Khảo sát ổn định hệ thống điện khu vực tỉnh ninh thuận và bình thuận

Do hiện tượng đáp ứng tức thời và đặc điểm hằng số quán tính điện của các thiết bị điện trong hệ thống là nhỏ nên khi có dao động trong toàn hệ thống hay tại một điểm nào đó của hệ thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -

NGUYỄN HOÀNG PHÚ

KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN KHU VỰC

TỈNH NINH THUẬN VÀ BÌNH THUẬN

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2020

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN HOÀNG PHÚ MSHV: 1870342

Ngày, tháng, năm sinh: 10/06/1995 Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 8520201

I TÊN ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN

KHU VỰC TỈNH NINH THUẬN VÀ BÌNH THUẬN

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tìm hiểu vấn đề ổn định hệ thống điện và phần mềm PSS/E

- Xây dựng mô hình hệ thống điện tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận trên phần mềm PSS/E

- Sử dụng phần mềm PSS/E khảo sát ổn định quá độ hệ thống điện tỉnh Ninh Thuận

và Bình Thuận

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/02/2020

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2020

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HUỲNH QUỐC VIỆT

Tp HCM, ngày 22 tháng 8 năm 2020

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Sau quá trình hai năm học tập nâng cao trình độ và hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ

Kỹ thuật Điện tại khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TP.HCM, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới tập thể cán bộ, giảng viên thuộc khoa Điện – Điện tử và các phòng, ban chức năng tại trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TP.HCM

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Huỳnh Quốc Việt – Cán

bộ hướng dẫn chính, người đã trực tiếp hướng dẫn và tạo điều kiện tận tình để tôi có thể hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ đúng với quy định nhà trường

Do trình độ chuyên môn, kiến thức và đặc thù công việc của cá nhân là đi công trường nên công việc không cố định một chổ và cũng không thường xuyên ngồi ở văn phòng nên việc thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy tôi rất mong nhận được những góp ý chỉ dẫn của quý thầy cô, chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp

để tôi có thể học hỏi, nâng cao trình độ nhằm phục vụ tốt hơn trong quá trình công tác sau này

Xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Hoàng Phú

Ổn định hệ thống điện là một vấn đề luôn được quan tâm hàng đầu đối với bất kỳ quốc gia nào Tùy theo quan điểm của mỗi nhà nghiên cứu, ổn định hệ thống điện có thể được phân loại theo những nguyên tắc khác nhau Tuy nhiên về cơ bản thì ổn định

hệ thống điện vẫn được đánh giá theo các dạng dao động xảy ra trong hệ thống Trên

cơ sở đó, luận văn này đi sâu vào nghiên cứu ổn định hệ thống điện Việt Nam, mà cụ thể là hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận xét loại nhiễu động lớn

- ổn định quá độ Việc khảo sát ổn định hệ thống điện được thực hiện bằng phần mềm PSS/E của hãng PTI với cơ sở dữ liệu là hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận được cập nhật đến năm 2020

Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn thạc sĩ này là kiến thức tổng hợp của tôi trong quá trình nghiên cứu và tiếp nhận kiến thức từ những góp ý chỉ dẫn của các cán bộ hướng dẫn đề tài, không có bất kỳ sự sao chép hoặc đạo, nhái kiến thức từ bất kỳ nguồn dữ liệu nào khác

Các cơ sở lý thuyết nghiên cứu, số liệu, hình ảnh và trích dẫn… nếu không phải của tôi đều được ghi chú trong phần Tài liệu tham khảo với chú thích nguồn gốc tác giả chính xác cụ thể

Tôi xin chân thành cảm ơn

TP.HCM, tháng 8 năm 2020

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Phú

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tổng quan 1

1.1.1 Đặt vấn đề 1

1.1.2 Hướng tiếp cận đề tài 2

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 3

1.2.1 Mục tiêu của đề tài 3

1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài 3

1.3 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu 4

1.3.1 Phạm vi nghiên cứu 4

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu 4

1.4 Nội dung đề tài 5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ PHẦN MỀM PSS/E 6

2.1 Tổng quan về ổn định 6

2.1.1 Ổn định góc máy phát 7

2.1.2 Ổn định theo thời gian dao động 8

2.1.3 Ổn định điện áp 8

2.2 Ổn định quá độ trong hệ thống điện 8

2.2.1 Tổng quan 8

2.2.2 Tiêu chuẩn đánh giá ổn định quá độ 9

2.3 Chức năng của phần mềm PSS/E 16

2.4 Giải thuật tính toán của phần mềm PSS/E 16

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN KHU VỰC TỈNH NINH THUẬN VÀ BÌNH THUẬN 19

3.1 Hiện trạng hệ thống điện toàn quốc 19

3.1.3 Hiện trạng hệ thống truyền tải toàn quốc 22

3.2 Tình hình phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo 23

3.2.1 Các nguồn điện năng lượng tái tạo đã bổ sung quy hoạch 23

3.2.2 Các nguồn điện năng lượng tái tạo đã đưa vào vận hành 23

3.3 Một số quy định về ổn định hệ thống điện ở Việt Nam 23

3.3.1 Văn bản pháp lý 23

3.3.2 Quy định về tần số 24

3.3.3 Quy định về điện áp 25

3.3.4 Quy định về thời gian loại bỏ sự cố 26

3.4 Xây dựng mô hình hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận 28

3.4.1 Các mô hình phục vụ cho tính toán xác lập hệ thống điện 29

3.4.2 Các mô hình phục vụ cho tính toán động hệ thống điện 37

CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN KHU VỰC TỈNH NINH THUẬN VÀ BÌNH THUẬN 45

4.1 Mô phỏng ổn định quá độ với PSS/E 45

4.1.1 Kịch bản khảo sát ổn định quá độ 45

4.1.2 Quy trình thực hiện 46

4.1.3 Thông số đầu vào 51

4.2 Kết quả khảo sát ổn định quá độ cho hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận 54

4.2.1 Trường hợp sự cố mấy che mất một lượng lớn công suất các nhà máy điện mặt trời 55

4.2.2 Trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha đầu cực phát, cắt tổ máy phát loại trừ sự cố 59

62

4.2.4 Trường hợp sự cố ngắn mạch 1 pha trên đường dây 220kV, đóng lặp lại thành công 65

4.3 Đánh giá chung 68

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

5.1 Kết luận 70

5.2 Kiến nghị 71

5.3 Hướng phát triển đề tài 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Bảng 2. Công suất đặt nguồn điện toàn quốc giai đoạn 5 năm 2015-2019 21

Bảng 3. Khối lượng lưới điện truyền tải toàn quốc đến cuối năm 2019 22

Bảng 4. Dải tần số được phép dao động và thời gian khôi phục hệ thống điện về chế độ vận hành bình thường trong các chế độ vận hành khác của hệ thống điện quốc gia theo [7] 24

Bảng 5. Dải tần số được phép và số lần được phép tần số vượt quá giới hạn trong trường hợp sự cố nhiều phần tử, sự cố nghiêm trọng hoặc chế độ cực kỳ khẩn cấp theo [7] 25

Bảng 6. Điện áp tại thanh cái cho phép vận hành trên lưới điện truyền tải theo [7] 25

Bảng 7. Dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố bằng bảo vệ chính theo [7] và [9] 26

Bảng 8. Dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố theo [8] 27

Bảng 9. Điện áp và tổng trở cơ bản của hệ thống điện 29

Bảng 10. Thông số đặc trưng của mô hình máy phát GENROU 38

Bảng 11. Thông số đặc trưng của mô hình bộ điều tốc GAST 40

Bảng 12. Thông số đặc trưng của mô hình bộ kích từ ESST4B 41

Bảng 13. Bảng cường độ bức xạ theo thời gian 46

Bảng 14. Nhu cầu phụ tải của tỉnh Bình Thuận năm 2020 51

Bảng 15. Nhu cầu phụ tải của tỉnh Ninh Thuận năm 2020 51

Bảng 16. Bảng thống kê công suất các nguồn điện năng lượng tái tại theo tỉnh đến tháng 3/2020 76

Bảng 17. Danh mục các NMĐ mặt trời đã vận hành đến tháng 03/2020 78

Bảng 18. Danh mục các NMĐ điện gió đã vận hành đến tháng 03/2020 83

Hình 1. Phân loại ổn định hệ thống điện – Cách 1 6

Hình 2. Phân loại ổn định hệ thống điện – Cách 2 7

Hình 3. Quá trình dao động hệ thống điện 10

Hình 4. Giới hạn ổn định quá độ 13

Hình 5. Cơ cấu nguồn điện toàn quốc năm 2019 21

Hình 6. Sơ đồ thay thế đường dây truyền tải 29

Hình 7. Sơ đồ thay thế máy biến áp hai cuộn dây 30

Hình 8. Sơ đồ thay thế máy biến áp ba cuộn dây 33

Hình 9. Mô hình phát phát cực ẩn GENROU 38

Hình 10. Mô hình bộ điều tốc GAST 39

Hình 11. Sơ đồ hàm truyền của bộ điều tốc GAST 40

Hình 12. Mô hình bộ kích từ ESST4B 41

Hình 13. Sơ đồ hàm truyền của bộ kích từ ESST4B 42

Hình 14. Mô hình động của các nhà máy điện mặt trời 43

Hình 15. Mô hình bộ chuyển đổi converter 43

Hình 16. Mô hình điều khiển công suất phản kháng 43

Hình 17. Mô hình điều khiển điện 44

Hình 18. Cấu trúc PV model khai báo trong phần mềm PSS®E trong đó các user-written model được viết trên phần mềm Fortran và được biên dịch đưa vào thư viện dsusr.dll của PSS®E 44

Hình 19. Biểu đồ phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 52

Hình 20. Biểu đồ dao động góc máy phát và tần số tại các nhà máy – Trường hợp sự cố mây che: (a) biểu đồ dao động góc máy phát các nhà máy điện mặt trời; (b) biều đồ dao động tần số các nhà máy điện 57

Hình 21. Biểu đồ dao động công suất của các nhà máy huy động nguồn khi các nhà máy điện mặt trời bị mây che – Trường hợp sự cố mây che: (c) biểu đồ dao động công

Hình 22. Biểu đồ dao động điện áp tại các nút – Trường hợp sự cố mây che 58

Hình 23. Biểu đồ dao động công suất của của các đường dây 220kV khu vực bị mây che – Trường hợp sự cố mây che 59

Hình 24. Biểu đồ dao động góc máy phát và tần số tại các nhà máy – Trường hợp

sự cố ngắn mạch 3 pha đầu cực máy phát một tổ máy phát nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2: (a) biểu đồ dao động góc máy phát các nhà máy điện mặt trời; (b) biều đồ dao động tần số các nhà máy điện 60

Hình 25. Biểu đồ dao động công suất của các nhà máy – Trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha đầu cực máy phát một tổ máy phát nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 61

Hình 26. Biểu đồ dao động điện áp tại các nút – Trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha đầu cực máy phát một tổ máy phát nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 61

Hình 27. Biểu đồ dao động công suất của của các đường dây 220kV khu vực bị mây che – Trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha đầu cực máy phát một tổ máy phát nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 62

Hình 28. Biểu đồ dao động góc máy phát và tần số tại các nhà máy – Trường hợp

sự cố ngắn mạch 3 pha đường dây 220kV Vĩnh Tân – Phan Rí: (a) biểu đồ dao động góc máy phát; (b) biều đồ dao động tần số 63

Hình 29. Biểu đồ dao động công suất phát các NMĐMT – Trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha đường dây 220kV Vĩnh Tân – Phan Rí 64

Hình 30. Biểu đồ dao động điện áp các nút – Trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha đường dây 220kV Vĩnh Tân – Phan Rí 64

Hình 31. Biểu đồ dao động công suất trên đường dây 220kV khu vực bị sự cố– Trường hợp sự cố ngắn mạch 3 pha đường dây 220kV Vĩnh Tân – Phan Rí 65

Hình 32. Biểu đồ dao động góc máy phát và tần số tại các nhà máy – Trường hợp

sự cố ngắn mạch 1 pha đường dây 220kV TBA Tháp Chàm – Đa Nhim: (a) biểu đồ dao động góc máy phát; (b) biều đồ dao động tần số 66

Hình 33. Biểu đồ dao động công suất phát các nhà máy – Trường hợp sự cố ngắn mạch 1 pha đường dây 220kV TBA Tháp Chàm – Đa Nhim 67

đường dây 220kV TBA Tháp Chàm – Đa Nhim 67

Hình 35. Biểu đồ dao động công suất trên đường dây– Trường hợp sự cố ngắn mạch

1 pha đường dây 220kV TBA Tháp Chàm – Đa Nhim 68

ta nói riêng và thế giới nói chung là năng lượng điện Để đảm bảo được nguồn năng lượng đó, phải xây dựng được một hệ thống điện cho Quốc gia ổn định và bền vững

Hệ thống điện thực hiện công việc chuyển đổi năng lượng tự nhiên như nhiệt năng, thủy năng, năng lượng gió, năng lượng mặt trời thành năng lượng điện từ các nhà máy điện Từ đây năng lượng sẽ được chuyển tải trên các đường dây để đưa đến các

hộ tiêu thụ Hệ thống gồm các nhà máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện

và các hộ tiêu thụ sẽ lập thành một hệ thống điện

Trong vài năm gần lại đây với chủ trương phát triên các nguồn năng lượng sạch, các nguồn năng lượng tái tạo, cụ thể ở các thông tư 11/2017/QĐ-TTg ngày 11 tháng 4 năm 2017 và thông tư 13/2020/QĐ-TTg ngày 6 tháng 4 năm 2020 về cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời ở Việt Nam đã bùng nổ một cuộc cách mạng xây dựng các nhà máy điện mặt trời ở Việt Nam trên hầu hết các tỉnh, đặt biệt là các tỉnh: Ninh Thuận, Bình Thuận, Trà Vinh, Đăk nông, Đăk lắk, …

Đặc điểm của hệ thống điện là sự cân bằng công suất: Công suất tạo ra tại các nhà máy điện sẽ cân bằng với công suất tiêu thụ tại các phụ tải cộng với công suất tổn hao trên đường dây và thiết bị

Do hiện tượng đáp ứng tức thời và đặc điểm hằng số quán tính điện của các thiết bị điện trong hệ thống là nhỏ nên khi có dao động trong toàn hệ thống hay tại một điểm nào đó của hệ thống hay xảy ra nhiễm đối với hiện tương mây che của một vùng dẫn đến giảm đột ngột công suất của các nhà máy điện mặt trời điều này dẫn đến nguy cơ dao động của toàn hệ thống điện

Trong quá trình vận hành hệ thống điện cần phải tiến hành các công tác tính toán mô phỏng hệ thống và tính toán các quá trình quá độ và xác lập của hệ thống điện để đảm bảo cho sự vận hành tối ưu, an toàn, liên tục của hệ thống điện:

− Quá trình xác lập của hệ thống: tính toán phân bố công suất, điện áp, dòng điện trên các nhánh ở các chế độ làm việc và các sơ đồ kết dây khác nhau của hệ thống, tạo phương thức vận hành kinh tế và chất lượng điện năng tối ưu nhất

− Quá trình quá độ khi có các dao động trong hệ thống: sự cố ngắn mạch, khi có sự cắt/đóng tải đột ngột để có phương án bảo vệ rơle và tiến hành sa thải, huy động nguồn, mây che một vùng khu vực lớn có các nhà máy điên mặt trời dẫn đến giảm đột ngột công suất phát của các nhà máy để loại trừ các dao động ảnh hưởng đến

sự làm việc của hệ thống

Đối với hệ thống điện Việt Nam, một nước đang trong thời kỳ phát triển, mức tiêu thụ của phụ tải tăng lên nhanh chóng, cơ sở hạ tầng của hệ thống điện ngày càng phát triển thì việc tiến hành mô phỏng, giả lập các sự cố, các quá trình dao động xảy ra trong hệ thống để dự báo hậu quả và đưa ra giải pháp khắc phục là điều cần thiết Trên cơ sở đó, đề tài này đi sâu vào nghiên cứu vấn đề ổn định quá hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận, nơi tập trung rất nhiều các dự án điện trời khả năng dao động và mất ổn định thường xuyên xảy ra

1.1.2 Hướng tiếp cận đề tài

Việc tính toán một hệ thống điện lớn không thể thực hiện bằng tay mà phải có sự trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học,

kỹ thuật, ngày càng có nhiều phần mềm phục vụ cho tính toán hệ thống điện ra đời: Power World, Etap, PSS/E,…

Với những ưu điểm mạnh mẽ, không ngừng cập nhật phiên bản mới, PSS/E là lựa chọn hàng đầu cho nhiều Công ty điện lực và Tư vấn của Việt Nam cũng như trên toàn thế giới nên tôi chọn phần mềm PSS/E là công cụ để thực hiện tính toán cho luận văn này

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.2.1 Mục tiêu của đề tài

Ổn định hệ thống điện là một trong những vấn đề kinh điển của ngành điện, một hệ thống điện vững mạnh, chắc chắn thì phải có độ ổn định tốt, tức là có khả năng trở về trạng thái xác lập sau khi xảy ra các sự cố, các dao động trong hệ thống

Việc khảo sát ổn định của hệ thống phải xem xét cả trường hợp xảy ra các nhiễu động lớn như ngắn mạch, mất tổ máy, mất đường dây,… và trường hợp xảy ra các nhiễu động nhỏ như quá tải, khởi động động cơ, mất mất đột ngột công suất do hiện tượng mây che của các nhà máy điện mặt trời …

Trên những yêu cầu đó, mục tiêu đề ra của đề tài này không đi sâu vào nghiên cứu lý thuyết về ổn định hệ thống điện mà là áp dụng nó trong thực tiễn, cụ thể là có thể xây dựng được mô hình của hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận một cách chính xác nhất, tiến hành khảo sát được ổn định của hệ thống điện bằng chương trình PSS/E nơi tập trung một số lượng lớn các nhà máy điện mặt trời

Trên cơ sở khảo sát đó sẽ đưa ra được những giải pháp khắc phục và hướng phát triển cho hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận để đạt đến trạng thái ổn định hơn, bền vững hơn

1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài

Dựa trên những mục tiêu đã đề ra, nhiệm vụ của đề tài bao gồm các vấn đề sau:

− Nghiên cứu các bài báo về vấn đề liên quan: khảo sát ổn định hệ thống điện của Việt Nam, ổn định hệ thống điện của một khu vực khác trên thế giới,… bằng phần mềm PSS/E hoặc các phần mềm tương tự,…

− Giới thiệu tổng quan về phần mềm PSS/E và các ưu điểm nổi bật cho việc phân tích hệ thống điện nói chung và phân tích ổn định hệ thống điện nói riêng

− Xây dựng mô hình hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận phục

vụ cho việc khảo sát ổn định hệ thống điện

− Thực hiện khảo sát ổn định quá độ hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận bằng chương trình PSS/E

− Đánh giá kết quả thực hiện được và khả năng áp dụng trong thực tế

− Đề xuất phương hướng nghiên cứu phát triển đề tài

1.3 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Phạm vi nghiên cứu

Với mục đích là sử dụng phần mềm PSS/E để khảo sát ổn định quá độ của hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận, đề tài sẽ xây dựng mô hình hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận trên phạm vi lưới truyền tải và phân phối 220kV và 110kV

Dựa trên tham khảo một số mô hình đã thực hiện ở nước ngoài, theo đó đề tài sẽ khảo sát quá trình quá độ của hệ thống điện trên cơ sở dao động của điện áp, tần số, góc pha, công suất của một số nút và đường dây điển hình của hệ thống Dao động của các thành phần trên chính là thể hiện tính ổn định quá độ của hệ thống điện

Phạm vi khảo sát sẽ được tiến hành tại một số nút tải và nhà máy, cùng các đường dây truyền tải quan trọng, điển hình của khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận

Đề tài chỉ đi sâu vào phân tích và tính toán ổn định quá độ trong hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận, chỉ xem xét ảnh hưởng của các nhá điện mặt trời tác động lên hệ thống điện khu vực, cũng như khả năng huy động nguồn của các nhà máy điện mặt trời khi xảy ra một số sự cố trên hệ thống điện

Các nguồn năng lượng tái tạo xem xét trong luận văn là: năng lượng điện mặt trời và năng lượng điện gió, nhưng trong luận văn chủ yếu tính toán ổn định quá độ ứng với tác động của nguồn năng lượng mặt trời

Hệ thống điện dùng cho khảo sát sẽ là hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận đến năm 2020 nơi tập trung phần lớn các nhà máy điện mặt trời

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài thực hiện khảo sát ổn định hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận bằng phương pháp mô phỏng, sử dụng chương trình PSS/E của hãng PTI (nay thuộc Siemens)

Ổn định quá độ được thực hiện thông qua chức năng mô phỏng động của PSS/E Giả lập sự cố đối với các phần tử của hệ thống điện, sau đó quan sát dao động của các thông số

Dựa trên kết quả đạt được để đánh giá khả năng ổn định của hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận

1.4 Nội dung đề tài

Trên cơ sở những mục tiêu và nhiệm vụ đã đề ra, đề tài “Khảo sát ổn định hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận” gồm các nội dung chính sau:

Chương 1: Mở đầu

Chương 2: Tổng quan về ổn định trong hệ thống điện và phần mềm PSS/E

Chương 3: Xây dựng mô hình hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận

Chương 4: Khảo sát ổn định quá độ hệ thống điện khu vực tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ

PHẦN MỀM PSS/E

2.1 Tổng quan về ổn định

Ổn định hệ thống điện là một đặc tính của hệ thống điện, đặc tính này là sự duy trì trạng thái cân bằng của hệ thống điện trong điều kiện vận hành bình thường và sự phục hồi về trạng thái cân bằng sau khi xảy ra nhiễu động trong hệ thống

Tầm ổn định của hệ thống điện nằm trong một dải giá trị nhất định, khi hệ thống vận hành ra khỏi tầm này thì sẽ xảy ra các nhiễu động, nếu không xử lý kịp thời, đưa hệ thống về trạng thái xác lập thì sẽ gây ra các dao động trong hệ thống (ví dụ: Các thay đổi của tải hoặc máy phát hay sau các sự cố như ngắn mạch, mất điện….) Khi các dao động này vượt quá phạm vi điều khiển của hệ thống, hệ thống sẽ bị mất ổn định Theo [2], xét về bản chất ta có thể chia ổn định hệ thống điện thành các dạng sau đây:

Ổn định ĐA nhiễu bé

Small disturbance

Large disturbance

Ổn định thời gian ngắn

Mid-term Stability

Ổn định thời gian dài

Long-term Stability

MOscilloiary

Instability

Mất ổn định phi chu kỳ

Hoặc theo [3] thì ổn định hệ thống điện có thể được phân loại như sau:

Tuy 2 cách phân loại trên có khác nhau tuy nhiên có thể thấy việc phân chia dựa theo các yếu tố xem xét như sau:

− Bản chất vật lý của việc mất ổn định;

− Loại nhiễu động xem xét;

− Các thiết bị, quá trình, và thời gian cần thiết cho việc xác định ổn định;

− Phương pháp thích hợp nhất để tính toán và dự báo sự ổn định của hệ thống điện

2.1.1 Ổn định góc máy phát

Ổn định góc máy phát là khả năng duy trì sự đồng bộ, cân bằng moment của các máy phát đồng bộ Khảo sát xem góc máy phát có ngừng dao động và trở về giá trị xác lập mới trong các điều kiện:

Ổn định thời gian dài

Long-term Stability

Ổn định động

Dynamic Stability

Oscilloiary Instability

Ổn định tĩnh

Steady-state Stability

− Nhiễu lớn (Ổn định quá độ - do các sự cố nghiêm trọng như ngắn mạch, mất pha, mất tổ máy phát,…)

− Nhiễu nhỏ (Tín hiệu nhỏ - các nhiễu nhỏ trong hệ thống như việc khởi động động

cơ, quá tải,… có làm cho hệ thống dao động, mất điều khiển hay không)

2.1.2 Ổn định theo thời gian dao động

Khả năng dao động của tần số và điện áp lớn Khảo sát xem tần số và điện áp hệ thống điện có nằm trong một dải cho phép trong các điều kiện:

− Khoảng thời gian ngắn (tác động của các bộ điều tốc, các dao động thường chậm hoặc nhanh, kéo dài trong khoảng vài phút,…,)

− Khoảng thời gian dài (vận hành tua-bin, lò hơi, lò nguyên tử, các dao động diễn ra chậm, tần số hệ thống không thay đổi…)

− Cắt hoặc đóng đột ngột các phụ tải lớn

− Cắt đường dây tải điện hoặc máy biến áp đang mang tải

− Cắt máy phát điện đang mang tải

− Ngắn mạch các loại

− Mất một lượng lớn công suất các nhà máy điện mặt trời do hiện tượng mây che Trong các dạng kích động nói trên thì ngắn mạch là nguy hiểm hơn cả, vì vậy ổn định quá độ của hệ thống điện được xét cho trường hợp xảy ra ngắn mạch

Về bản chất, ổn định quá độ thể hiện đặc tính của quá trình quá độ chuyển trạng thái

từ điểm cân bằng này sang điểm cân bằng khác Hệ thống ổn định quá độ nếu có:

− Tồn tại điểm cân bằng ổn định sau sự cố (ứng với chế độ xác lập sau sự cố)

− Thông số biến thiên quá trình quá độ hữu hạn và tắt dần về chế độ xác lập mới

2.2.2 Tiêu chuẩn đánh giá ổn định quá độ

2.2.2.1 Đánh giá theo tiêu chuẩn diện tích

Theo [5], Giả thiết rằng hệ thống điện đang làm việc bình thường với P0 và δ0 - điểm

a (Hình 3) thì xảy ra ngắn mạch Đường đặc tính công suất thay đổi đột ngột từ PIsang đường PII, rất thấp (điện áp trên điểm ngắn mạch giảm thấp làm công suất của nhà máy điện không truyền vào hệ thống được) Công suất điện giảm thấp nhưng do

quán tính của rotor góc δ chưa kịp biến đổi mà vẫn giữ giá trị δ0, vì vậy điểm làm việc rơi xuống điểm b trên đường PII Lúc này công suất tuabin P0 lớn hơn công suất điện và sinh ra công suất thừa dương

PIImaxsinδ giảm đi, khiến cho gia tốc tương đối α giảm nhưng tốc độ góc tương đối

Δω vẫn tăng lên vì P > 0 Đến khi δ = δC, ΔP = 0 và α = 0, tốc độ góc tương đối Δω đạt giá trị cực đại Do quán tính góc δ tiếp tục tăng lên quá δC, lúc này ΔP đổi dấu, tác động hãm rotor lại, gia tốc α mang dấu âm và Δω giảm dần

Quá trình chuyển động tiếp tục cho đến Δω = 0, góc δ đạt giá trị cực đại (điểm d), lúc

đó ΔP đạt giá trị âm lớn nhất, gia tốc a cũng đạt giá trị âm lớn nhất Quá trình chuyển động do đó có tính chất ngược lại so với ban đầu, góc δ giảm xuống, Δω tăng dần theo chiều âm, ΔP giảm dần Quá trình chuyển động tiếp tục nhờ vậy sau một số chu

kỳ góc δ sẽ dừng lại tại giá trị δ0 là vị trí cân bằng công suất (Hình 3)

Quá trình vừa diễn tả là quá trình trong đó hệ thống có ổn định quá độ và sau một số dao động sự cân bằng công suất được phục hồi với góc làm việc mới là δC

Tình hình sẽ khác hẳn nếu như góc δ trong quá trình dao động vượt góc δC’,lúc đó công suất thừa ΔP lại có giá trị dương, rotor lại bị tăng tốc và góc δ sẽ tăng lên vô cùng Như vậy hệ thống điện chỉ có ổn định quá độ khi nào góc δ nhỏ hơn δC’, là góc giới hạn ổn định của hệ thống điện Góc δC’ phụ thuộc vào đặc tính công suất ngắn mạch hay sau khi cắt ngắn mạch và công suất ban đầu P0

Điều kiện đảm bảo: δmax < 'C (*):

Ta thấy rằng trong suốt quá trình chuyển động của rotor từ góc δ0 đến δC, công suất thừa luôn dương và nó có tác dụng gia tốc, có thể tính được tổng số năng lượng gia

Vì thế diện tích Fcde là diện tích hãm tốc, Fht có giá trị âm

Tất nhiên rotor sẽ dừng lại ở góc δmax khi mà giá trị tuyệt đối của năng lượng hãm tốc bằng năng lượng gia tốc, hay là: |Fgt| = |Fht|

Từ điều kiện này có thể tính được góc δmax

Ta có thể tính được diện tích hãm tốc cực đại, diện tích này bị giới hạn bởi góc 'C

theo điều kiện (*):

' C C

δ htmax

δ

Diện tích hãm tốc cực đại là đại lượng cố định đối với hệ thống điện Khi diện tích gia tốc lớn hơn diện tích hãm tốc max thì góc δ sẽ vượt qua góc 'C và hệ thống sẽ mất ổn định Như vậy ta có thể rút ra tiêu chuẩn ổn định quá độ của hệ thống điện là:

|Fgt| < |Fht max |

Khi |Fgt| = |Fht max | ta có giới hạn ổn định quá độ

Độ dự trữ ổn định quá độ được tính như sau:

htmax gt d

cắt càng nhanh thì diện tích hãm tốc càng lớn còn diện tích gia tốc càng nhỏ, nếu cắt chậm thì diện tích hãm tốc sẽ nhỏ, diện tích gia tốc sẽ lớn Như vậy sẽ có một góc cắt

mà diện tích hãm tốc nhận được bằng diện tích gia tốc, ta gọi là góc cắt δcắt, là góc giới hạn ổn định quá độ Nếu thực hiện cắt ngắn mạch ở góc δ nhỏ hơn δcắt thì hệ thống sẽ ổn định quá độ

2.2.2.2 Đánh giá ổn định quá độ theo phương pháp tích phân số

Phân tích ổn định quá độ theo phương pháp số dựa vào các phương trình vi phân:

dx

= f(x, t)dt

Giải phương trình trên tìm x(t) được tiến hành nhờ các phương pháp tích phân số

1 Phương pháp Euler

Cho phương trình vi phân:

dx

= f(x, t) dt

Tại x = x0; t = t0, lấy tiếp tuyến của đường cong x(t) cho ra:

Cần lưu ý tới hiệu ứng lan truyền sai số

2 Phương pháp Runge – Kutta

k1 – Độ dốc ở bước đầu;

k2 – Xấp xỉ bậc 1 của độ dốc ở giữa bước

k3 – Xấp xỉ bậc 2 của độ dốc ở giữa bước

k4 – Độ dốc ở bước cuối

Phương pháp phân đoạn liên tiếp

Đây là phương pháp tích phân số đơn giản, lời giải với sai số chấp nhận được

Xét phương trình:

2 J

T 2

T d δ

= P - P

Có thể khảo sát quá trình quá độ theo những phân đoạn thời gian nhỏ bằng nhau t (0,02 – 0,1s) Trong mỗi phần đoạn thời gian thì lượng dư thừa công suất được coi như không đổi (vế phải phương trình 2.11)

Khi xảy ra nhiễu lớn (bắt đầu quá trình quá độ) sẽ có sự không cần bằng công suất

Po = Pao Các điều kiện đầu: (d/dt)t=0 = 0 và  = o Sự gia tăng góc ở phần đoạn

1 được tính từ kết quả lấy tích phân của phương trình chuyển động rotor:

2 o 1

J

Δt ΔP

=2T

Góc ở cuối phân đoạn 1 là 1 = o + 1.

Điều kiện ban đầu của phân đoạn 2 là:

Tốc độ này thu được từ phân đoạn 1

Sự gia tăng góc ở phân đoạn 2:

2 1 2

J

Δt.dδ+

dt

Δt ΔP

=T

Hay:

2 1

2 1

J+Δt ΔP

J+Δt ΔP = +KΔP

K=

Nếu tại phân đoạn thứ l nào đó có xảy ra sự chuyển dịch đường đặc tính công suất

góc 1 sang đường đặc tính 2 (ví dụ từ ngắn mạch chuyển sang tình trạng sau ngắn mạch nhờ tác động máy cắt) thì gia tốc góc sẽ được tính là:

1 2 l-1 l-1

 là gia tăng công suất tương ứng với đường đặc tính 1 và 2

Các công thức trên được tính trong hệ đơn vị tương đối

Biểu thức  = f(t) trên hình vẽ giúp ta đánh giá hệ thống điện liệu có ổn định hay không và thời gian cắt giới hạn khi đã biết góc cắt giới hạn

2.3 Chức năng của phần mềm PSS/E

PSS/E (Power System Simulator for Engineering) được phát triển bởi PTI (Power Technologies International – nay thuộc tập đoàn Siemens) ra đời từ năm 1976 và là một phần mềm tính toán hệ thống điện phổ biến, sử dụng các kỹ thuật giải tích số và công nghệ lập trình tiên tiến nhất để giải quyết các hệ thống điện lớn và nhỏ PSS/E

có khả năng phân tích hệ thống điện lên đến 50000 nút

Các tính toán phân tích hệ thống mà chương trình có khả năng thực hiện bao gồm [1]

và [4]:

− Tính toán trào lưu công suất

− Tối ưu hóa trào lưu công suất

− Nghiên cứu các loại sự cố đối xứng và không đối xứng

− Tương đương hóa hệ thống

− Mô phỏng quá trình quá độ điện cơ

− Tính toán trào lưu công suất

− Phân tích ổn định điện áp và tính toán công suất phản kháng dự trữ thông qua đường cong PV/QV

− Phân tích tuyến tính hóa hệ thống điện

− Các module phụ trợ khác

2.4 Giải thuật tính toán của phần mềm PSS/E

Chương trình PSS/E dựa trên các lý thuyết về năng lượng để xây dựng các mô hình cho các thiết bị trong hệ thống điện với mô hình một sợi và đơn vị tương đối Việc

mô hình hóa các thiết bị và thực hiện tính toán phụ thuộc rất nhiều vào giới hạn của các thiết bị tính toán Trước kia, do các máy tính có khả năng còn hạn chế nên việc

tính toán trở nên khó khăn, chỉ thực hiện đối với các hệ thống nhỏ và độ tin cậy tính toán không cao Ngày nay, với các kỹ thuật hiện đại, máy tính có các tiện nghi như

bộ nhớ ảo, bộ nhớ phân trang và tốc độ tính toán rất lớn nên việc tính toán mô phỏng trở nên dể dàng và hiệu quả hơn

Các bước được sử dụng trong PSS/E để tiến hành mô phỏng và tính toán các quá trình xảy ra trong hệ thống là:

1/ Phân tích các thiết bị vật lý (đường dây truyền tải, máy phát, máy biến áp, bộ điều tốc, rơle, ) để thực hiện việc mô phỏng và tính toán các thông số đặc trưng và hàm truyền của nó

2/ Chuyển các mô hình vật lý đã được nghiên cứu thành dữ liệu đầu vào cho chương trình PSS/E Trong PSS/E các thiết bị vật lý đã được xây dựng theo các phương trình vi phân đặc trưng, khi đưa dữ liệu đầu vào theo đúng cấu trúc của PSS/E, các phương trình vi phân mô tả thiết bị cụ thể đang khảo sát sẽ được xây dựng 3/ Sử dụng các chương trình của PSS/E để xử lý dữ liệu, thực hiện tính toán và xuất kết quả

4/ Chuyển đổi kết quả tính toán thành các thông số cho các thiết bị thực đã dùng để

mô phỏng trong bước 1

Giải thuật chính của PSS/E là thuật toán tính lặp, áp dụng cho việc phân tích hệ thống

ở chế độ xác lập, là tiền đề cho việc phân tích ổn định của hệ thống Thuật toán lặp trong PSS/E thực hiện như sau:

Bước 1: Xây dựng hệ thống khảo sát và xác định giá trị ban đầu của điện áp các nút Bước 2: Xây dựng vectơ dòng in ở mỗi nút từ điều kiện biên:

n =Y V nn n

Trong đó: In: Vectơ dòng điện từ các nút chạy vào hệ thống

Vn: Vectơ điện áp tại các nút của hệ thống

Ynn: Ma trận tổng dẫn của hệ thống Bước 4: Quay lại bước 2 và lặp lại chu kỳ cho đến khi nó hội tụ đến một giá trị điện

áp không thay đổi vn

Chương trình PSS/E sử dụng hai phương pháp lặp chủ yếu là:

− GAUSS-SEIDEL: Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của phương pháp GAUSS là khả năng hội tụ rất cao, do đó được dùng để tính toán trào lưu công suất trong những trường hợp mà khả năng hội tụ là chưa biết trước Đồng thời cũng là những bước thử đầu tiên cho các phương pháp khác Phương pháp lặp Gauss có 2 lựa chọn:

+ Phương pháp lặp Gauss-Seidel cổ điển

+ Phương pháp lặp Gauss-Seidel cải tiến

− NEWTON-RAPHSON: Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của phương pháp Newton-Raphson là tốc độ hội tụ rất cao nếu có những điểm ban đầu được lựa chọn tốt Do đó được dùng để tính toán trong những trường hợp đòi hỏi sự tính nhanh và có khả năng hội tụ cao Phương pháp Newton-Raphson có 3 lựa chọn: + Phương pháp lặp Newton-Raphson liên kết đầy đủ

+ Phương pháp lặp Newton-Raphson không liên kết

+ Phương pháp lặp Newton-Raphson không liên kết có độ dốc cố định

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN KHU

VỰC TỈNH NINH THUẬN VÀ BÌNH THUẬN

3.1 Hiện trạng hệ thống điện toàn quốc

3.1.1 Hiện trạng phụ tải điện toàn quốc

Theo số liệu thống kê của tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), tổng lượng điện sản xuất và nhập khẩu của toàn hệ thống năm 2019 đạt 231,1 tỷ kWh, tăng 8,85% so với năm 2018 Sản lượng tiêu thụ ngày cực đại đạt 759,2 triệu kWh

Điện thương phẩm toàn quốc năm 2019 đạt 209,42 tỷ kWh, tăng 8,87% so với năm

2018 Tổng sản lượng phụ tải điện 5 tháng đầu năm 2020 đạt 97,4 tỷ kWh, thấp hơn 5,59 tỷ kWh so với kế hoạch năm, tăng trưởng 1,85% so với cùng kỳ năm 2019

Công suất lớn nhất của hệ thống điện quốc năm 2019 là 38.057 MW tăng khoảng 8,3% so với năm 2018 Công suất lớn nhất của hệ thống điện quốc gia tính tới tháng 5/2020 đạt 37.809 MW, tăng 2,5% so với cùng kỳ năm 2019

Thống kê phụ tải điện toàn quốc giai đoạn 5 năm gần đây như sau:

Bảng 1 Thống kê phụ tải điện toàn quốc giai đoạn 5 năm 2015-2019

3.1.2 Hiện trạng nguồn điện toàn quốc

Đến cuối năm 2019, tổng công suất lắp đặt của Việt Nam khoảng 55GW, tăng 12,37%

so với năm 2018 Trong đó công suất lắp đặt của thủy điện là 20.170MW (36,8%), nhiệt điện than là 19.545MW (34,8%), nhiệt điện dầu và khí là 9.070MW (16,5%), nhập khẩu là là 1.400MW (2,3%) và năng lượng tái tạo là 4.869MW (9,6%)

Tính đến cuối năm 2019 toàn quốc đã đưa vào vận hành khoảng 5GW điện năng lượng tái tạo, chiếm khoảng 9,6% công suất đặt toàn quốc, tập trung chủ yếu ở khu vực các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận Tuy nhiên đặc thù của các nguồn điện năng lượng tái tạo là không ổn định, phụ thuộc vào điều kiện môi trường, đây cũng là một khó khăn cho việc đảm bảo cung cấp điện

Cấu trúc nguồn điện toàn quốc theo công suất đặt như sau:

Bảng 2 Công suất đặt nguồn điện toàn quốc giai đoạn 5 năm 2015-2019

Tua bin khí

Nhiệt điện than 35%

Nhiệt điện dầu và khí

17%

Nhập khẩu 2%

NLTT và nguồn khác

9%

CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN TOÀN QUỐC NĂM 2019

Cơ cấu nguồn điện trong giai đoạn 5 năm 2015 – 2019, Thủy điện và Nhiệt điện than chiếm tỷ trọng cao tương đương nhau (34-38%), Tua bin khí (13-19%) Thủy điện chiếm tỷ trọng cao, lại tập trung chủ yếu ở vùng Tây Bắc và Tây Nguyên, nguồn Tua bin khí tập trung ở Miền Đông Nam Bộ còn Nhiệt điện than lại nằm nhiều ở vùng Đông Bắc, Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ nên yếu tố mùa và thời tiết có ảnh hưởng rất lớn tới vận hành hệ thống điện nói chung và vận hành lưới truyền tải nói riêng

3.1.3 Hiện trạng hệ thống truyền tải toàn quốc

Hệ thống điện Việt Nam hiện nay đang vận hành với các cấp điện áp siêu cao áp 500kV, cao áp 220 kV- 110kV, các cấp điện áp trung áp từ 35kV tới 6kV và cấp hạ

áp Trong đó lưới điện 500kV được coi là xương sống của hệ thống điện Việt Nam với 2 mạch chạy xuyên suốt từ Bắc vào Nam với tổng chiều dài trên 8000km, có vai trò quan trọng liên kết hệ thống điện 3 miền Bắc, Trung, Nam và giúp tối ưu vận hành

hệ thống Lưới điện truyền tải 220/110kV trong các hệ thống điện miền hiện nay hầu hết được sử dụng mạch kép hoặc mạch vòng, do đó độ an toàn cung cấp điện đã được cải thiện đáng kể so với trước

Trong năm 2019, với việc đưa vào vận hành đồng loạt nhiều nhà máy điện mặt trời ở khu vực các tỉnh Ninh Thuận – Bình Thuận và lân cận làm cho lưới truyền tải khu vực này bị quá tải cục bộ dẫn đến nhiều nhà máy điện mặt trời phải giảm phát công suất theo yêu cầu điều độ hệ thống điện

Khối lượng lưới truyền tải đến cuối năm 2019 theo thống kê như sau

Bảng 3 Khối lượng lưới điện truyền tải toàn quốc đến cuối năm 2019

Tổng chiều dài đường dây 500kV 8.211 km

Tổng chiều dài đường dây 220kV 17.648 km

Hạng mục Khối lượng

Tổng dung lượng MBA 500kV 34.200 MVA

Tổng dung lượng MBA 220kV 56.063 MVA

Tổng dung lượng tụ bù ngang/SVC 500kV 7.846 MVAr

Tổng dung lượng kháng bù ngang 500kV 5.979 MVAr

Tổng dung lượng tụ bù ngang/SVC 220kV 3.039 MVAr

Tổng dung lượng kháng bù ngang 220kV 348 MVAr

Nguồn: Thống kê

3.2 Tình hình phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo

3.2.1 Các nguồn điện năng lượng tái tạo đã bổ sung quy hoạch

Tính đến hết tháng 03/2020, tổng công suất các nguồn điện năng lượng tái tạo đã được bổ sung quy hoạch đến năm 2022 là khoảng 14.110MW được thống kê theo các

tỉnh, xem chi tiết trong Phụ lục 2, Bảng 16

3.2.2 Các nguồn điện năng lượng tái tạo đã đưa vào vận hành

Bên cạnh các NMĐ sinh khối, các NMĐ mặt trời, điện gió đã đưa vào vận hành tính

đến tháng 03/2020, xem chi tiết trong Phụ lục 2, Bảng 17 và Bảng 18

3.3 Một số quy định về ổn định hệ thống điện ở Việt Nam

3.3.1 Văn bản pháp lý

− Thông tư số 25/2016/TT-BCT ngày 30 tháng 11 năm 2016 của Bộ Công Thương

về Quy định hệ thống điện truyền tải [7]

− Thông tư số 39/2015/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2015 của Bộ Công Thương

về Quy định hệ thống điện phân phối [8]

− Thông tư số 30/2019/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2019 của Bộ Công Thương

về Sửa đổi bổ sung một số điều trong Thông tư số số 25/2016/TT-BCT ngày 30

tháng 11 năm 2016 của Bộ Công Thương về Quy định hệ thống điện truyền tải và Thông tư số 39/2015/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2015 của Bộ Công Thương

về Quy định hệ thống điện phân phối [9]

Bảng 4 Dải tần số được phép dao động và thời gian khôi phục hệ thống điện

về chế độ vận hành bình thường trong các chế độ vận hành khác của hệ thống điện quốc gia theo [7]

Chế độ vận

hành của hệ

thống điện

Dải tần số được phép dao động

Thời gian khôi phục, tính từ thời điểm xảy ra sự cố (Áp dụng từ ngày 01 tháng

01 năm 2018)

Trạnh thái chưa ổn định (Chế độ xác lâp)

Khôi phục về chế

độ vận hành bình thường

Sự cố đơn lẻ 49 Hz ÷ 51 Hz

02 phút để đưa tần số về phạm vi 49,5 Hz ÷ 50,5

số về phạm vi 49,8

Hz ÷ 50,2 Hz

05 phút để đưa tần số về phạm vi 49,5 Hz ÷ 50,5

Hz Dải tần số được phép và số lần được phép tần số vượt quá giới hạn trong trường hợp

sự cố nhiều phần tử, sự cố nghiêm trọng hoặc chế độ cực kỳ khẩn cấp được xác định theo chu kỳ 01 năm hoặc 02 năm được quy định

Bảng 5 Dải tần số được phép và số lần được phép tần số vượt quá giới hạn trong

trường hợp sự cố nhiều phần tử, sự cố nghiêm trọng hoặc chế độ cực kỳ khẩn cấp theo [7]

Trong đó, một lần tần số hệ thống điện vượt quá giới hạn được phép là một lần tần số

hệ thống điện vượt quá giới hạn được phép trong khoảng thời gian từ 05 giây (s) trở lên

3.3.3 Quy định về điện áp

1 Đối với cấp điện áp 220kV và 500kV

Trong điều kiện làm việc bình thường hoặc khi có sự cố đơn lẻ xảy ra trong lưới điện truyền tải, điện áp tại thanh cái cho phép vận hành trên lưới điện truyền tải được quy định

Bảng 6 Điện áp tại thanh cái cho phép vận hành trên lưới điện truyền tải theo

[7]

Cấp điện

áp

Chế độ vận hành của hệ thống điện Vận hành bình thường Sự cố đơn lẻ

500 kV 475 ÷ 525 450 ÷ 550

220 kV 209 ÷ 242 198 ÷ 242

Trong trường hợp hệ thống điện truyền tải bị sự cố nhiều phần tử, sự cố nghiêm trọng, trong chế độ vận hành cực kỳ khẩn cấp hoặc chế độ khôi phục hệ thống điện, cho

phép mức dao động điện áp trên lưới điện truyền tải tạm thời lớn hơn  10 % so với điện áp danh định nhưng không được vượt quá  20 % so với điện áp danh định Trong thời gian sự cố, điện áp tại nơi xảy ra sự cố và vùng lân cận có thể giảm quá

độ đến giá trị bằng 0 ở pha bị sự cố hoặc tăng quá 110 % điện áp danh định ở các pha không bị sự cố cho đến khi sự cố được loại trừ

2 Đối với cấp điện áp 110kV

Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong quá trình khôi phục vận hành ổn định sau sự

cố, cho phép mức dao động điện áp tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện bị ảnh hưởng trực tiếp do sự cố trong khoảng + 05 % và - 10 % so với điện áp danh định theo [8]

Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi phục sự cố, cho phép mức dao động điện áp trong khoảng ± 10 % so với điện áp danh định.

3.3.4 Quy định về thời gian loại bỏ sự cố

1 Đối với cấp điện áp 200kV và 500kV

Trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố bằng bảo vệ chính trên hệ thống điện được quy định

Bảng 7 Dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự

cố bằng bảo vệ chính theo [7] và [9]

Cấp

điện áp

Dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép (kA)

Thời gian tối

đa loại trừ sự

cố bằng bảo vệ chính (ms)

Thời gian chịu đựng tối

thiểu của thiết bị (s)

Áp dụng đến hết ngày 31/12/2017

Áp dụng từ ngày 01/01/2018

Đối với các thanh cái 110 kV của các trạm biến áp 500 kV hoặc 220 kV trong lưới điện truyền tải, có thể áp dụng dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép là 40 kA/1s Tổng giá trị điện kháng siêu quá độ chưa bão hòa của tổ máy phát điện (Xd’’-%) và điện kháng ngắn mạch của máy biến áp đầu cực (Uk-%) tính trong hệ đơn vị tương đối (đơn vị pu quy về công suất biểu kiến định mức của tổ máy phát điện) không được nhỏ hơn 40 %

Trong trường hợp không đáp ứng được yêu cầu trên, chủ đầu tư có trách nhiệm tính toán để đầu tư, lắp đặt thêm kháng điện để tổng giá trị của Xd’’, Uk và kháng điện tính trong hệ đơn vị tương đối (đơn vị pu quy về công suất biểu kiến định mức của tổ máy phát điện) không được nhỏ hơn 40 % Các công trình điện đấu nối vào hệ thống điện truyền tải có giá trị dòng điện ngắn mạch tại điểm đấu nối theo tính toán mà lớn

hơn giá trị dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép quy định tại Bảng 10 thì chủ đầu

tư các công trình điện có trách nhiệm áp dụng các biện pháp để hạn chế dòng điện ngắn mạch tại điểm đấu nối xuống thấp hơn hoặc bằng giá trị dòng điện ngắn mạch

lớn nhất cho phép quy định tại Bảng 10

Bảo vệ chính trang thiết bị điện là bảo vệ chủ yếu và được lắp đặt, chỉnh định để thực hiện tác động trước tiên, đảm bảo các tiêu chí về nhanh, nhạy, chọn lọc và độ tin cậy tác động của hệ thống bảo vệ khi có sự cố xảy ra trong phạm vi bảo vệ đối với trang thiết bị được bảo vệ

2 Đối với cấp điện áp 110kV

Dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố của bảo vệ chính được quy định như sau:

Bảng 8 Dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố theo

[8]