng 5.5: Giá điện tính cho vùng nông thôn 48

Bảng 5.6: Bảng giá cho khu tập thể, cụm dân cư 48

Bảng 5.7: Giá bán buôn điện cho tổ hợp thương mại - dịch vụ - sinh hoạt 49

Bảng 5.8: Giá điện cho khu công nghiệp 50

Bảng 6.1: Bảng đường dây cable 69

Bảng 6.2: Thông số các tải 70

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC PHẦN MỀM ETAP

1.1 Khái niệm về Etap:

Etap là một Phần mềm phân tích và vận hành hệ thống điện đang được phát triểnrất mạnh mẽ bởi các ưu điểm vượt trội, có thể áp dụng với các mô hình hệ thống điện

từ đơn giản đến phức tạp, các thiết bị được cập nhật đầy đủ theo các chuẩn QT

Etap là một phần mềm tính toán được phát triển bởi công ty OperationTechnology, Inc (OTI), phần mềm được dùng để thiết kế và mô phỏng dựa trên cáckhối có sẵn để mô tả sự vận hành của hệ thống, phần mềm có khả năng tính toán vàphân tích các thông số của hệ thống như dòng điện, đánh giá sự ổn định của hệ thống,

…

1.2 Ứng dụng của phần mềm Etap:

Etap là một phần mềm có khả năng tính toán và phân tích tại các bus (thanh cái )của sơ đồ đơn tuyến, nhờ đó chúng ta có thể kiểm soát, sửa chửa và điều chỉnh kịp thờicác thông số tránh những tổn thất đáng tiếc xảy ra

Ngoài ra còn các chức năng như:

 Khảo sát phân tích một hệ thống đơn tuyến với nhiều nguồn cung cấp

 Phân bố công suất trên hệ thống, phân bố công suất tổn thất trên đường dây,quá tải trên đường dây, hệ số công suất trên tải

 Phân tích ngắn mạch hệ thống điện: chế độ ngắn mạch đối xứng, chế độ ngắnmạch không đối xứng, ngắn mạch một pha chạm đất, hai pha chạm đất,…

1.3 Giao diện và giới thiệu về các thanh công cụ trong phần mềm Etap (Version ETAP 12.6.0 ):

Trên giao diện phần mềm thể hiện các các thanh công cụ như Main menu, Stydy

View, Study Case Toolbar,… mỗi thanh công cụ chứa mỗi chức năng và hoạt độngkhác nhau, để tạo nên một tổng thể mô phỏng lưới điện, cài đặt các thông số cũng nhưthể hiện giá trị được tính toán bằng các phương pháp khác nhau cụ thể như:

 Thanh công cụ File Menu: là thanh công cụ có khả năng truy cập các hoạt độngcủa hệ điều hành như mở, lưu, in, một sơ đồ đơn tuyến, bao gồm các chứcnăng như New, Open, Closes Project: tạo, mở hay đóng một dự án mới, ngoài

ra còn chức năng như Data Exchange: để chuyển đổi đuôi định dạng từ *.OTIsang dạng có đuôi là *.EMF

 Thanh công cụ Edit: các chức năng thường xuyên sử dụng để chỉnh sửa sơ đồnhư Cut, Coppy, Past, Move from: cắt, sao chép, dán, hay di chuyển một phần

tử đã chọn,

 Thanh công cụ Viewer: gồm các chức năng như Zoom in, Zoom out, Zoom fit,:

là thanh công cụ để phóng to, thu nhỏ hay để xem tấc cả các phần tử trên cửa sổwindow ở chế độ tốt nhất, mục Grid để hiển thị đường lưới trên sơ đồ

 Thanh công cụ Project: trong đó có Information là hộp thoại chức các thông tinnhư tên dự án, vị trí của dự án, mã số của hợp đồng,… còn Standars là các tiêuchuẩn định dạng cho hệ thống như: tần số, đơn vị chiều dài, tháng, năm,…Seting là cài đặt chế độ hoạt động của tải như hoạt động theo hiệu suất, theođộng cơ hoặc tải ưu tiên, mục Option dùng để cài đặt chế độ save trong baonhiêu phút, nhắc nhở trước khi save,…

 Thanh công cụ Tool: Symbols là dòng lệnh sẽ làm thay đổi tấc cả kí hiệu khichọn các phần từ sơ đồ đơn tuyến với kí hiệu IEC hoặc kí hiệu ANSI,Orientation là lệnh dùng để thay đổi góc quay từng phần tử hay tấc cả phần tửđược chọn với góc quay: 0°, 90°, 180°, 270° Group và Un Group là lệnh dùng

để nhóm các phần tử được chọn thành một nhóm, các phần tử chỉ phụ thuộc duynhất một nhóm, lệnh Un Group thì tách một nhóm thành các phần tử riêng lẻtrên sơ đồ Còn lại Use Default Annotation Position là lệnh dùng để chú thíchtừng phần tử trong sơ đồ đơn tuyến

Hình 1.1: Giới thiệu giao diện Etap

1.4 Giới thiệu các phần tử AC:

Bus: là một phần tử dùng để liên kết các phần tử khác như máy phát, tải, thiết bị bảo vệ, trong Bus có những thông tin như sau:

 Information: với những trang gồm ID là khi ta vào Study View thì Bus sẽ qui định duy nhất một ID cho Bus đó , mặc định Bus thứ nhất là số nguyên và tăng dần khi ta thêm Bus Đối với IN/Out Service là dùng để chỉ trạng thái kết nối hay không kết nối các phần tử trong sơ đồ đơn tuyến Normal kV là nhập giá trị đầu của Bus được sử dụng trong Power Station tới điện áp Bus cuối đường dây.Innitial Voltage chính là cài đặt phần trăm hoạt động điện áp tại Normal kV Còn lại Diversity Factor là cài đặt giới hạn hoạt động của tải

 Load: được dùng để hiển thị tấc cả các Motors và Static Load được liên kết đến Bus đối với mõi loại tải Đơn vị hiển thị giá trị kW và kVar, tổng đại số các tải hoạt động khi nối trực tiếp đến Bus

 Motor/Generator: là trang hiển thị mọi phần tử như: Induction Motor, GeneratorMotor khi nối trực tiếp với Bus Các động cơ này được hiển thị khi có một hoặcnhiều Composite Motor liên kết với Bus

 Rating: dùng để chỉ các đặt tính của Bus như: định mức dòng điện hay dòng điện liên tục, dòng ngắn mạch đối xứng hay bất đối xứng

 Reliability: nhập các tham số tin cậy cho Bus như số lần sự có trên năm, số giờ sửa chữa hoặc khôi phục đến trang thái hoạt động bình thường ,

Máy Biến Áp 3 cuộn dây: là sự kết hợp 3 cuộn dây máy biến áp, trong đó nhiệm

vụ của máy biến áp là phân phối điện năng gồm nhưng trang như:

 Infomation: gồm các thông tin như máy biến áp liên kết với tải nào hoặc thiết bịbảo vệ 3 pha, tên nhà sản xuất, nhiệt độ hoạt động của máy

 Rating: có 3 cấp điện áp Primary, Secondary, Tertiary, công suất định mứctruyền tải mỗi cuộn,

 Tap: các tổ đấu dây của 3 cuộn (Y hoặc ), góc lệch pha giữa Secondary vàTertiary

Cable: Là một hệ thống phân phối điện trên sơ đồ và có thể kết nối với hai phần

tử như Bus và Load, Bus và Bus, Bus và Mortor, trong Cable gồm những thông tinnhư:

 Infomation: gồm chiều dài của cáp đơn vị theo chuẩn English hay Metric, loạicách điện, số lượng dây loại dây dẫn đồng hoặc nhôm, điện áp định mức,

 Impedance: gồm điện trở và điện kháng của cáp trên đơn vị chiều dài và nhiệt

độ hoạt động của cáp

 Physical: gồm đường kính dây, điện trở của dòng điện, độ dài cách điện

 Load: chứa các thông tin chi tiết cáp như: dòng điện, hệ số tải, hệ sô nhânchotải trong tương lai giảm hoặc tang tiết diện dây cáp

 Ampacity: gồm các hệ số nhân khi đầy tải, nhiệt độ xung quanh dây dẫn vànhiệt độ lớn nhất của dây dẫn khi hoạt động có tải

 Sizing: chứa các thông tin như cài đặt độ sụt áp của cáp, báo cáo sụt áp của cápđối với yêu cầu đặt và việc lựa chọn sử dụng hệ số nhân cho các dự án tải

 Remarks: trang chứa những thông tin chi tiết về sơ đồ như : ngày vẽ, ngày hoànthành, tài liệu tham khảo , tên nhà chế tạo đối với các phần tử, ngày mua thiếtbị,

Máy phát: máy phát đồng bộ nhiệm vụ cung cấp công suất cho tải thông qua

đường dây truyền tải, với những thông tin như

 Information: chon phương pháp điều khiển điện áp hay điều khiển công suấtphản kháng , cách xác định điện kháng ủa máy phat dựa vào loại máy phát vàloại kích từ thì xác định hệ số λ max của máy phát để tính toán dòng điện ngắnmạch ở trạng thái dừng theo tiêu chuẩn IEC

 Rating: cài đặt các thông số điện áp định mức, công suất tác dụng, hệ số côngsuất , hiệu suất của máy phát, tốc độ quay và số cặp cực của máy phát

 Imp/Mode: nhập các giá trị điện kháng của máy phát, điện kháng cuộn sóng hàichính là phần trăm điện kháng thứ tự ngịch, loại nối đất của máy phát, chọn loạiRotor và nhập các giá trị điện kháng

 Exciter: để trình bày hệ thống kích từ và tự động điều chỉnh góc điện áp đối vớimáy phát đồng bộ

 Governor: là hộp thoại điều chỉnh tốc độ và hệ thống điều khiển động cơ đốivới máy phát đồng bộ

 PSS: là một thiết bị phụ được đặt trên máy phát đồng bộ và có thể điều chỉnh ổnđịnh hệ thống

 Fuel Cost: chứa thông tin về gía nhiên liệu mà máy phát tạo ra điện, và được sửdụng để tối ưu hóa và tính toán mối quan hệ giá năng lượng

Động cơ không đồng bộ: là một phần tử quan trọng trong hệ thống điện, nhiệm

vụ là phát công suất phản kháng, máy phát công suất khi được động cơ sơ cấp kéo

 Information: cài đặt phần trăm chế độ hoạt động của động cơ , chọn loại độngcơ

 Nameplate: hộp thoại chứa những thông tin như tên đông cơ đồng bộ, giá trịđịnh mức cong suất và điện áp từ thư viện, cài đặt phần trăm tải theo loại tải

 Model: nhập giá trị điện kháng quá độ, tỷ số X/R, nhập giá trị điện háng sónghài Giá trị này chính là phần trăm điện kháng thứ tự nghịch

 LR Model; chọn các mô hình của động cơ trong nguồn thư viện và kiểu nối đấtcho động cơ

 Start Dev: chọn phương pháp khởi động cho động cơ , chọn đường congMoment của động cơ và nhập giá trị thời gian tăng tốc từ lúc không tải đến lúc

 Information: : cài đặt phần trăm chế độ hoạt động của động cơ và chọn thông

số hoạt động ưu tiên cho tải

 Nameplate: dùng để nhập các thông số điện áp, công suất, tốc độ động cơ,hoặc có thể vào thư viện nguồn chọn công suất cho động cơ

 Model: cài đặt giá trị dòng điện đầy tải cho rotorvà hệ số công suất của rotor,nhập các thông số như điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch, tỷ số X/R,kiểu nối đât của động cơ

Lumped Load: là sự kết họp giữa Motor Load và Static, trong hệ thống ta có thểgắn nhiều tải giống nhau hoặc khác tại Bus, mỗi tải trên sơ đồ được gắn một thiết bịbảo vệ nhằm loại bò sự cố ra khỏi hệ thống

 Information: chọn loại kết nối với hệ thống ba pha hay một pha, cài đặt hệ sốyêu cầu khi tải hoạt động ở chế độ liên tục hay gián đoạn và tên thết bị

 Nameplate: nơi để nhập các thuộc tính của tải như: điện áp, hệ số công suất,công suất của tải và thay đổi phần trăm công suất giữa mortor/static, load từ 0%đến 100% giá trị công suất định mức

 Short Circuit: cìa tham số ngắn mạch của động cơ được chia phần trăm trongtổng công suất trong Lumped Load, nhập giá trị phần trăm dòng điện chạytrong Locked Rotor , sơ đồ nối đất của động cơ, tỷ số X/R,

Static Load: là sự kết hợp những tải có công suất nhỏ hay công suất cố định trong

hệ thống

 Information: hộp thoại chứa các thông tin chi tiết về tải như: tên tải, Bus liên

kết với tải, chọn số pha cho tải, chọn số lượng tải liên kết với Bus và chọn hệ sốnhu cầu khi khi tải hoạt động liên tục hay gián đoạn

 Loading: nhập giá trị định mức cho tải như: điện áp, công suất biểu kiến, hệ sốcông suất và chọn kiểu nối đất cho tải

 Cable/Vd: Chọn hộp thoại này cho phép ta có thể xem, chỉnh sửa hoặc xóa thiết

bị cable , ngoài ra ta có thể chọn số dây trong một pha, tiết diện và chiều dàicable

 Cable Amp: hộp thoại chứa các thông tin như cài đặt tham số, nhiệt độ môitrường xung quanh, nhiệt độ cho phép dây dẫn lớn nhất

 Harmonic: mô hình Static Load có thể bao gồm điện áp sóng hài hoặc nguồndòng điện sóng hài

Thiết bị bảo vệ - Fuse (cầu chì): cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện khi xảy ra sự

cố ngắn mạch, thời gian cắt phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy

 Information: hộp thoại chứa các thông tin cơ bản bao gồm tên cầu chì, trạngthái cần bảo vệ và trạng thái đóng hoặc mở của cầu chì

 Rating: chọn tiêu chuẩn IEC hoặc ANSI với mỗi tiêu chuẩn ta chọn điện ápđịnh mức, dòng điện liên tục, khả năng ngắt theo mỗi tiêu chuẩn là khác nhau

Thiết bị bảo vệ - Contactor: Contactor là khí cụ đóng cắt hạ áp và dùng để khốngchế tự động hay điều khiển từ xa các thiết bị một chiều hay xoay chiều với mức điện

High Votage Circuit Breaker: là thiết bị đóng cắt điện áp trên 1000V, hộp thoạigồm những thông tin như sau:

 Information: là cài đặt trạng thái đóng mở của HVC, vị trí kết nối từ Bus nàyđến bus kia

 Rating: chọn tiêu chuẩn IEC hoặc ANSI , ta có thể vào nguồn thư viện chọn cácthông số HVCB như điện áp định mức, dòng điện định mức , chu kỳ định mứcngắt HVCB , và cài đặt giá trị thời gian trì hoãn lúc quá độ và giá trị dòng điênđỉnh

Low Voltage Circuit Breaker: là thiết bị đóng cắt điện áp dưới 1000V, gồmnhững thông tin như:

 Information: cài đặt trạng thái đóng, mở của LVCB, vị trí kết nối của LVCB từBus đến Bus

 Rating: chọn tiêu chuẩn IEC hay ANSI, trong nguồn thư viện ta chọn điện ápđịnh mức, dòng điện định mức, và hệ số kiểm tra công suất dựa trên định mứccủa thiết bị

CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI PHÁT TUYẾN 477AN

LONG - ĐIỆN LỰC TAM NÔNG TRÊN PHẦN MỀM ETAP

2.1 Tổng quan về Điện lực Tam Nông:

Điện Lực Tam Nông là đơn vị trực thuộc Công ty Điện Lực Đồng Tháp thựchiện nhiệm vụ quản lý sữa chữa vận hành hệ thống lưới điện trung hạ thế và trạm biến

áp phân phối có điện áp đến 22kV, Trên địa bàn toàn khu vực huyện Tam Nông gồm

 Đường dây hạ áp: 286.812 km, trong đó: TSĐL 255.137 km, TSKH 31.675 km

 Trạm biến áp phân phối: 794 trạm/1191 MBA/81,290MVA, trong đó

 Tuyến 471-An Long: Trục chính (từ trụ 1 đến trụ 111) đi từ Trạm An Long dọctheo quốc lộ 30 Tuyến 471-AL cấp điện cho khu vực xã Phú Thành B, PhúHiệp và một phần xã An hòa Gồm

1 Phân đoạn 471-8AL (03DS) tại trụ lộ ra.

2 Mạch vòng 471AL-484HN tại trụ 111

3 Mạch vòng 471AL-477AL: tại trụ 224/72A tuyến 471AL=356 tuyến477AL

4 Phụ tải hiện tại : I max = 182A , I cp = 610A

 Tuyến 473-An Long: Trục chính (từ trụ 1 đến trụ 111) đi từ Trạm An Long dọctheo quốc lộ 30 Tuyến 473-AL cấp điện cho khu vực xã An Long và một phần

xã An hòa Gồm:

1 Phân đoạn 473-8AL (03DS) tại trụ 01

2 Mạch vòng 473AL-482HN tại trụ 111

3 Mạch vòng 473AL-475AL: tại trụ 3 tuyến 473AL=2A tuyến 475AL

4 Phụ tải hiện tại : I max = 182A , I cp = 610A

 Tuyến 475-An Long: Trục chính (từ trụ 1 đến trụ 85) đi từ Trạm An Long dọctheo tỉnh lộ 844 đến trụ 15 rẽ trái dọc theo quốc lộ 30 về hướng Thanh Bình đếntrụ 85 Tuyến 475-AL cấp điện cho khu vực xã Phú Ninh và một phần huyệnThanh Bình Gồm

1 Phân đoạn 475-8AL (03DS) tại trụ 01

2 Mạch vòng 473AL-475AL: tại trụ 3 tuyến 473AL=2A tuyến 475AL

3 Phụ tải hiện tại : I max = 182A , I cp = 610A

 Tuyến 477-An Long: Trục chính (từ trụ 1 đến trụ 356) đi từ Trạm An Long dọctheo tỉnh lộ 844 đến Thị Trấn Tràm Chim trụ 270A rẽ trái dọc theo tỉnh lộ 843

về hướng xã Phú Hiệp đến trụ 356 Tuyến 477-AL cấp điện cho khu vực xã PhúNinh, Phú Thành A, Phú Thọ, Thị Trấn Tràm Chim, Phú Cường, Hòa Bình,Tân Công Sính và xã Phú Đức Gồm

1 Phân đoạn 477-8AL (03DS) tại trụ 01

2 Mạch vòng 471AL-477AL: tại trụ 224/72A tuyến 471AL=356 tuyến477AL

3 Phụ tải hiện tại : I max = 182A , I cp = 610A

2.2 Mô phỏng và thực hiện phân bố công suất trên phát tuyến 477An Long - Tam Nông bằng phần mềm Etap:

Từ mô hình thực tế ta mô hình hóa các phần tử trên hệ thống thành một mạchđiện cơ bản gồm những phần tử như: Nguồn (Power Grid), Thanh cái (Bus), Dây dẫn(Cable), Phụ tải ( Load Low) và các phần tử bảo vệ khác

Đầu tiên chúng ta lấy những phần tử cần thiết, kết nối chúng tại với nhau bằngdây dẫn, hình thành nên một sơ đồ đơn tuyến

Để chọn nguồn ta nhấp vào biểu tượng , ta nhập các thông số cho nguồn cungcấp như: điện áp, phần trăm hoạt động của điện áp, góc lệch pha,…

 Điện áp: 110kV

 %V: 100%

 Góc lệch pha: 0°

Hình 2.1: Bảng Rating nguồn

Hình 2.2: Bảng Shot Circuit nguồn Chọn dây truyền tải cho hệ thống, ta nhấn vào biểu tượng hoặc biểu tượng , sau đó ta nhập các thông số của đường dây như: chiều dài, loại dây dẫn, chúng ta

có thể chọn loại dây và đường kính dây bằng thư viện dây dẫn cho sẵn

 Chiều dài dây dẫn: theo đơn vị km, tùy vào đường dây lắp đặt

 Loại dây dẫn: dây nhôm

 Tiết diện dây dẫn: 240mm2

Hình 2.3: Bảng Information cable Chọn máy biến áp, ta nhấn vào biểu tượng , sau khi kết nối sẽ hiện lên cácthông số như: điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp, dòng đầy tải …

Hình 2.4: Bảng Rating Máy Biến Áp

Hình 2.5: Bảng Impendance Máy Biến Áp

Từ việc thiết lập các phần tử trên ta thiết lập được sơ đồ hệ thống điện cho pháttuyết 477AL - Tam Nông như sau:

Hình 2.7: Sơ đồ mô phỏng phát tuyến 477AL

* Chạy phân bố công suất cho sơ đồ đơn tuyến ta được:

Hình 2.8: Chạy phân bố công suất

2.3 Xuất trình báo cáo và dữ liệu:

Hình 2.9: Báo cáo Load Flow

Hình 2.10: báo cáo tổng

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG ETAP TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO HỆ THỐNG

ĐIỆN 3.1 Ngắn mạch là gì:

Ngắn mạch là một loại sự cố xảy ra trong hệ thống điện cho sự va cham giữa cácpha với nhau, hoặc giữa pha với đất, hoặc với dây trung tính,…Khi sự cố ngắn mạchxảy ra thì dòng điện sẽ tăng rất lớn, và điện áp bị giảm mạnh

Nguyên nhân gây ra ngắn mạch có thể là: Do hư hỏng các chất cách điện của cácphần tử dẫn điện trong các thiết bị điện khác nhau, có thể do sự bảo dưỡng của cácthiết bị không đúng theo quy trình hoặc hư hỏng cơ khí,…

3.2 Hậu quả của ngắn mạch:

Phát nóng cục bộ rất nhanh, nhiệt độ cao, gây cháy nổ

Gây sụt áp lưới điện, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy móc thiết bị

Gây ra mất ổn định hệ thống điện do các máy phát bị mất cân bằng công suất,quay theo những vận tốc khác nhau

Mục đích tính toán ngắn mạch: Lựa chọn các trang thiết bị điện phù hợp, chịuđược dòng điện trong thời gian tồn tại ngắn mạch Tính toán hiệu chỉnh bảo vệ rơle, lựachọn sơ đồ thích hợp làm giảm dòng ngắn mạch và lựa chọn thiết bị hạn chế dòngngắn mạch

3.3 Giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch:

Về nguyên tắt để hạn chế dòng ngắn mạch, giải pháp duy nhất là thay đổi tổngtrở hệ thống khi ngắn mạch

3.3.1 Giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch đối với lưới điện truyền tải:

Đối với hệ thống điện truyền tải, các giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch có thể kểđến như sau:

 Thay đổi sơ đồ phương thức lưới điện (sơ đồ kết dây lưới điện) để làm thay đổitổng trở (như tách các mạch vòng tách thanh cái các TBA 500kV, 220kV).

 Lắp đặt kháng điện cho các nguồn điện, các TBA 500kV, 220kV

 Đối với lưới điện có trung tính nối đất, sử dụng giải pháp nối đất qua tổng trở Đối với giải pháp thay đổi sơ đồ phương thức vận hành lưới điện, trong nhữngnăm qua các Trung tâm điều độ hệ thống điện (A0, Ax) đã thực hiện Tuy nhiên, dolưới điện phát triển quá nhanh nên giải pháp này chưa phát huy hiệu quả

3.3.2 Giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch lưới điện phân phối:

Giải pháp nối đất qua tổng trở:

 Đối với lưới điện trung áp, trong thời gian qua trên lưới điện do EVN SPC quản

lý một số TBA 110kV khách hàng đã áp dụng giải pháp nối đất qua tổng trở, cóthể kể đến các TBA 110kV như: FUCO, POS-VINA và gần đây là TBA 110kVNhà máy điện gió Phú Lạc

 Từ năm 2014, Tổng công ty Điện lực miền Nam (EVN SPC) đã tiến hành lắpthử nghiệm điện trở nối đất 127Ω qua trung tính máy biến áp (MBA) T1, TBA110/22kV Bình An Về nguyên lý, việc nối đất trung tính qua tổng trở làm thayđổi tổng trở thứ không của hệ thống điện khi nhắn mạch Nên giải pháp này bộc

lộ một số khuyết điểm như sau:

 Chỉ hiệu quả đối với ngắn mạch 1 pha chạm đất

 Chỉ phù hợp với phụ tải 3 pha đối xứng Đối với phụ tải phi đối xứng sẽ códòng điện liên tục chạy qua tổng trở nối đất gây tổn thất điện năng thiết bị này

Vì vậy giải pháp này chỉ phù hợp với lưới điện có dòng I0 tương đối thấp

Giải pháp sử dụng thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch:

 Một giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch khác được các nhà sản xuất thiết bị lớnnhư ABB, Schneider, G&W đề xuất được các các nhà sản xuất lần lượt gọi là IsLimiter, CLiP hay FCL (sau đây thống nhất gọi là FCL) với nguyên lý hoạtđộng như sau: Ở dòng điện làm việc bình thường, thiết bị ở trạng thái đóng Khixảy ra ngắn mạch (dòng điện lớn), thiết bị dạng cầu chì (FUSE) sẽ cắt trongvòng ½ chu kỳ Tùy theo mục đích sử dụng, có thể phối hợp thiết bị này với

một tổng trở cao để làm thay đổi tổng trở hệ thống (Tổng trở thứ tự thuận vàthứ tự nghịch) khi ngắn mạch.

3.4 Sử dụng Etap tính toán dòng ngắn mạch trên sơ đồ lưới điện phát tuyến 477An Long – Điện Lực Tam Nông:

3.4.1 Cài đặt thông số trong hộp thoại:

Trang Study Case: Thanh công cụ Study Case Toolbar là thanh công cụ giúp ta

truy cập những dữ liệu nhanh chóng từ Project View và ta có thể thay đổi các thông sốphù hợp để tính toán, thay đổi thông số,…

Hình 3.1: Trang information hộp thoại Study Case

Như đã cài đặt trên thì chúng ta sẽ giả dụ tính toán ngắn mạch trên các Bus 5,Bus 10, Bus 12, Bus 15 và Bus 18

Trang Standard: Gồm 3 tiêu chuẩn IEC, ANSI và GOST, việc lựa chọn những

tiêu chuẩn khác nhau sẽ dẫn đến các kết quả sẽ khác nhau: Chúng ta sẽ lựa chọn tiêuchuẩn IEC theo từ đầu bài, các thông số sẽ được Etap mặc định, ta có thể chọn phươngpháp tính A, B ,C tùy theo cách chúng ta xây dựng bài toán, tuy nhiên phương pháp C

sẽ cho chúng ta độ chính xác cao nhất

Hình 3.2: Trang Standard hộp thoại Study Case

* Cài thông số nối đất cho Máy biến áp

Hình 3.3: nối đất cho máy biến áp

3.4.2 Hiển thị kết quả:

Để chọn chức năng phân tích ngắn mạch trên thanh công cụ ta nhấn vào biểutượng như sau , sau khi ta chọn tiêu chuẩn IEC trên trang Standard thì các chứcnăng dùng cho tính toán và báo cáo xuất trình dữ liệu sẽ xuất hiện như hình bên dưới:

Tiêu chuẩn IEC

Kiểm tra khả năng chịu đựng thiết bị

* Sau khi ngắn mạch xong, phần mềm sẽ tính toán và đưa ra kết quả như sau:Theo như kết quả hiển thị trên màn hình ta thấy được khi ngắn mạch xảy ra dòng ngắnmạch có giá trị rất lớn, vì thế cho nên dẫn đền nhiều hệ lụy nghiêm trọng trong côngtác sữa chữa và quản lý

Hình 3.5.: Kết quả tính toán ngắn mạch

3.4.3 Xuất trình báo cáo và đồ thị:

- Trường hợp hai pha chạm nhau

Hình 3.6: Hai pha chạm nhau

- Trường hợp một pha chạm đất:

Hình 3.7: Một pha chạm đất

- Trường hợp 2 pha chạm đất:

Hình 3.8: Hai pha chạm đất

- Tóm tắt các kết quả hiển thị của tấc cả các trường hợp (chỉ hiển thị dòng điện tổng

và trở kháng )

Hình 3.9: Tóm tắt kết quả

- Hiển thị đồ thị theo dữ liệu thu được:

Hình 3.10: Đồ thị dòng điện ngắn mạch

Hình 3.11: Đồ thị tại các bus ngắn mạch

CHƯƠNG 4 – TỔNG QUAN VỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN

LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

4.1 Giới thiệu chung về vấn đề bù công suất trong phản kháng trong hệ thống điện:

4.1.1 Công suất phản kháng và sơ đồ lưới điện phân phối:

Chúng ta được biết trong lưới điện tồn tại 2 loại công suất:

 Công suất tác dụng P(kW): công suất tác dụng P(kW) là sinh ra công có ích, và

có thể biến đổi thành các dạng năng lượng khác (cơ, nhiệt, hay hóa)

 Công suất phản kháng Q(kvar): ngược lại công suất phản kháng Q(kVar) khôngsinh ra công (hay còn gọi là công suất vô công) gây ra do tính cảm ứng của cácloại phụ tải như động cơ điện, máy biến áp,… Công suất phản kháng Q truyềnnăng lượng ngược về phía nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kì do sựtích lũy năng lượng trong các thành phần dung kháng và cảm kháng trong mạchđiện, đây là phần công suất không có lợi trong mạch điện, tuy nhiên nó là thànhphần không thể thiếu và không thể triệt tiêu

Để đánh giá về ảnh hưởng của các công suất phản kháng với hệ thống, và đểthuận tiện cho việc phân tích và tính toán, người ta thường dùng khái niệm hệ số Cos

ϕ , hệ số Cosφ càng lớn, mức độ tiêu thụ công suất phản kháng càng bé

Sơ đồ lưới điện cơ bản: ta thấy, các sơ đồ lưới điện cơ bản ở các địa phươngthường có dạng như hình 1.1 Nguồn cấp là các thanh cái từ trạm 110kV, 220kV haythanh cái phía cao áp của nhà máy điện bằng đường dây tải điện theo cơ cấu mạchvòng hay hình tia, dẫn điện đến khu vực phụ tải điện áp được hạ xuống 35kV, 22kVhay 10kV, 6kV Nếu là 35kV thì tồn tại các đường dây đi sâu tới phụ tải hơn và từ đó

hạ xuống 22kV, 10kV hay 6kV Từ các thanh cái 22kV, 10kV 6kV hình thành cácđường dây phân phối hình tia, cũng có thể là mạch vòng, từ các đường dây này theođiểm phụ tải đấu đến các máy biến áp hạ xuống điện áp hạ thế 400/220V để cấp điệncho các phụ tải hạ thế Sau đó sẽ hình đường dây hạ thế dẫn đến từng hộ tiêu thụ

Hình 4.1: Sơ đồ lưới điện

Trong sơ đồ cấp điện như trên, hệ số Cos ϕ đều khác nhau ở từng cấp điện áp:

 Tại cấp điện áp 35kV trở lên, đối với trường hợp nguồn cấp là nhà máy điện

hệ số Cos ϕ thường có giá trị từ 0.8 trở lên, còn đối với trường hợp nguồncấp thanh cái trạm 110kV, 220kV thì Cos ϕ có giá trị cao hơn nữa, thậm chí

có thể đạt ngưỡng 0.92 – 0.95, vì vậy đây có thể là hệ số Cos ϕ lý tưởngcho hoạt động của hệ thống

 Tại cuối các nhánh đường dây cấp 22kV, 10kV hay 6kV giá trị Cos ϕ giảmdần, các máy biến áp hạ áp từ 22kV, 10kV, 6kV xuống 0.4kV trong nhiềutrường hợp vận hành non tải nên giá trị Cos ϕ tại các đầu đường dây điện

hạ thế bị tụt xuống và xa hơn nữa tại đầu vào của các hộ tiêu thụ phụ tải0.4kV, giá trị Cos ϕ thấp có thể do chính các phụ tải điện trong các hộ giađình như quạt điện, điều hòa nhiệt độ, đèn huỳnh quang, đèn neon, tủ lạnh…, Nhìn chung là do giá trị Cos ϕ từ cuối các nhánh đường dây cấp 22kV, 10kV,6kV và toàn bộ phía hạ thế thấp, dẫn đến phải tải công suất phản kháng để đáp ứngcho nhu cầu phụ tải, điều đó làm cho tổn thất công suất trên các đường dây lớn, làmgiảm điện áp tại các hộ tiêu dùng, không đảm bảo chất lượng điện năng

4.1.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng:

Trên lưới điện, công suất phản kháng được tiêu thụ ở các phụ tải như: động cơkhông đồng bộ, máy biến áp, kháng điện trên đường dây tải điện và các phần tử , thiết

bị có liên quan đến từ trường, công suất phản kháng tuy gây nhiều tổn thất nhưng tachỉ có thể giảm tối thiểu chứ không thể triệt tiêu được vì công suất phản kháng tạo ra

từ trường, vốn là yếu tố trung gian cần thiết trong quá trình chuyển hóa điện năng

 Động cơ không đồng bộ: theo số liệu thống kê, động cơ không đồng bộ chiếmkhoảng 60 - 65%, là thiết bị tiêu thụ chính công suất phản kháng trong lướiđiện, công suất phản kháng của động cơ không đồng bộ gồm 2 phần, một phầnnhỏ công suất phản kháng dùng để sinh ra từ trường tản trong mạch điện sơ cấp,phần lớn chủ yếu dùng để sinh ra từ trường khe hở

 Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25% nhu cầu công suất phản kháng trong lướiđiện, nhỏ hơn so với động cơ không đồng bộ do chỉ dùng để từ hóa lõi thép và

vì không có khe hở không khí, công suất phản kháng tiêu thụ bởi máy biến ápgồm hai thành phần, một là dùng để từ hóa lõi thép, hai là công suất phản khángtản từ máy biến áp

 Đèn huỳnh quang: thông thường các đèn huỳnh quang vận hành có một chấnlưu để hạn chế dòng điện, tùy theo điện cảm của chấn lưu mà hệ số công suấtchưa được hiệu chỉnh của chấn lưu nằm trong khoảng từ 0.3 đến 0.5, tuy nhiêncác đèn huỳnh quang hiện đại thường có bộ khởi động điện từ, hệ số Cosφ

áp… hoặc có thể phụ thuộc vào điện áp như tổn thất trong lõi thép của các máybiến áp, tổn thất do rò dây điện,…

 Về mặt tổn thất kinh tế: là tổn thất do sai số của các thiết bị đo lường, do hệthống tính toán không hoàn chỉnh, chúng ta có thể phải trả tiền cho lượng côngsuất phản kháng tiêu thụ

Vì vậy chúng ta phải cần có biện pháp để bù công suất phảng kháng để hạn chếảnh hưởng của nó, đồng nghĩa là chúng ta phải nâng cao hệ số công suất Cos ϕ

4.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất Cos ϕ

Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp, khả năng truyền tảicủa đường dây và máy biến áp, phụ thuộc vào điều kiện phát nóng tức là phụ thuộcvào dòng điện cho phép của chúng, dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp cócông thức như sau:

I=√P2+Q2 /U√3(4.1)

Với công thức trên ta thấy được nếu cùng với một tình trạng nóng nhất định củađường dây và máy biến áp (tức I = const) chúng ta có thể tăng công suất tác dụng Pbằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải tải đi Vì thế khi giữ nguyênđường dây và máy biến áp, nếu Q giảm tức Cos ϕ được nâng cao thì truyền tải cúachúng sẽ tốt hơn

Giảm được tổn thất điện áp và tổn thất công suất trong mạng điện

Tăng giá thành điện năng, giảm tiết diện dây dẫn

Hầu hết các thiết bị tiêu thụ điện là các phụ tải mang tính cảm, do đó dòng điện

vô công trong công suất phản kháng cũng mang tính cảm, điều này làm gây nên hiệntượng sụt áp (ngược pha với điện áp nguồn) Do việc tổn hao công suất khi truyền tải

và phân phối nên ta buộc phải giảm dòng vô công, suy ra sẽ làm giảm hệ số Cos ϕ ,

vì thế muốn nâng cao hệ số Cos ϕ chúng ta buộc phải dùng những cách tự nhiênhoặc nhân tạo như gắn hệ thống tụ bù cho mạng điện

4.2.1 Các biện pháp để cải thiện hệ số công suất Cos ϕ

Nâng cao hệ số Cos ϕ tự nhiên: là tìm những giải pháp mà trong đó có thể

giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ như: áp dụng các quá trình côngnghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện,…

 Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ: để các thiết bị điện làm việc ở chế độhợp lý nhất, sắp xếp các quy trình công nghệ 1 cách hợp lý, có thể cải thiện hiểuquả tiết kiệm điện và làm giảm điện năng tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm

 Hạn chế đông cơ chạy không tải: các máy công cụ trong quá trình gia côngthường nhiều lúc phải chạy không tải, nhiều thống kê cho thấy việc chạy khôngtải có thể chiếm đến 35% -65% tổng quá trình các máy làm việc, và khi đông cơchạy công tải hệ số công suất Cos ϕ rất thấp

 Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ:

 Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ: vì khi chất lượng sửa chữa động cơkhông tốt sẽ gây ra then các vấn đề như, tính năng của các động cơ thường kém,tổn thất tang, vì vậy cần cải thiện và nâng cao chất lượng sửa chửa

Nâng cao hệ số Cos ϕ bằng phương pháp bù: bằng cách đặt các thiết bị bù ởcác hộ tiêu thụ điện hoặc các nhà máy xí nghiệp để giảm công suất phản kháng phảitruyền tải từ đó có thể nâng cao hệ số Cos ϕ , tuy nhiên phương pháp này sẽ tốn kém

về chi phí mua các thiết bị nhưng đem lại hiệu quả kinh tế cao

4.2.2 Các thiết bị bù:

Tụ bù : là thiết bị tĩnh được sử dụng rộng rãi trong việc bù công suất phản khángcho mạng điện, cấu tạo của nó thường là loại tụ giấy ngâm dầu đặc biệt, gồm hai bảncực là các lá nhôm dài, được cách điện bằng các lớp giấy, toàn bộ được cố định trongmột bình hàn kín, hai đầu bản cực được đưa ra ngoài, nó thể được mắc ngay trên đầucủa các hộ tiêu dùng, trên thanh cái các trạm biến áp hoặc tại điểm nút của mạng điện,

tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế tùy theo sự phát triển của phụ tảitrong quá trình sản xuất mà người ta ghép các tụ điện với nhau vào mạng điện, vì vậyhiệu suất sử dụng được nâng cao và không phải tốn nhiều chi phí đầu tư trong 1 lúc

 Ưu điểm:

1 Chi phí vận hành thấp

2 Công suất bé, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành

3 Tuổi thọ cao

4 Tiêu thụ ít công suất tác dụng

5 Có thể thay đổi dung lượng bằng cách thay đổi sơ đồ của các cụm tụ bù

 Nhược điểm:

1 Gây mất ổn định cho lưới do công suất của tụ, khi điện áp giảm dẫn đếncông suất tụ giảm , điều này làm tăng tổn thất điện áp khiến cho điện áptrong lưới ngày càng giảm, điều này gây ra hiện tượng sụt áp làm mấttính ổn định trong hệ thống

2 Sử dụng tụ điện cho các hộ tiêu dùng vừa và nhỏ (dưới 5000kVar)