Phân tích hệ thống điện sử dụng phần mềm pss

Tên đề tài ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E ĐỂ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ KHẢO SÁT CÁC TRẠM BIẾN ÁP 500KV LƯỚI ĐIỆN TP.HCM Giảng viên hướng dẫn Tp.. xvii Các kí hiệu b0 Điện dẫn thứ tự không

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E ĐỂ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ KHẢO SÁT CÁC TRẠM BIẾN ÁP 500KV LƯỚI

ĐIỆN TP.HCM

SINH VIÊN : ĐỒNG HỒ VĨNH TƯỜNG MSSV : 14059281

LỚP : DHDI10D GVHD : TS DƯƠNG THANH LONG

TP HCM, NĂM 2018

i

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

(1): Đồng Hồ Vĩnh Tường, MSSV: 14059281

2 Tên đề tài

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E ĐỂ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT

VÀ KHẢO SÁT CÁC TRẠM BIẾN ÁP 500KV LƯỚI ĐIỆN TP.HCM

Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20

Sinh viên

ĐỒNG HỒ VĨNH TƯỜNG

ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

iii

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG xiv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU xvi

LỜI NÓI ĐẦU xxii

CHƯƠNG DẪN NHẬP xxiii

I Đặt vấn đề xxiii

II Giới hạn đề tài xxiii

III Mục đích báo cáo xxiii

IV Mục tiêu của báo cáo xxiv

V Phương pháp nghiên cứu xxiv

VI Đặt tên đề tài xxiv

VII Cơ sở lý luận của luận văn xxiv

Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1

Tăng trưởng phụ tải điện 1

iv

Hiện trạng nguồn điện 1

Hiện trạng lưới điện 2

Lưới điện 500 kV 2

Lưới điện 220 kV 3

Dự báo nhu cầu phụ tải khu vực dự án 8

Chương trình phát triển lưới điện khu vực dự án 8

Chương 2: BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 21

Vấn đề về phân bố công suất 21

Phương Pháp Newton-Raphson 24

Phương pháp Fast-Decoupled 27

Ma Trận Jacobi 28

Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/E ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 32

Giới thiệu khái quát về phần mềm PSS/E 32

Một số lệnh cơ bản 35

Các thao tác cơ bản khi tính toán phân bố công suất trong PSS/E 37

Giao diện: 37

Các khởi tạo ban đầu trong PSS/E: 38

Tạo 1 chế độ làm việc của hệ thống điện ( file *.sav ) 40

Mở 1 file *.sav 54

Chạy chương trình tính toán PBCS và xem kết quả ở CĐXL 57

Chương 4: ỨNG DỤNG PSS/E ĐỂ KHẢO SÁT LƯỚI ĐIỆN TPHCM TRƯỚC VÀ TRONG KHI THỰC HIỆN DỰ ÁN 66

v

Giả thiết và trường hợp tính toán 66

Giả thiết tính toán 66

Thông số MBA lưới điện truyền tải 500 kV khu vực khảo sát 66

Trường hợp tính toán 67

Mục đích 67

Kết quả tính toán PBCS, tổn thất CS khi chưa sửa chữa TBA 500kV Nhà Bè bằng phần mềm PSS/E 68

Lưới điện 500kV TP.HCM khi vận hành bình thường 68

Khảo sát PBCS tại các TBA bằng phần mềm PSS/E 70

Khi đưa TBA 500kV Nhà Bè Vào Sửa Chữa, thay thế 79

Tổn thất công suất Lưới điện 79

Khảo sát PBCS tại các TBA 79

Kết quả và nhận xét theo từng trường hợp 92

Khi chưa đưa TBA 500kV Nhà Bè vào sửa chữa 92

Khi đưa TBA 500kV Nhà Bè vào sửa chữa 94

Kết luận về dự án 96

Ảnh hưởng của dự án 96

Sự cần thiết của dự án 96

Chương 5: KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

PHỤ LỤC 102

1 Cách cài đặt phần mềm PSS/E 102

2 Mô phỏng các phần tử khi nhập dữ liệu vào PSS/E 110

A Tính trở kháng đường dây: 110

vi

B Tính toán máy biến áp hai cuộn dây: 111

C Tính toán máy biến áp ba cuộn dây: 116

D Máy phát điện: 123

3 Giới thiệu cách xây dựng sơ đồ 1 sợi trong PSS/E 123

4 Cách in 1 file 129

5 Phân vùng màu sắc trên biểu đồ để phân tích 133

6 Kết quả tính toán PBCS, tổn thất CS lưới điện 500kV Miền Nam khi vận hành bình thường lúc chưa thực hiện dự án 137

LỜI CẢM ƠN 145

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ lưới điện 220, 500kV hiện hữu khu vực TP Hồ Chí Minh 6

Hình 1.2 Sơ đồ kết dây lưới điện 220 (màu đỏ), 500kV(màu xanh) hiện hữu khu vực TP Hồ Chí Minh 7

Hình 3.1 Giao diện nhập lệnh và kết quả của PSS/E 35

Hình 3.2 Giao diện của PSS/E 38

Hình 3.3 Menu của PSS/E 38

Hình 3.4 Hộp thoại Program Setting 39

Hình 3.5 Thay đổi kích thước của hệ thống điện 40

Hình 3.6 Tạo mới 1 mạng điện và sơ đồ 41

Hình 3.7 Khởi tạo dữ liệu ban đầu cho hệ thống 41

Hình 3.8 Hộp thoại giám sát dữ liệu các nút 42

Hình 3.9 Hộp thoại giám sát thông số các nhà máy điện 43

Hình 3.10 Hộp thoại giám sát thông số các máy phát điện 44

Hình 3.11 Hộp thoại giám sát thông số các phụ tải 46

Hình 3.12 Hộp thoại giám sát thông số các tụ bù cố định 47

Hình 3.13 Hộp thoại giám sát thông số các tụ bù có điều khiển đóng cắt 48

viii

Hình 3.14 Hộp thoại giám sát thông số đường dây (nhánh) 49

Hình 3.15 Hộp thoại giám sát thông số MBA 2 cuộn 51

Hình 3.16 Hộp thoại giám sát thông số MBA 3 cuộn 53

Hình 3.17 Mở 1 file *.sav sử dụng biểu tượng Open của menu Toolbar 54

Hình 3.18 Hộp thoại Open của PSS/E 55

Hình 3.19 Dữ liệu của 1 file *.sav 55

Hình 3.20 Thông báo lỗi của PSS/E 56

Hình 3.21 Dùng lệnh TREE kiểm tra 57

Hình 3.22 Dùng lệnh check Data kiểm tra 57

Hình 3.23 Kiểm tra dải thông số 58

Hình 3.24 Cài đặt tính toán phân bố công suất 58

Hình 3.25 Cài đặt lựa chọn để tính toán phân bố công suất 59

Hình 3.26 Lựa chọn tính toán phân bố công suất 60

Hình 3.27 Giải bài toán bằng phương pháp Newton - Raphson 61

Hình 3.28 Giải bài toán bằng phương pháp Gauss - Seidel 63

Hình 3.29 Kết quả giải bài toán bằng phương pháp Newton 64

Hình 3.30 Chọn nút cần xem dòng công suất và các thông số của nút 65

ix

Hình 3.31 Các dòng công suất trên các nhánh nối vào nút 101 và thông số nút 65

Hình 4.1 Phân bố công suất và tổn thất công suất chi tiết ở lưới 500kV TP.HCM 68

Hình 4.2 Tổn thất công suất tổng ở lưới 500kV TP.HCM 68

Hình 4.3 Phân bố công suất và khả năng mang dòng chi tiết ở lưới 500kV TP.HCM 69

Hình 4.4 Phân bố công suất tại TBA 500kV Cầu Bông khi vận hành bình thường 70

Hình 4.5 PBCS tại TBA 500kV Phú Lâm khi vận hành bình thường 71

Hình 4.6 PBCS tại TBA 500kV Nhà Bè khi vận hành bình thường 72

Hình 4.7 PBCS tại TBA 500kV Cầu Bông khi 1 máy bị sự cố 73

Hình 4.8 PBCS tại TBA 500kV Phú Lâm khi 1 máy ở TBA 500kV Cầu Bông bị sự cố 74

Hình 4.9 PBCS tại TBA 500kV Nhà Bè khi 1 máy ở TBA 500kV Cầu Bông bị sự cố 75

Hình 4.10 PBCS tại TBA 500kV Cầu Bông khi 1 máy ở TBA 500kV Phú Lâm bị sự cố 76 Hình 4.11 PBCS tại TBA 500kV Phú Lâm khi 1 máy bị sự cố 77

Hình 4.12 PBCS tại TBA 500kV Nhà Bè khi 1 máy ở TBA 500kV Phú Lâm bị sự cố 78

Hình 4.13 Tổn thất công suất tổng lưới điện 500kV TP.HCM 79

Hình 4.14 PBCS tại TBA 500kV Cầu Bông khi làm việc bình thường 80

Hình 4.15 PBCS tại TBA 500kV Phú Lâm khi làm việc bình thường 81

Hình 4.16 PBCS tại TBA 500kV Nhà Bè khi làm việc bình thường 82

x

Hình 4.17 PBCS tại TBA 500kV Cầu Bông khi gặp sự cố 1 MBA 83

Hình 4.18 PBCS tại TBA 500kV Phú Lâm khi gặp sự cố 1 MBA tại TBA Cầu Bông 84

Hình 4.19 PBCS tại TBA 500kV Nhà Bè khi có sự cố 1 MBA tại TBA Cầu Bông 85

Hình 4.20 PBCS tại TBA 500kV Cầu Bông khi có sự cố 1 MBA tại TBA Phú Lâm 86

Hình 4.21 PBCS tại TBA 500kV Phú Lâm khi có sự cố 1 MBA 87

Hình 4.22 PBCS tại TBA 500kV Nhà Bè khi có sự cố 1 MBA tại TBA Phú Lâm 88

Hình 4.23 PBCS tại TBA 500kV Cầu Bông khi có sự cố đồng thời 89

Hình 4.24 PBCS tại TBA 500kV Phú Lâm khi có sự cố đồng thời 90

Hình 4.25 PBCS tại TBA 500kV Nhà Bè khi có sự cố đồng thời 91

Hình 1 Giao diện khởi động cài đặt chương trình 102

Hình 2 Thỏa thuận cấp giấy phép 102

Hình 3 Các thông tin về phiên bản phần mềm 103

Hình 4 Giao diện cài đặt chương trình 103

Hình 5 Thông tin khách hàng 104

Hình 6 Lựa chọn nơi đặt các thư mục cài đặt 104

Hình 7 Chọn thư mục muốn cài đặt 105

Hình 8 Chọn tần số 105

xi

Hình 9 Xác nhận lại các tùy chọn 106

Hình 10 Lựa chọn hiển thị lối tắt và icon 106

Hình 11 Thông báo đọc ghi chú nhà phát hành 107

Hình 12 Bảng thông báo cài đặt kết thúc 107

Hình 13 Icon trên màn hình desktop 108

Hình 14 Giao diện khi lần đầu tiên khởi động PSS/E 109

Hình 15 giao diện khi khởi động PSS/E 109

Hình 16 Xây dựng 1 file mới trong PSS/E 123

Hình 17 Xây dựng 1 file sơ đồ *.sld 124

Hình 18 Cửa sổ vẽ sơ đồ 1 sợi 124

Hình 19 Thiết lập màu sắc cho các cấp điện áp khác nhau 125

Hình 20 Hộp thoại System level diagram defaults 125

Hình 21 Thiết lập màu sắc cho các cấp điện áp 126

Hình 22 Xây dựng sơ đồ 1 sợi với công cụ Auto-Draw 126

Hình 23 Lựa chọn nút để xây dựng sơ đồ 127

Hình 24 Thông báo lỗi nút không có trong sơ đồ 127

Hình 25 Nút 102 được xây dựng với công cụ Auto-Draw 127

xii

Hình 26 Hiệu chỉnh sơ đồ bằng công cụ Knee 128

Hình 27 Hiển thị phần trăm tải với công cụ Current Loadings 128

Hình 28 Hiển thị dòng phân bố công suất với công cụ Animate Flows 129

Hình 29 In file hiển thị trên màn hình 130

Hình 30 Lựa chọn file cần in 130

Hình 31 Hộp thoại print 131

Hình 32 Hộp thoại Save Print Output As 131

Hình 33 file sơ đồ vừa được in 132

Hình 34 Mở hộp thoại Contour Settings 133

Hình 35 Hộp thoại Contour Settings 134

Hình 36 Công suất P(MW) (trái) và Q(Mvar) (phải) theo nút 134

Hình 37 Phân bố Công suất P (MW) (trái) và Q (Mvar) (phải) theo đường dây 135

Hình 38 Kiểm tra tỷ lệ mang tải đường dây (%) 135

Hình 39 Kiểm tra góc pha (độ)(trái), điện áp nút (KV) (phải) 136

Hình 40 Kiểm tra dòng điện (Amps)(trái), dòng điện theo PU (phải) trên đường dây 136

Hình 41 Lưới điện miền Nam năm 2016 Màu xanh là 500kV, màu đỏ là 220kV 137

xiv

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các nguồn điện cung cấp cho địa bàn TP Hồ Chí Minh 2

Bảng 1.2 Thống kê các đường dây 500kV khu vực TPHCM 3

Bảng 1.3 Thống kê các TBA 500 kV khu vực TPHCM 3

Bảng 1.4 Thống kê các TBA 220 kV khu vực TPHCM 4

Bảng 1.5 Thống kê các ĐD 220 kV khu vực TPHCM 5

Bảng 1.6 Dự báo công suất của khu vực dự án (MVA) 8

Bảng 1.7 Các công trình TBA 220 kV trong khu vực dự án đến năm 2030 8

Bảng 1.8 Các công trình TBA 500 kV trong khu vực dự án đến năm 2030 14

Bảng 1.9 Các công trình đường dây 220 kV trong khu vực dự án đến năm 2030 15

Bảng 1.10: Các công trình đường dây 500 kV trong khu vực dự án đến năm 2030 20

Bảng 2.1 Phân loại nút trong PBCS 23

Bảng 3.1 Các lệnh cơ bản trong PSS/E 35

Bảng 4.1 Thông số máy biến áp 500 kV 67

Bảng 4.2 Tổng hợp công suất qua các MBA khi chưa thực hiện dự án 92

Bảng 4.3 Tổng hợp công suất qua các MBA khi thực hiện dự án 94

Bảng 1 Quy đổi theo cấp điện áp 110

xv Bảng 2 Kết quả tính toán ví dụ 2.3 121

MBA Máy biến áp

PSS/E Power System Simulator for Engineering

xvii

Các kí hiệu

b0 Điện dẫn thứ tự không

b1 Điện dẫn thứ tự thuận

Bpu Điện dẫn đơn vị tương đối

B-shunt Dung dẫn thiết bị bù

BT (pu) Điện dẫn phản kháng

C0 Giá trị DC của hàm sóng hài

Cn Giá trị đỉnh của thành phần hài bậc n

b0 Điện dẫn thứ tự không

b1 Điện dẫn thứ tự thuận

Bpu Điện dẫn đơn vị tương đối

B-shunt Dung dẫn thiết bị bù

BT (pu) Điện dẫn phản kháng

C0 Giá trị DC của hàm sóng hài

Cn Giá trị đỉnh của thành phần hài bậc n

E’ Điện áp đặt sau điện kháng quá độ

F Tần số hệ thống

fp Tần số cộng hưởng song song

G-shunt Điện dẫn thiết bị bù

GT (pu) Điện dẫn tác dụng

I (%) Phần trăm dòng điện không tải

I1 Dòng điện sóng hài ở tần số cơ bản

In Dòng điện hài bậc n

xviii

IN Dòng điện ngắn mạch

INA Dòng điện ngắn mạch pha A

IPload Thành phần tác dụng của phụ tải cho ở dạng dòng điện không đổi IQload Thành phần phản kháng của phụ tải cho ở dạng dòng điện không đổi

IR Dòng điện cực đại ở tần số cơ bản ứng với tải cực đại tại điểm đang xét

Ik Độ lớn của thành phần họa tần đơn lẻ (trị hiệu dụng-amps)

L Chiều dài đường dây

M1 Giá trị hiệu dụng của thành phần điều hòa bậc 1

Mbase Công suất biểu kiến máy phát

Mk Giá trị hiệu dụng của thành phần điều hòa bậc k

P0 Công suất không tải máy biện áp

Pdm Công suất tác dụng định mức máy phát

Pnm Tổn thất ngắn mạch MBA

Pgen Công suất phát tại nhà máy

Pkt Tổn thất không tải MBA

Pload Công suất tác dụng của phụ tải

Pmax Công suất tác dụng cực đại máy phát

Pmin Công suất tác dụng cực tiểu máy phát

Pe Công suất điện từ

Pnmh−l Công suất ngắn mạch cuộn cao – hạ MBA

Pnmh−m Công suất ngắn mạch cuộn cao – trung MBA

Pnmm−l Công suất ngắn mạch cuộn trung – hạ MBA

Qload Công suất phản kháng tại phụ tải

xix

Qmax Công suất phản kháng lớn nhất tại nhà máy phát điện

Qmin Công suất phản kháng nhỏ nhất tại nhà máy phát điện

R(200𝐶) Giá trị điện trở ở 200𝐶

R(500𝐶) Giá trị điện trở ở 500𝐶

r0 Điện trở đơn vị thứ tự không của đường dây

R0 (pu) Điện trở thứ tự không

r1 Điện trở đơn vị thứ tự thuận của đường dây

R1 (pu) Điện trở tương đối thứ tự thuận đơn tương đối

R1h (pu) Điện trở tương đối thứ tự thuận cuộn cao MBA

R1h-l (pu) Điện trở tương đối thứ tự thuận cuộn cao – hạ MBA

R1h-m

(pu)

Điện trở tương đối thứ tự thuận cuộn cao – trung MBA

R1l (pu) Điện trở tương đối thứ tự thuận cuộn hạ MBA

R1m (pu) Điện trở tương đối thứ tự thuận cuộn trung MBA

R1m-l (pu) Điện trở tương đối thứ tự thuận cuộn trung – hạ MBA

Roh (pu) Điện trở tương đối thứ tự không cuộn cao MBA

Rol (pu) Điện trở tương đối thứ tự không cuộn hạ MBA

Rom (pu) Điện trở tương đối thứ tự không cuộn trung MBA

RSource Điện trở trong máy phát

S Khả năng mang tải của đường dây

Sc Công suất định mức của tụ

Sdm Công suất định mức MBA

Sdm-h Công suất định mức cuộn cao MBA

Sdm-l Công suất định mức cuộn hạ MBA

xx

Sdm-m Công suất định mức cuộn trung MBA

T’’do Hằng số thời gian siêu quá độ hở mạch trục d

T’’qo Hằng số thời gian siêu quá độ hở mạch trục q

T’do Hằng số thời gian quá độ hở mạch trục d

T’qo Hằng số thời gian quá độ hở mạch trục q

Ubase-h Điện áp cơ bản ứng với cuộn cao MBA

Ubase-l Điện áp cơ bản ứng với cuộn hạ MBA

Uf Điện áp định mức máy phát

Uh Điện áp định mức cuộn cao MBA

Uk (%) Phần trăm điện áp định mức MBA

Ul Điện áp định mức cuộn hạ MBA

Um Điện áp định mức cuộn trung MBA

x1 Điện kháng đơn vị thứ tự thuận

x 0 Điện kháng đơn vị thứ tự không

X1 ( pu) Điện kháng thứ tự thuận

X1h Điện kháng thứ tự thuận cuộn cao MBA

X1l (pu) Điện kháng thứ tự thuận cuộn cao MBA

X1m (pu) Điện kháng thứ tự thuận cuộn trung MbA

xxi

X1m-l Điện kháng thứ tự thuận cuộn trung – hạ

Xd Điện kháng xác lập dọc trục d

Xh-l (pu) Điện kháng thứ tự thuận cuộn cao – hạ MBA

Xh-m (pu) Điện kháng thứ tự thuận cuộn cao – trung MBA

Xm-l (pu) Điện kháng thứ tự thuận cuộn trung – hạ MBA

X1h (pu) Điện kháng thứ tự thuận cuộn hạ MBA

Xoh (pu) Điện kháng thứ tụ không cuộn cao MBA

Xol (pu) Điện kháng thứ tụ không cuộn hạ MBA

Xom (pu) Điện kháng thứ tự không cuộn trung MBA

Xq Điện kháng quá độ xác lập dọc trục q

Xsource Điện kháng trong máy phát

YPload Thành phần tác dụng của phụ tải cho ở dạng tổng dẫn không đổi

YQload Thành phần phản kháng của phụ tải cho ở dạng tổng dẫn không đổi

xxii

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển khoa học công nghệ ngày càng cao, điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các ngành kinh tế Ngày nay đã hình thành nhiều hệ thống điện lớn trong phạm vi quốc gia, xuất hiện nhiều đường dây điện cao áp, siêu cao áp làm nhiệm vụ liên lạc và truyền tải công suất

Để đánh giá khả năng truyền tải trên các đường dây siêu cao áp và tính toán các tiêu chí vận hành hệ thống điện, chúng ta cần phải giải quyết bài toán phân bố công suất truyền tải tại các nút, trên các đường dây và khảo sát phân bố công suất trong các chế

độ vận hành, bảo trì – bảo dưỡng,… để xem xét sự biến động tính ổn định trong hệ thống điện Từ đó chúng ta có kế hoạch đầu tư dự án mới một cách hiệu quả, cũng như dự đoán được các trường hợp sự cố lưới điện có thể xảy ra để có biện pháp khắc phục và xử lý kịp thời

Để đáp ứng được những yêu cầu đặt ra, tôi đã chọn đề tài tính toán cho hệ thống điện Thành phố Hồ Chí Minh với tên đề tài: “Ứng dụng phần mềm PSS/E để tính toán phân bố công suất và khảo sát các trạm biến áp 500kV lưới điện TP.HCM”

Nội dung thực được trình bày bao gồm các chương chính :

Chương 1: Tổng quan hệ thống điện Thành Phố Hồ Chí Minh

Chương 2: Bài toán Phân bố công suất trong hệ thống điện

Chương 3: Ứng dụng phần mềm PSS/E để giải quyết bài toán phân bố công suất Chương 4: Ứng dụng pss/e để khảo sát lưới điện TPHCM trước và trong khi thực hiện

dự án

Chương 5: Kết luận chung và kiến nghị

kế và vận hành

Môn học hệ thống điện là một chuyên nghành chính ở ngành Điện Công Nghiệp của Trường Đại Học công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh với đề tài được chọn thực hiện: “ Ứng dụng phần mềm PSS/E để tính toán phân bố công suất và khảo sát các trạm biến áp 500kV lưới điện TP.HCM” là phù hợp với yêu cầu của bộ môn cũng như khả năng thực hiện Với

sự nỗ lực tối đa và cố gắng tìm tòi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, luận văn được hoàn thành đã cũng cố lại kiến thức và những vấn đề mới trong quá trình thực hiện tạo kinh nghiệm khi ra trường

II Giới hạn đề tài

Báo cáo được giới hạn trong phạm vi lưới điện từ 11kV đến 500kV trên lưới điện TP.HCM Tính toán phân bố công suất trong lưới điện TP.HCM trong trường hợp vận hành bình thường bằng phần mềm PSS/E

Ứng dụng phần mềm PSS/E để khảo sát và đánh giá phân bố công suất các TBA lân cận khi triển khai sự án sửa chữa, thay thế TBA 500kV Nhà Bè

III Mục đích báo cáo

Qua quá trình thực hiện nghiên cứu giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức, nâng cao kỹ năng thiết kế và trao dồi kinh nghiệm cho bản thân

Giúp sinh viên quen với công tác nghiên cứu khoa học, khả năng phân tích, làm quen với tác phong công nghiệp

Báo cáo hoàn thành sẽ trang bị những kiến thức để phục vụ cho công tác thiết kế điện sau này, góp phần cung cấp thêm tài liệu tham khảo cho sinh viên nghành điện và những người quan tâm

xxiv

IV Mục tiêu của báo cáo

Hiểu được lý thuyết phân bố công suất sử dụng được phần mềm PSS/E để tính toán phân

bố công suất

Tính toán phân bố công suất lưới điện TP.HCM trong trường hợp vận hành bình thường bằng phần mềm PSS/E theo tài liệu hướng dẫn của Trung tâm điều độ hệ thống điện Miền Nam và trung tâm tư vấn điện 3 (PECC3)

Ứng dụng phần mềm PSS/E để khảo sát và đánh giá phân bố công suất các TBA lân cận khi triển khai sự án sửa chữa, thay thế TBA 500kV Nhà Bè

V Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết tính toán phân bố công suất trong hệ thống điện qua các tài liệu và kiến thức đã được học tại trường Đại Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh và ứng dụng phần mềm PSS/E trong tính toán cho lưới điện TP.HCM

VI Đặt tên đề tài

Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài được đặt tên:

“Ứng dụng phần mềm PSS/E để tính toán phân bố công suất và khảo sát các trạm biến áp 500kV lưới điện TP.HCM”

VII Cơ sở lý luận của luận văn

Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở:

Phù hợp với mục tiêu đào tạo của Trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh,

kế hoạch và chương trình đào tạo của nghành điện công nghiệp

Các số liệu vận hành hệ thống điện được cung cấp bởi công ty tư vấn điện 3, trung tâm điều

độ hệ thống điện miền nam, công ty truyền tải điện 4

Tham khảo tài liệu của các sách và bài báo khoa học quốc tế

Phần mềm ứng dụng PSS/E được tìm hiểu từ Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng Điện 3, trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia và trung tâm điều độ hệ thống điện miền nam

Tăng trưởng phụ tải điện

TP Hồ Chí Minh là thành phố đông dân nhất, đồng thời là trung tâm kinh tế, văn hóa quan trọng của Việt Nam Đây là thành phố có mức tiêu thụ điện cao nhất cả nước, năm 2013,

TP Hồ Chí Minh tiêu thụ gần 3,200 MW, chiếm tỷ trọng gần 16% so với toàn quốc

Hiện trạng nguồn điện

Hiện tại, khu vực TP.Hồ Chí Minh được cung cấp điện từ các nhà máy điện và các trạm nguồn 500-220 kV thuộc hệ thống điện Miền Nam

Các nhà máy điện trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh:

Nhiệt điện Thủ Đức, thuộc EVN công suất đặt 157 MW (2x62+1x33) MW, công suất khả dụng 153 MW, sử dụng dầu FO, nhà máy phát lên thanh cái 110 kV trạm 220 kV Thủ Đức, trong các chế độ vận hành bình thường của hệ thống nhà máy này không được huy động do giá thành cao

Tua bin khí Thủ Đức, thuộc EVN, công suất đặt 104.5 MW (2x37.5+12+17.5) MW, công suất khả dụng 94 MW, sử dụng dầu DO

Nhà máy điện Hiệp Phước, thuộc CTĐL Hiệp Phước, công suất 375 MW (3x125) MW - 15/110kV, sử dụng dầu FO Hiện tại NMĐ phát điện phần lớn bán cho EVN, phần còn lại bán điện trực tiếp cho KCX.Tân Thuận, KCN.Hiệp Phước và khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng Các nhà máy điện khu vực lân cận TP.Hồ Chí Minh:

2

Các nhà máy điện này cấp điện cho thành phố thông qua đường dây 220 kV mạch kép phân pha Phú Mỹ - Nhà Bè dây ACSR-2x666MCM dài 43.12 km; đường dây 220 kV mạch kép phân pha Phú Mỹ - Cát Lái dây ACSR-2x666MCM dài 38.7 km, đường dây 500 kV mạch kép phân pha Phú Mỹ - Nhà Bè dây ACSR-4x666MCM dài 42.594 km và đường dây 500

kV phân pha Nhà Bè - Phú Lâm dây ACSR-4x666MCM dài 16.645 km

Nhiệt điện Nhơn Trạch 1 công suất đặt là 3x150 MW và Nhiệt điện Nhơn Trạch 2 công suất đặt là 780 MW (2x258+264) Thuỷ điện Trị An công suất 400 MW (4x100) MW - 15/220 kV cấp điện cho TP.HCM thông qua 2 đường dây 220 kV Trị An - Bình Hòa dây

AC – 400 mm2 dài 34.566 km và đường dây 220 kV Trị An – Sông Mây dây ACSR795MCM-12848+6.5 km

Các nguồn điện cấp cho địa bàn TP Hồ Chí Minh được trình bày cụ thể trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Các nguồn điện cung cấp cho địa bàn TP Hồ Chí Minh

TT Nhà máy điện Công suất đặt (MW) Nhiên liệu

3

Bảng 1.2 Thống kê các đường dây 500kV khu vực TPHCM

TP Hồ Chí Minh có 3 TBA 500 kV với dung lượng lắp máy 4,800 MVA, cụ thể được cho trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Thống kê các TBA 500 kV khu vực TPHCM

STT Trạm biến áp Số máy Công suất

(MVA)

Tổng công suất (MVA)

Lưới điện 220 kV

TP.Hồ Chí Minh được cấp điện từ 12 trạm 220/110 kV trên địa bàn với tống công suất đặt 6,500 MVA và 3 trạm 220/110 kV – 2000 MVA bên ngoài, cấp điện một phần cho thành phố Danh mục các trạm 220 kV hiện hữu được trình bày ở bảng 1.4:

STT Đường dây Số mạch Chiều dài (km) Quy mô (km)

1 Cầu Bông – ĐắkNông 1 153.2 153.2

2 Phú Lâm – Cầu Bông 2 30 60

4

Bảng 1.4 Thống kê các TBA 220 kV khu vực TPHCM

STT Trạm biến áp Số máy Công suất (MVA) Tổng công suất (MVA)

Lưới điện 220 kV TP.Hồ Chí Minh đang vận hành với chất lượng điện áp tốt do chiều dài đường dây ngắn, lưới điện lại ở gần các trung tâm nhiệt điện lớn và được bù công suất phản kháng lớn

Lưới điện TP.Hồ Chí Minh nằm gần các nguồn điện lớn và được cấp điện trực tiếp từ nguồn thông qua các đường dây 220 kV, 110 kV như trung tâm NĐ Phú Mỹ, NĐ Nhơn Trạch, Hiệp Phước, Thủ Đức, TĐ Trị An Có nhiều nút 220 kV, 110 kV tập trung nhiều nhánh có nguồn cấp tới làm tăng cao dòng ngắn mạch

5

Các trạm 220/1l0 kV có công suất lớn, vận hành song song 2-3 máy biến áp Lưới điện có nhiều mạch vòng, một số đường dây tiết diện lớn, phân pha và đa số là đường dây 2 mạch vận hành song song, chiều dài tới nguồn cấp điện ngắn Danh mục các ĐD 220 kV hiện hữu được trình bảy ở bảng 1.5

Bảng 1.5 Thống kê các ĐD 220 kV khu vực TPHCM

STT Đường dây Dây dẫn Số

mạch

Chiều dài (km)

Quy mô (km)

1 Phú Lâm - Bình Tân ACSR411.66 1 9.2 9.2

12 Hóc Môn - Thuận An ACKP400 1 10.8 10.8

13 Thủ Đức - Hiệp Bình Phước TACSR-410 1 7 7

6

14 Hóc Môn - Bình Hoà ACKP400 1 17.9 17.9

15 Cầu Bông - Củ Chi 2xACSR330 2 23 46

16 Thủ Đức - Long Bình AC795 2 18.35 36.7

17 Vĩnh Lộc - Nhánh rẽ Vĩnh Lộc 0

7 Chương trình phát triển hệ thống điện khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận được tham khảo theo dự thảo QHĐ 7 hiệu chỉnh

8

Dự báo nhu cầu phụ tải khu vực dự án

Dự báo công suất cực đại các tỉnh theo bảng 1.6

Bảng 1.6 Dự báo công suất của khu vực dự án (MVA)

Chương trình phát triển lưới điện khu vực dự án

Đến năm 2030 tổng dung lượng các TBA 220 kV trong khu vực dự kiến xây dựng mới, nâng cấp thay máy vào khoảng 36,250 MVA Cập nhật danh mục và tiến độ dự kiến xây dựng các công trình TBA 220 kV trong khu vực dự án theo bảng 1.7 dưới đây

Bảng 1.7 Các công trình TBA 220 kV trong khu vực dự án đến năm 2030

STT Tên công trình Số máy x

MVA

Tiến độ theo QHĐ 7

Tiến độ cập nhật Ghi chú

9

9 Tân Định 2 1 x 250 2011-2015

10 Sông Mây 2 x 250 2011-2015

Máy 1 đã đóng điện năm 2014

11 Xuân Lộc 2 x 250 2011-2015 2016

Máy 1 đã đóng điện năm 2012

19 Nam Hiệp Phước 2 x 250 2016-2020 Xây mới

20 Quận 9 1 x 250 2016-2020 Xây mới

24 Bình Hòa 1 x 250 2016-2020 Máy 3

25 Thuận An 1 x 250 2016-2020 Máy 3

26 Tân Định 2 1 x 250 2016-2020 Máy 2

42 Nam Sài Gòn 1 x 250 2021-2025 Máy 3

43 Hiệp Bình Phước 1 x 250 2021-2025 Máy 3

14

Đến năm 2030 tổng dung lượng các TBA 500 kV trong khu vực dự kiến xây dựng mới, nâng cấp thay máy vào khoảng 24,300 MVA Cập nhật danh mục và tiến độ dự kiến xây dựng các công trình TBA 500 kV trong khu vực dự án trình bày ở bảng 1.8

Bảng 1.8 Các công trình TBA 500 kV trong khu vực dự án đến năm 2030

STT Tên công trình Số máy x

MVA

Giai đoạn vận hành theo QHĐ 7

Tiến độ cập nhật Ghi chú

15

Từ các thống kê trên cho thấy đến năm 2030 tổng quy mô công suất các TBA 500 kV trong khu vực dự án khoảng 28,350 MVA và tổng quy mô công suất các TBA 220 kV trong khu vực dự án khoảng 36,250 MVA, tỷ trọng dung lượng đặt của TBA 500/220 kV khoảng 80%

Đến năm 2030 tổng quy mô các đường dây 220 kV trong khu vực dự kiến xây dựng mới, cải tạo khoảng 1,738 km Cập nhật danh mục và tiến độ dự kiến xây dựng các công trình đường dây 220 kV trong khu vực dự án được trình bày ở bảng 1.9

Bảng 1.9 Các công trình đường dây 220 kV trong khu vực dự án đến năm 2030

STT Tên công trình Số mạch x

km

Tiến độ theo QHĐ 7

Tiến độ cập nhật

1 Công nghệ cao - Cát Lái 2 x 5 2011-2015 2015

2 Sông Mây - Uyên Hưng 2 x 21 2011-2015 2014

3 Uyên Hưng - Tân Định 2 x 18 2011-2015 2014