TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƢỚI 110KV CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA. LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Giải pháp điều chỉnh điện áp để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 110kV của Công ty cổ phần điện lực Khánh Hòa, nêu các giải pháp chính như điều chỉnh nguồn công suất phản kháng, giải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN NAM DŨNG

TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI 110KV CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN

ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN NAM DŨNG

TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI 110KV CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN

ĐIỆN LỰC KHÁNH HÕA

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số: 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS-TS NGUYỄN HỒNG ANH

Đà Nẵng - Năm 2017

i

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành biết ơn sâu sắc đến GS TS Nguyễn Hồng Anh

đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thầy cảm ơn quý Thầy/Cô tham gia giảng dạy niên khóa K33.KTĐ.KH đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin cảm ơn quý Thầy/Cô trong Hội đồng đánh giá Luận văn đã nhiệt tình góp ý chỉnh sửa để luận văn được hoàn chỉnh hơn

Tôi xin cảm ơn các anh chị học viên và các đồng nghiệp thuộc Xí nghiệp Lưới điện Cao Thế - Công ty Cổ Phần Điện Lực Khánh Hòa hỗ trợ và đóng góp luận văn được hoàn thiện hơn

Chân thành cảm ơn và trân trọng!

Học viên thực hiện

Trần Nam Dũng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là bài viết của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Trần Nam Dũng

iii

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Dự kiến kết quả 2

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

7 Cấu trúc của luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN 110KV KHÁNH HÕA 3

1.1 Đặc điểm hiện trạng lưới điện 110KV Khánh Hòa 3

1.1.1 Đặc điểm nguồn cung cấp 3

1.1.2 Tổng hợp số liệu đường dây và TBA 110kV Khánh Hòa 4

1.2 ĐIỆN ÁP TẠI CÁC TBA 110KV CỦA KHÁNH HÒA HIỆN NAY 7

1.2.1 Điện áp tại các nút với phương thức vận hành cơ bản: 7

1.2.2 Điện áp tại các nút phương thức vận hành không cơ bản N-1 12

1.3 KẾT LUẬN 13

CHƯƠNG 2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 15

2.1 Khái niệm 15

2.1.1 Giới thiệu chung 15

2.1.2 Tiêu chuẩn độ lệch điện áp không bình thường 16

2.1.3 Tiêu chuẩn độ lệch điện áp 16

2.2 Giải pháp điều chỉnh nguồn công suất phản kháng 17

2.2.1 Máy phát điện 17

2.2.2 Đường dây trên không: 17

2.2.3 Cáp ngầm 17

2.2.4 Máy biến áp 17

2.2.5 Phụ tải 17

2.2.6 Các thiết bị bù 18

2.3 Giải pháp điều chỉnh điện áp trên lưới truyền tải 18

2.3.1 Điều khiển tập trung 18

2.3.2 Điều khiển nhiều cấp 18

2.4 Các phương tiện điều chỉnh điện áp 19

2.4.1 Tụ bù ngang 19

2.4.2 Hệ thống bù tĩnh 20

2.4.3 Điều chỉnh nấc phân áp 20

2.5 Giải pháp tối ưu trào lưu công suất 20

2.5.1 Khảo sát phân bố công suất dùng ma trận Ybus bằng phép lặp Gauss – Seidel 20

2.5.2 Khảo sát phân bố công suất dùng ma trận Zbus bằng phép lặp Gauss – Seidel 23

2.5.3 Phân bố công suất dùng phương pháp Newton – Raphson 23

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TÍNH TOÁN TỐI ƯU TRÀO LƯU CÔNG SUẤT PSS/E 26

3.1 Giới thiệu 26

3.2 Tính toán trong hệ tương đối 28

3.2.1 Tính toán trở kháng dây 28

3.2.2 Máy biến áp 2 cuộn dây 29

3.2.3 Máy biến áp 3 cuộn dây 30

3.3 Chạy chương trình phân bổ công suất 32

3.4 Kết luận chương 3 33

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PSS/E VÀO TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH TỐI ƯU VẬN HÀNH HỆ THỐNG 110KV KHÁNH HÕA 34

4.1 Sơ đồ thuật toán chạy OPF 34

4.2 Thu thập số liệu 34

v

4.3 Kết quả nhập chương trình PSS/E 35

4.3.1 Dữ liệu thông số các nút 35

4.3.2 Dữ liệu các thông số cho nhà máy (Plant) 35

4.3.3 Nhập các thông số của máy phát (Machine) 35

4.3.4 Dữ liệu các thông số của tải (Load) 36

4.3.5 Dữ liệu các thông số của đường dây (Branch) 36

4.3.6 Nhập các thông số của máy biến áp 2 cuộn dây (2 Winding) 36

4.3.7 Nhập các thông số của máy biến áp 3 cuộn dây (3 Winding) 37

4.3.8 Khai báo các vị trí bù trung áp 37

4.4 Kết quả phân tích tối ưu trào lưu công suất trên phần mềm PSS/E 37

4.4.1 Trào lưu công suất theo kết cấu lưới điện 110kV hiện tại 37

4.4.2 Nhận xét 37

4.5 Kết luận và kiến nghị 39

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TBA 110kV - E24: Trạm biến áp 110kV - Ninh Hòa

TBA1 10kV-E25: Trạm biến áp 110kV-HyunhDai-VinaShin

TBA 110kV - E26: Trạm biến áp 110kV - Nhà máy Sợi

TBA 110kV - E27: Trạm biến áp 110kV - Mã Vòng

TBA 110kV - E28: Trạm biến áp 110kV - Cam Ranh

TBA 220kV - E29: Trạm biến áp 220kV - Vĩnh Phương

TBA 110kV - E30: Trạm biến áp 110kV - Suối Dầu

TBA 110kV - E31: Trạm biến áp 110kV - Đồng Đế

TBA 110kV - E32: Trạm biến áp 110kV - Diên Khánh

TBA 110kV - E33: Trạm biến áp 110kV - Vạn Giã

TBA 110kV - ENT: Trạm biến áp 110kV - Ninh Thủy

TBA 110kV - EBT: Trạm biến áp 110kV - Bình Tân

TBA 110kV-ENCR: Trạm biến áp 110kV - Nam Cam Ranh

TBA 110kV - EBĐ: Trạm biến áp 110kV - Bán Đảo Cam Ranh

NMTĐSG-2: Nhà máy Thủy điện Sông Giang 2

NMNĐBMNH: Nhà máy nhiệt điện Bã Mía Ninh Hòa

BCT - BỘ CÔNG THƯƠNG

HTĐ - Hệ thống điện

KHPC - Công Ty Cổ Phần Điện Lực Khánh Hòa

PSS/E - Power System Simulator for Engineering

OPF - Optimal Power Flow: Tối ưu trào lưu công suất

SVC - Static Var Compensator

ix

TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI 110KV CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC

KHÁNH HÒA

Học viên: …Trần Nam Dũng…………Chuyên ngành: Kỹ Thuật điện

Mã số: …Khóa: K33 KTĐ KH Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Giải pháp điều chỉnh điện áp để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 110kV của Công

ty cổ phần điện lực Khánh Hòa, nêu các giải pháp chính như điều chỉnh nguồn công suất phản kháng, giải pháp điều chỉnh điện áp trên lưới truyền tải, các phương tiện điều chỉnh điện áp Giới thiệu sơ lượt phần mềm PSS/E để tính toán, mô phỏng lưới điện sẽ hướng dẫn quy đổi các thông số chính để nhập dữ liệu vào chương trình, giới thiệu tính toán trào lưu công suất Newton-Raphson, Gauss – Seidel, tối ưu trào lưu công suất Ứng dụng phần mềm PSS/E

để tính toán, phân tích kết quả và đề ra các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 110kV của Công ty Cổ Phần Điện Lực Khánh Hòa

CALCULATION, ANALYSIS AND PROPOSAL TO ENHANCE THE 110KV POWER OPERATION OF KHANH HOA ELECTRICITY JOINT STOCK COMPANY

Student: Tran Nam Dung Major: Electrical Engineering

Code: Course: K33 KTĐ Polytechnic University - Danang University

ABSTRACT

For 110kV grid to improve the quality of operation, it is necessary to mention the quality of the voltage at the node is not too high, which affects the working of the devices; low voltage leads to loss of electrical power which greatly affect to the investment costs of renovation and upgrading to improve operational efficiency

In the thesis there are 4 chapters, includes the current Khanh Hoa 110kV power grid, the operation of the power grids and related problems Introduction of characteristics and current status of Khanh Hoa 110kV power grid as supply characteristics, line parameters, transformer station, load,

Voltage regulation solutions to improve the operation efficiency of the 110kV power grid of Khanh Hoa Power Joint Stock Company, the main solutions such as adjustment of reactive power source, voltage adjustment solution on the transmission load grid, the means of adjusting the voltage

Introduction of the PSS / E software to calculate and simulate the grid which will guide the conversion of key parameters for data input into the program, introducing Newton- Raphson, Gauss-Seidel, Optimize power flow Apply PSS/E software to calculate, analyze results and propose appropriate solutions to improve the operation efficiency of 110kV grid of Khanh Hoa Power Joint Stock Company

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Lưới điện 110kV Khánh Hòa với khối lượng 339.5km đường dây (ĐD), 11 Trạm biến áp (TBA) với tổng công suất là 502(MVA), nguồn cung cấp từ các TBA 220kV Nha Trang 1x250MVA + 1x125MVA, 220kV Tuy Hòa 2 2x125MVA, 220kV Tháp Chàm 2 1x125MVA

Nhà Máy Thủy điện Sông Giang 2 (NMTDDSG2) có Pđặt 38MW, Nhà máy Thủy Điện Eakrôngru (NMTĐ Eakrôngru) Pđặt 28MW, Nhà máy Nhiệt Điện Bã Mía Ninh Hòa (NMNĐBMNH) có Pđặt 30MW, Nhà máy đường Cam Ranh Khánh Hòa, tổng công suất phụ tải từ 250MW đến 340(MW)

Tuy nhiên qua các số liệu thực tế tại các TBA 110kV Khánh Hòa nhận thấy có các vấn đề cần quan tâm như tổn thất điện năng còn khá cao, điện áp một số nút xa nguồn giảm thấp, công suất phản kháng của một số phụ tải là khá lớn phải huy động từ

hệ thống lượng CSPK không cần thiết dẫn đến tổn thất điện năng lớn

Đối với lưới 110kV để cải thiện được chất lượng vận hành thì phải nói đến chất lượng điện áp tại các nút không được quá cao dẫn đến ảnh hưởng đến sự làm việc của thiết bị, điện áp thấp dẫn đến tổn thất điện năng ảnh hưởng lớn đến chi phí đầu tư cải tạo, nâng cấp để nâng cao hiệu quả vận hành

Với đặc điểm của lưới 110kV Khánh Hòa có nhiều nguồn cung cấp từ các nhà máy Thủy điện, Nhiệt điện có thời điểm cần huy động lên đến 80MW nằm rãi rác các khu vực, các TBA 220kV

Ngành điện rất quan tâm đến vấn đề điện áp tại các nút trên lưới điện đặc biệt các nút ở vị trí xa nguồn với các vấn đề trên Luận văn sẽ nghiên cứu, tính toán đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành trên lưới 110kV Khánh Hòa do đó chọn đề tài

“TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU

QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI 110KV CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÕA”

2 Mục đích nghiên cứu

Cải thiện điện áp các nút tại các TBA 110kV nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới 110kV Sử dụng phần mềm PSS/E để mô phỏng các bài toán tối ưu hóa trào lưu công suất, tính toán bài toán xác định vị trí đặt tụ bù tối ưu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lưới điện 110kV của Công Ty Cổ Phần Điện Lực Khánh Hòa (KHPC) Đề tài sẽ tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích trào lưu công suất gây tổn thất điện năng mà luận văn đề cập chính là điện áp của lưới điện, cụ thể như

2 sau: Luận văn sẽ nghiên cứu vấn đề phân bố công suất, điện áp các nút trên lưới điện, trào lưu công suất tối ưu nhằm giảm tối đa tổn thất điện năng, không đi sâu phần lý thuyết mà tìm hiểu, thu thập số liệu qua các Báo cáo Kỹ thuật, ghi chép trong vận hành, trên trang Web thu thập số liệu từ xa và sử dụng phần mềm chuyên dụng để phân tích, đánh giá kết quả với thực tế thu thập được

4 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu phần mềm PSS/E, thu thập số liệu, xây dựng sơ đồ kết lưới 110KV Khánh Hòa, cập nhật các thông số nguồn, đường dây, trạm và mô hình hóa trên phần mềm PSS/E, xử lý số liệu, mô phỏng tính toán phân bố công suất lưới điện 110kV Khánh Hòa

Phân tích kết quả thu được về các thông số nút và nhánh, so sánh đối chiếu thực

tế và đề xuất ứng dụng

5 Dự kiến kết quả

Xây dựng được ứng dụng mô phỏng hệ thống lưới điện 110kV Khánh Hòa bằng phần mềm PSS/E, đưa ra các kịch bản để chạy mô hình Đáp ứng được các yêu cầu các vấn đề liên quan đến nâng cao hiệu quả vận hành cho lưới 110kV Khánh Hòa Cải thiện điện áp tại các các nút và phân bổ lại vị trí các tụ bù hiện nay, giảm tổn thất điện năng lưới điện 110kV

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đáp ứng được các vấn đề liên quan đến nâng cao hiệu quả vận hành giảm tổn thất điện năng trên lưới 110kV

7 Cấu trúc của luận văn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN 110KV KHÁNH HÒA

CHƯƠNG 2: THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/E MÔ PHỎNG HTĐ

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH TỐI ƯU VẬN VẬN HÀNH HỆ

THỐNG ĐIỆN 110KV KHÁNH HÒA BẰNG PHẦN MỀM PSS/E

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN 110KV KHÁNH HÒA

1.1 Đặc điểm hiện trạng lưới điện 110KV Khánh Hòa

1.1.1 Đặc điểm nguồn cung cấp

a Nguồn điện từ các nhà máy điện địa phương

Bảng 1.1: Công suất phát lên lưới điện của các nhà máy điện tại Khánh Hòa

Tên Nhà máy (NM) Điện áp CS Tác

dụng (MW)

Thời gian phát

NM Thủy điện Eakrôngru 35kV 12 ± 27 12 Tháng

NM Đường Cam Ranh 35kV 4 6 tháng mùa vụ

NM Nhiệt Điện Bã Mía Ninh Hòa 110kV 10 ± 14 6 tháng mùa vụ

NM Thủy điện Sông Giang 2 110kV 20 ± 37 12 Tháng

Đối với 2 nhà máy NM Đường Cam Ranh và NM Nhiệt Điện Bã Mía Ninh Hòa

thời gian phát lên lưới điện không liên tục qua theo dõi trong vận hành thì thời gian phát từ tháng 01 đến tháng 06 hàng năm

Đối với 02 Nhà máy Thủy Điện thời gian cung cấp tương đối ổn định, tuy nhiên nguồn NMTĐ Sông Giang 2 sử dụng đường dây mạch đơn nên không phát huy sự ổn định nguồn cung cấp như sự cố đường dây đến TBA 110kV Diên Khánh dẫn đến TBA

220kV đầy tải có thể giảm điện áp phía 110kV

b Nguồn điện từ các TBA 220kV cung cấp cho Khánh Hòa

Hiện nay Khánh Hòa chỉ có duy nhất 01 Trạm biến Áp 220kV Nha Trang ( E29) cung cấp chính cho toàn bộ lưới điện Khánh Hòa, tuy nhiên khi cấp đến các phụ tải thì khá xa dẫn đến tổn thất công suất trên đường dây là khá lớn

Hơn nữa TBA 220kV Nha Trang sử dụng MBA AT1 là 125MVA, AT2 là 250MVA do đó khi sửa chữa máy AT2 thì khả năng cung cấp cho lưới Khánh Hòa sẽ suy giảm rất lớn có thể cắt giảm phụ tải để đảm bảo an toàn hệ thống vì khả năng mang tải của các đường dây nối với các TBA 220kV ở Tuy Hòa 2 và Tháp Chàm 2 có giới hạn vì hiện nay phụ tải của Khánh Hòa có thời điểm lên đến 330MW, điện áp 01

số nút xa nguồn trung tâm mặt dù vẫn nằm trong phạm vi cho phép tuy nhiên điện áp liên tục thấp sẽ gây nên tổn thất điện năng trên lưới sẽ lớn ảnh hưởng trực tiếp đến phụ tải

4

1.1.2 Tổng hợp số liệu đường dây và TBA 110kV Khánh Hòa

Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật đường dây 110kV Khánh Hòa

1 Tháp Chàm 2 Cam Ranh ACKII 150/24 42.72 8.97 17.9 111 445

2 Cam Ranh BĐ Cam ranh ACSR 185/29 16.48 3.08 6.9 44.5 515

3 Cam Ranh Nam CR ACSR 185/29 14.93 2.79 6.3 40.3 515

4 Nam CR Ninh Hải ACSR 185/29 31.02 5.8 13.0 83.7 515

5 BĐ Cam ranh Suối Dầu ACSR 185/29 18.32 3.43 7.7 49.4 515

6 Suối Dầu Diên Khánh ACSR 185/29 11.83 2.21 5.0 31.9 515

7 Bình Tân Diên Khánh ACSR 185/29 25.42 4.75 10.7 68.6 515

13 Vĩnh Phương Nhà Máy Sợi ACSR 185/29 3.9 0.73 1.6 10.5 515

14 Vĩnh Phương Ninh Hòa ACSR 185/29 33.5 6.26 14.1 90.4 515

15 Ninh Hòa HyunhDai-Vinashin ACSR 185/29 24 4.49 10.1 64.8 515

16 Ninh Thủy HyunhDai-Vinashin ACSR 185/29 15.19 2.84 6.4 41 515

17 Ninh Thủy Vạn Giã ACSR 185/29 41.68 7.79 17.5 112 515

18 Vạn Giã Tuy Hòa 2 ACSR 240/29 57 8.15 23.9 157 610

Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật các TBA 110kV Khánh Hòa

Tên TBA

Sđm (MVA)

ΔPo (kW)

6

Hình 1.1: Sơ đồ kết kết lưới 110kV Khánh Hòa

1.2 ĐIỆN ÁP TẠI CÁC TBA 110KV CỦA KHÁNH HÒA HIỆN NAY

Trong đề tài “TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI 110KV CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆNLỰC KHÁNH HÕA” Đối với lưới điện 110kV điện áp tại các nút phụ

thuộc chính vào nguồn cung cấp như trào lưu công suất như hướng nguồn nhận, khoảng cách nguồn đến các TBA 110kV, điện áp tại đầu nguồn, các vị trí lắp đặt tụ bù, phụ tải…

Để tìm hiểu các yếu tố trên học viên thu thập dữ liệu qua các Báo cáo Kỹ thuật tháng của Xí Nghiệp Lưới Điện Cao Thế, từ trang Web thu thập dữ liệu từ xa do Công

Ty Cổ Phần Điện Lực Khánh Hòa Qua đó phân tích, đánh giá tìm hiểu các tồn tại trong vận hành như suy giảm điện áp, tổn thất điện năng đối với lưới điện 110kV phụ thuộc chính vào phương thức vận hành, điện áp phía 110kV tại các TBA 220kV cung cấp cho các TBA 110kV Khánh Hòa

1.2.1 Điện áp tại các nút với phương thức vận hành cơ bản:

Khu vực Bắc Khánh Hòa: TBA 220kV Vĩnh Phương – Ninh Hòa – Vinashin – Ninh Thủy – Vạn Giã - TBA 220kV Tuy Hòa 2, riêng TBA HyunhDai-Vinashin thuộc khách hàng chỉ lấy số liệu công suất tác dụng, công suất phản kháng Ngoài ra khu vực Ninh Hòa có nhà máy Thủy Điện Eakrôngru phát lên lưới vào thanh cái 35kV tại TBA Ninh Hòa, hỗ trợ nguồn công suất tương đối ổn định cho khu vực này

Hyunhdai-Hình 1.2: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Ninh Hòa

8

Hình 1.3: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Ninh Thủy

Hình 1.4: Biểu đồ nút phụ TBA 110kV Vạn Giã

Khu vực Trung Tâm Khánh Hòa: gồm 02 mạch vòng từ TBA 220kV Vĩnh

Phương - Mã Vòng - Bình Tân - Diên Khánh -.TBA 220kV Vĩnh Phương, mạch vòng TBA 220kV Vĩnh Phương – Đồng Đế - Mã Vòng - TBA 220kV Vĩnh Phương, Nhà

Công suất phản kháng QTẢI (MVAr) Công suất phản kháng QBÙ (MVAr)

máy Thủy điện Sông Giang 2 có Pphát= 38MW phát đến thanh cái tại TBA Diên Khánh

Hình 1.5: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Đồng Đế

Hình 1.6: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Mã Vòng

Công suất phản kháng QTẢI (MVAr) Công suất phản kháng QBÙ (MVAr)

10

Hình 1.7: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Diên Khánh

Hình 1.8: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Bình Tân

Hình 1.9: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Suối Dầu

Hình 1.10: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Nam Cam Ranh

Hình 1.11: Biểu đồ nút phụ tải TBA 110kV Cam Ranh

Công suất phản kháng QTẢI (MVAr)

Công suất phản kháng QBÙ (MVAr)

12

Khu vực Nam Khánh Hòa: Sơ đồ kết lưới TBA 220kV Vĩnh Phương – Diên

Khánh – Suối Đầu – Bán Đảo Cam Ranh – Cam Ranh -TBA 220kV Tháp chàm 2, TBA Nam Cam Ranh nhận nguồn từ TBA 220kV Tháp chàm 2 thông qua thanh cái 110kV Cam Ranh, và mở vòng tại TBA Ninh Hải

Qua các biểu đồ trên chọn nút tại thanh cái 110kV Đồng Đế sẽ là nút kiểm tra

và so sánh với các nút khác cùng thời điểm bất kỳ cần xét vì nút này gần nguồn TBA 220kV Vĩnh Phương

Hình 1.12: Tổng hợp điện áp tại các nút cùng thời điểm

1.2.2 Điện áp tại các nút phương thức vận hành không cơ bản N-1

+ Khu vực Bắc Khánh Hòa:

Hình 1.13: Biểu đồ điện áp lúc 10h ngày 10/07/2017 ( cắt ĐD E29-E24)

Nguồn cung cấp từ TBA 220kV Tuy Hòa 2, cắt đường dây 110kV Vĩnh Phương

đến TBA 110kV Ninh Hòa điện áp Bắc Khánh Hòa như Hình 1.12

+ Sơ đồ kết lưới 110kV Nam Khánh Hòa N-1: Đường dây từ TBA 110kV Cam

Ranh - TBA 110kV Bán Đảo và TBA 110kV Nam Cam Ranh – TBA 110kV Ninh Hải

ở trạng thái mở, khu vực này chỉ còn nguồn từ TBA 220kV Tháp Chàm 2 cung cấp chính

MÃ VÒNG

ĐỒNG ĐẾ CAM

RANH

SUỐI DẦU

DIÊN KHÁNH

Hình 1.14: Biểu đồ điện áp lúc 10h 27/05/2017 (Cắt ĐD EVG – Tuy Hòa 2)

+ Sơ đồ kết lưới 110kV Trung tâm Khánh Hòa: Vì khu vực này đấu nối theo

mạch vòng nên điện áp tương đối ổn định tuy nhiên trong phần chạy phần mềm sẽ khải báo công suất phát là 50% ất của nhà máy Thủy Điện Sông Giang 2

1.3 KẾT LUẬN

Điện áp phía 110kV tại TBA Cam Ranh và Nam Cam Ranh có điện áp thấp nguyên nhân chủ yếu hiện nay với 02 TBA này nhận nguồn từ TBA 220kV Tháp Chàm 2 khả năng mang tải của đường dây từ TBA Cam Ranh đến TBA 220kV Tháp Chàm 2 sử dụng dây ACKII 150 khả năng mang tải không cao công suất khống chế 70 (MW) với chiều dài của đường dây là 43 (km) công suất phụ tải của 02 TBA này 45 (MW) gây nên tổn thất điện áp, điện năng cho toàn tuyến là khá lớn do đó cần cải thiện điện áp cho khu vực này cần đề xuất năng tiết diện đường dây này lên AC 300mm2 , xây dựng dường dây mạch kép, hiện nay đang triển khai xây dựng TBA 220kV tại Cam Ranh tuy nhiên để giải quyết được điện áp thấp tại khu vực này ít chi phí nhất cần phối với bộ OLTC tại TBA 220kV Tháp Chàm 2 hoặc tính toán tăng thêm dung lượng bù để cải thiện điện áp cho khu vực này

Tại các nút như TBA 110kV- Ninh Hòa, TBA 110kV – Hyunhdai-Vinashin, TBA 110kV Ninh Thủy có điện áp rất thấp khi tách đường dây từ TBA 220kV Vĩnh Phương -TBA Ninh Hòa, NM Thủy điện Eakrôngru ngừng phát như trong ngày 10/07/2017, với khoảng cách từ TBA 220kV Tuy Hòa đến TBA 110kV Ninh Hòa khoảng 100km và tổng phụ tải khu vực này vào giờ cao điểm lên đến 70MW do đó điện áp tại nút cuối nguồn sẽ giảm rất lớn như số liệu chỉ còn 102,3kV ngoài ra ở chế

độ vận hành bình thường vì cách xa nguồn dẫn đến điện áp 110kV mặt dù vẫn đạt theo quy định tuy nhiên điện áp thấp dẫn đến tổn thất điện năng trên lưới 110kV là khá lớn đặc biệt ảnh hưởng trực tiếp các phụ tải phía dưới

Một số phụ tải tại các TBA tiêu thụ công suất phản kháng là khá lớn như TBA

Mã Vòng, Bình Tân, Đồng Đế, Suối Dầu như vậy phải cần cung cấp đủ lượng phản kháng tuy nhiên khả năng cung cấp công suất phản kháng tại chỗ là khá khiêm tốn so với phụ tải như TBA Mã Vòng Qbù 2 (MVAr) trong khi phụ tải tiêu thụ đến 18 (MVAr), TBA Đồng Đế Qbù 1.5 (MVAr) trong khi phụ tải tiêu thụ đến 8 (MVAr), TBA Suối Dầu Qbù 2 (MVAr) trong khi phụ tải tiêu thụ đến 7 (MVAr), TBA Bình Tân chưa có lắp đặt tụ bù trong khi phụ tải tiêu thụ đến 07 (MVAr), Bắc Khánh Hòa qua số

14 liệu thu thập có thời điểm phụ tải cần đến 16MVAr, như vậy cần phải huy động từ hệ thống dẫn đến không hiệu quả vì phải truyền tải lượng công suất phản kháng (CSPK) không cần thiết sẽ làm tăng tổn thất điện năng giảm khả năng mang tải như ta đã biết tổn thất điện áp phụ thuộc chính là công suất phản kháng để giảm truyền công suất phản kháng từ hệ thống qua phần mềm sẽ tính toán phân bố lại công suất phản kháng phù hợp từ đó đề xuất cải tạo, nâng cấp cho tất cả các TBA 110kV

Hiện nay Khánh Hòa chỉ có duy nhất 01 Trạm biến Áp 220kV Nha Trang (E29) cung cấp chính cho toàn bộ lưới điện Khánh Hòa, đối với TBA 220kV Tháp Chàm 2, Tuy Hòa 2 hỗ trợ lượng công suất cần thiết, điện áp tại một số nút thấp như TBA Ninh Thủy, Vạn Giã, TBA Suối Dầu, Cam Ranh, Nam Cam Ranh,

Về sơ đồ kết lưới 110kV Khánh Hòa, đối với đường dây từ TBA 220kV Tháp Chàm 2 đến TBA 110kV Cam Ranh ACKII 150 khả năng mang tải kém không phát huy kết nối nguồn 110kV, đường dây từ TBA 220kV Nha Trang đến TBA 110kV Ninh Hòa sử dụng dây ACSR 185/29 khả năng mang tải không cao sẽ không phát huy khi có yêu cầu truyền tải có công suất khi phụ tải khu vực này khoảng 70MW đặc biệt khi cắt đường dây 110KV Tuy Hòa 2, nguồn từ các TBA 220kV là khá xa trung bình khoảng 100km từ TBA 220kV Nha Trang đến Vạn Giã và từ TBA 220kV Tuy Hòa đến TBA 110kV Ninh Hòa

Qua các số liệu thu thập và đánh giá nhận thấy điện áp một số khu vực xa nguồn với TBA 220kV Vĩnh Phương có giá trị điện áp và độ lệch điện áp tương đối cao ảnh hưởng đến công tác vận hành như gây nên tổn thất điện năng một số khu vực còn cao, ảnh hưởng không nhỏ đến công tác vận hành phía dưới

Do đó để nâng hiệu quả vận hành lưới điện 110kV Khánh Hòa học viên đề xuất giải pháp hiệu quả nhất, ít tốn kém nhất đó là sự phối hợp duy trì điện áp phía 110kV tại các TBA 220kV Vĩnh Phương, TBA 220kV Tháp Chàm 2, TBA 220kV Tuy Hòa 2 qua việc tối ưu điều khiển điện áp dưới tải OLTC và tối ưu điều khiển điện áp dưới tải OLTC kết hợp với tối ưu phân bố công suất phản kháng tại các nút xa nguồn như Ninh Hòa, Ninh Thủy, Vạn Giã, Suối Dầu, Cam Ranh

Để hiểu rõ các vấn đề nêu trên học viên sẽ tìm hiều các yếu tố liên quan gây nên tổn thất điện áp, cũng như các thiết bị điều chỉnh điện áp, các định mức cho phép trong tiêu chuẩn chất lượng

CHƯƠNG 2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1 Khái niệm

2.1.1 Giới thiệu chung

Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện là một trong những nhiệm vụ đặc biệt

quan trọng trong vận hành hệ thống điện Mục tiêu của việc điều chỉnh điện áp nhằm đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các thiết bị điện tức là điện áp đặt trên các thiết bị nằm trong giới hạn cho phép Cả thiết bị điện trên lưới cũng như thiết bị dùng điện của khách hàng đều được thiết kế để vận hành trong một dải điện áp nhất định Sự

ổn định hệ thống điện trong trường hợp bất thường và sự cố Hiệu quả kinh tế trong vận hành, giảm tối thiểu tổn thất điện năng và tổn thất điện áp

Như đã biết tổn thất điện áp giữa 2 điểm trong hệ thống điện được xác định theo công thức sau:

U

QR PX j U

QX RP

 U - điện áp điểm đầu

 P, Q - công suất tác dụng và công suất phản kháng giữa 2 điểm Trên lưới chủ yếu là đường dây trên không nên thành phần X >> R, do đó để đơn giản có thể bỏ qua thành phần R Biểu thức (1) được viết lại như sau:

U

PX j U

QX

Vì trên thực tế góc  (góc lệch điện áp giữa 2 đầu) rất nhỏ (3-5o) nên biên độ

độ lệch điện áp phụ thuộc chủ yếu vào thành phần

U

QX

và góc lệch pha điện áp giữa 2

điểm phụ thuộc chủ yếu vào thành phần

Việc đảm bảo điện áp trong giới hạn là rất phức tạp vì phụ tải trong hệ thống điện phân bố rải rác và thay đổi liên tục dẫn đến việc yêu cầu về công suất phản kháng trên lưới truyền tải cũng thay đổi theo, điều chỉnh điện áp mang tính chất cục bộ

+ Biên độ biến đổi dài hạn nguyên nhân của biến đổi này là do biến đổi của phụ tải điện và do cấu trúc của hệ thống điện do đó sự biến đổi dài hạn này được khắc phục bằng cách thiết kế cùng hệ thống điện, điều chỉnh điện áp trên hệ thống điện và lưới

16

điện đây là tiêu chuẩn quan trọng để thiết kế hệ thống điện và lưới điện

Bảng 2.1: Phân loại các hiện tượng liên quan đến chất lượng điện áp theo tiêu chuẩn

IEEC 1159-1995

+ Biến đổi dài hạn

 Gián đoạn duy trì >1min 0 pu

 Kém điện áp >1min 0,8÷0,9 pu

 Quá điện áp >1min 1,1÷1,2 pu

2.1.2 Tiêu chuẩn độ lệch điện áp không bình thường

Độ lệch điện áp trên lưới truyền tải phục vụ điều khiển trên lưới truyền tải không

ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện áp ở hộ tiêu thụ, nhưng độ lệch này phải bảo đảm thuận lợi cho hệ thống điều chỉnh điện áp ở lưới điện thấp hơn và bảo đảm an toàn cho thiệt bị phân phối điện

2.1.3 Tiêu chuẩn độ lệch điện áp

Giới hạn điện áp giới hạn trên là để bảo đảm an toàn cho thiết bị phân phối điện còn giới hạn dưới là để đảm bảo chất lượng điện áp

2.2 Giải pháp điều chỉnh nguồn công suất phản kháng

2.2.1 Máy phát điện

Máy phát điện có thể phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng bằng việc thay đổi giá trị của dòng điện kích từ máy phát Giới hạn về khả năng phát và tiêu thụ công suất phản kháng

Máy phát phát công suất phản kháng khi dòng kích từ lớn (quá kích thích) và tiêu thụ công suất phản kháng khi dòng kích từ nhỏ (thiếu kích thích) Tất cả các máy phát đều có trang bị hệ thống tự động điều chỉnh kích từ (Automatic Voltage Control - AVR) nhằm giữ cho điện áp tại đầu cực máy phát không đổi ở một giá trị đặt trước khi phụ tải hệ thống thay đổi

2.2.2 Đường dây trên không:

Đường dây trên không cũng có thể phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ thuộc vào dòng tải Để sinh ra điện trường cần có năng lượng là 2

L Năng lượng điện trường gần như không đổi do

U thay đổi ít, còn năng lượng từ trường phụ thuộc vào I ở trạng thái cân bằng ta có:

2 0

so với điện áp đầu nguồn tức là đường dây tiêu thụ công suất phản kháng

18

 Dòng điện từ hóa của động cơ không đồng bộ

 Trường tản của các động cơ không đồng bộ

 Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp và đường dây Thông thường phụ tải phản kháng lớn nhất vào thời điểm cực đại phụ tải công nghiệp do có nhiều động cơ không đồng bộ Tuy nhiên cực đại phụ tải phản kháng cũng có thể xảy ra vào thấp điểm của hệ thống do tổn thất công suất phản kháng trong

hệ thống điện tăng lên rất cao

2.2.6 Các thiết bị bù

Các thiết bị bù được trang bị trong hệ thống điện nhằm phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng và điều chỉnh cân bằng công suất phản kháng trong toàn hệ thống điện

2.3 Giải pháp điều chỉnh điện áp trên lưới truyền tải

Có 2 lý thuyết khác nhau về điều khiển điện áp:

2.3.1 Điều khiển tập trung

Các thiết bị điều khiển được thực hiện dựa trên thông tin chung về vận hành của toàn hệ thống Ví dụ: kỹ sư vận hành hệ thống giám sát toàn bộ phân bố điện áp trong

hệ thống và đưa ra các lệnh điều khiển công suất phản kháng

2.3.2 Điều khiển nhiều cấp

Trong các hệ thống điện phức tạp không thể đảm bảo điều chỉnh điện áp chỉ bằng cách tập trung (điều chỉnh điện áp máy phát máy bù, điều chỉnh thiết bị bù tại các trạm biến áp lớn ) mà cần phải huy động các thiết bị bù phân tán trong lưới điện như máy

bù đồng bộ, thiết bị bù tại chỗ, điều chỉnh đầu phân áp, Hơn thế nữa khả năng điều chỉnh điện áp của các nhà máy điện thường không đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh và cũng không kinh tế

Cấp 1: là quá trình đáp ứng nhanh và tức thời các biến đổi điện áp bằng tác động

của các bộ điều chỉnh điện áp máy phát, máy bù đồng bộ hoặc các bộ điều chỉnh điện

áp dưới tải của các MBA nhằm giữ ổn định điện áp lưới trong chế độ vận hành bình thường cũng như sự cố

Cấp 2: là quá trình đáp ứng chậm hơn cấp 1 được thực hiện ở từng vùng trong hệ

thống nhằm đáp ứng các sự biến đổi chậm về độ lệch lớn của điện áp Để thực hiện việc điều chỉnh cấp 2, người ta chia hệ thống thành nhiều miền, mỗi miền đặc trưng bởi một số nút kiểm tra điện áp Các nút điện áp này được điều chỉnh để giữ theo biểu

đồ điện áp định trước

Cấp 3: là quá trình tính toán biểu đồ điện áp đặt cho các nút kiểm tra Công cụ để

làm việc này là chương trình tối ưu trào lưu công suất (OPF - Optimal Power Flow)

Hình 2.1: Cấu trúc điều chỉnh điện áp

2.4 Các phương tiện điều chỉnh điện áp

Các máy phát điện là phương tiện cơ bản điều chỉnh điện áp Bộ AVR điều chỉnh dòng kích từ để giữ điện áp đầu cực máy phát ở giá trị mong muốn Ngoài ra còn có các phương tiện khác được bổ xung để tham gia vào việc điều chỉnh điện áp Các thiết

bị dùng cho mục đích này được chia ra làm 3 loại như sau:

Nguồn công suất phản kháng: máy phát, tụ bù ngang, kháng bù ngang, máy bù đồng bộ và thiết bị bù tĩnh (SVC - Static Var Compensator) Bù điện kháng đường dây như tụ bù dọc

Điều chỉnh nấc phân áp máy biến áp (thay đổi trào lưu vô công qua máy biến áp) Các thiết bị bù dùng để điều chỉnh điện áp được mô tả chi tiết dưới đây:

2.4.1 Tụ bù ngang

Tụ bù ngang (TBN) dùng để tăng cường công suất phản kháng cho hệ thống điện làm tăng điện áp cục bộ TBN rất đa dạng về kích cỡ và được phân bố trong toàn hệ thống với các dung lượng khác nhau Ưu điểm của TBN là giá thành thấp, linh hoạt trong lắp đặt và vận hành Nhược điểm là công suất phản kháng tỷ lệ với bình phương điện áp

c c

X

U Q

2

 , khi điện áp thấp cần nhiều công suất phản kháng thì công suất phát ra

cũng bị giảm

Trong lưới phân phối, tụ bù ngang dùng để tăng cos của phụ tải, tức là đảm bảo

đủ công suất phản kháng cho phụ tải tại nơi tiêu thụ thay vì phải truyền vô công từ lưới đến Các TBN ở lưới phân phối có thể được đóng cắt nhờ các thiết bị tự động tuỳ thuộc vào thời gian, giá trị điện áp

Trong lưới truyền tải, tụ bù ngang được dùng để giảm tổn thất truyền tải đảm bảo điện áp tại các điểm nút trong phạm vi cho phép ở mọi chế độ tải TBN có thể nối trực tiếp vào thanh cái điện áp cao hoặc nối vào cuộn thứ 3 của MBA chính Các TBN được đấu cứng hoặc đóng cắt tuỳ thuộc từng vị trí Việc lựa chọn vị trí đặt tụ và dung lượng bù cần phải được tính toán bởi chương trình phân bố tôí ưu trào lưu công suất (OPF - Optimal Power Flow) sẽ nói đến sau phần sau

20

2.4.2 Hệ thống bù tĩnh

Thiết bị bù tĩnh (SVC - Static Var Compensator): bao gồm các kháng và tụ bù

ngang có thể điều chỉnh để phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng Khái niệm “bù tĩnh” là để phân biệt với bù quay, nghĩa là thiết bị này không có thành phần chính quay

Hệ thống bù tĩnh (SVS - Static Var System): là kết hợp của các SVC và các tụ

hoặc kháng đóng cắt để điều chỉnh lượng công suất bù nhất định Có rất nhiều loại SVC khác nhau được tạo nên bởi tổ hợp của các thành phần điều chỉnh công suất phản kháng dưới đây:

 Kháng bão hoà

 Kháng điều khiển bằng thyristor

 Tụ điều khiển bằng thyristor

 Kháng đóng cắt bằng thyristor

 Máy biến áp điều khiển bằng thyristor

2.4.3 Điều chỉnh nấc phân áp

Nấc phân áp máy biến áp là một trong những phương tiện hữu hiệu trong việc

điều chỉnh điện áp tại mọi cấp điện áp Phần lớn các MBA ở cấp truyền tải đều có trang bị thiết bị tự động điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC - On Load Tap Changer) OLTC có thể điều chỉnh tự động hoặc bằng tay

Điều chỉnh nấc phân áp nhằm thay đổi trào lưu công suất vô công qua MBA, dẫn đến giảm tổn thất và cải thiện phân bố điện áp Vị trí các nấc phân áp của MBA có OLTC có thể được điều chỉnh hàng ngày, hàng giờ, tuỳ theo yêu cầu của hệ thống Còn nấc phân áp của các MBA không có điều áp dưới tải cần phải được tính toán để

có thể đáp ứng được mọi chế độ vận hành trong một khoảng thời gian nhất định

2.5 Giải pháp tối ưu trào lưu công suất

2.5.1 Khảo sát phân bố công suất dùng ma trận Y bus bằng phép lặp Gauss – Seidel

Từ phương trình nút viết cho thanh cái k, biểu thức điện áp được viết từ phương trình như sau:

jQ P

kk

n

k i i ki k

k

U Y

+ Giả thiết các giá trị điện áp ban đầu (trị số và góc pha) ở mỗi thanh cái phụ tải

và góc pha điện áp cho mỗi thanh cái (ngoại trừ thanh cái cân bằng δ = 0) Giả thiết các điện áp ban đầu là U2(0), U3(0),… Un(0)

+ Tính U2(1) theo các điện áp giả thiết ban đầu

=

[ ] + Tính U3(1) theo ( 1 )

2

U vừa mới tính được ở trên và các điện áp còn lại

=

[ ]

+ Tính U2(1),…Un(1) Luôn dùng các giá trị điện áp mới tính được trong bước trước Khi tính xong điện áp của n thanh cái là xong một lần lặp

+ Lặp lại các quá trình từ bước 2 đến bước 4 cho đến khi sai số về điện áp giữa hai lần lặp nhỏ hơn một giá trị cho trước

Quá trình trên chỉ thích hợp với thanh cái phụ tải ở đó P và Q được biết và U góc

δ đều được giả thiết và tính gần đúng qua phép lặp Trường hợp thanh cái k là thanh cái máy phát hay thanh cái có tụ bù để hiệu chỉnh điện áp ở đó Pk và U k được biết còn

Qk thì chưa biết, do đó phải tính gần đúng Qk theo công thức

Biết rằng:

Suy ra:

Trong đó: ̇ và ̇ lấy từ lần lặp hiện tại và lần lặp trước

Qk sẽ được thay vào phương trình tính điện áp thanh cái máy phát ngay trong lần lặp đó Giả sử tính được điện áp U ' - k như vậy trong lần lặp này thay bằng U ' - k

nghĩa là chỉ dùng góc vừa tính được Thực tế công suất Qk phát ra bởi máy phát

k phải được giới hạn bởi bất đẳng: Qk,min ≤ Qk ≤ Qk,max

Trong đó Qk,min là giới hạn tối thiểu và Qk,max là giới hạn tối đa công suất phản kháng phát ra bởi máy phát Trong quá trình tính toán ở một bước lặp nếu Qk ở ngoài giới hạn nói trên thì Qk được lấy bằng giới hạn mà nó vi phạm, cụ thể Qk ≤ Qk,min thì lấy Qk = Qk,min, còn nếu Qk ≥ Qk,max thì lấy Qk = Qk,max

Khi đó nút máy phát (nút P,U) được xử lý như nút phụ tải (nút P,Q) và điện áp phải được tính toán lại

Khi bài toán phân bố công suất hội tụ, tính toán dòng công suất trên các nhánh theo sơ đồ thay thế hình π của các nhánh như sau:

22

Hình 2.2: Sơ đồ thay thế hình π Dòng điện vào nút p của nhánh pq:

̇pq= ( ̇p- ̇q) ̅pq ̇ Trong đó:

̅ : là tổng dẫn thanh pq

̅ là dung dẫn đường dây pq, nếu là nhánh máy biến áp cho ̅

Công suất tác dụng và phản kháng đi vào đường dây ở thanh cái p

̇ ̇ ̇ Hay: ̇ ( ̇ ̇ ) ̅ ̇ ̇

Trong đó:

Ppq : là công suất tác dụng đi vào đường dây pq từ nút p

Qpq: là công suất phản kháng đi vào đường dây pq từ nút p

Tương tự, công suất đi vào đường dây qp từ nút q:

̇ ̇ ̇ ̇ ( ̇ ̇ ) ̅ ̇ ̇ ̅ Tổn thất công suất trên đường dây pq (kể cả công suất nạp do điện dung đường dây) là tổng đại số công suất ở hai đầu p và q:

+ Giả thiết các điện áp ban đầu , ,…,

+ Tính theo các điện áp giả thiết ban đầu

̇ = ̇chuẩn + 



n

i i Z

1

1 (

̇ ̅i ̇i +Thay giá trị ̇ vào trở lại phương trình trên để tính lại ̇ (coi như một bước phụ, bước này không cần tính)

+ Tính điện áp ̇ trong đó sử dụng ̇ vừa tính được ở bước 3 Tương tự tính ̇ ,…, ̇

+ Lặp lại các bước từ 2 đến 4, luôn luôn dùng các kết quả điện áp vừa tính được Tiếp tục quá trình tính lặp này cho đến khi sai số giữa hai lần lặp đạt độ chính xác cho trước Bài toán khi đó được xem như hội tụ

Quá trình trên chỉ thích hợp với thanh cái phụ tải ở đó Pi và Qi của phụ tải tại thanh cái i hoàn toàn biết trước Trường hợp thanh cái k là thanh cái máy phát thì chỉ biết trước Pk và và cần phải tính gần đúng Qk trước khi thay vào phương trình tính điện

áp Uk của thanh cái này

Z

1

̇ ̅ ̇ ]

Z

1

̇ ̅ ̇ ]

Z

1

̇ ̅ ̇ ]}

Trong đó Uk là các giá trị trong lần lặp cuối cùng trước khi đi tính đến thanh cái

k

2.5.3 Phân bố công suất dùng phương pháp Newton – Raphson

Phương trình công suất đi vào các thanh cái viết theo điện áp thanh cái và các phần tử trong ma trận tổng dẫn thanh cái được viết tổng quát như sau:

i U Y U

in n

i U Y U

1 1

in n

i U Y U

1 1

Sin( i

Trong đó: ̅in= | ̅ | = | ̅ | in = Gin + jBin là phần tử ma trận tổng dẫn nút, n là số nút; δ, θ tính ra radian

Các phương trình nút trên được viết từ nút 2 đến nút N với nút 1 là nút cân bằng Sai số giữa công suất tính toán và công suất qui định của phụ tải cho bởi:

ΔP= Pquy định - Ptính toánΔQ= Qquy định - Qtính toán

Để đơn giản xét một hệ thống có bốn thanh cái, nút cân bằng là nút 1 Có thể khai triển các sai số trên như sau:

ΔPi =

+ + +

| | | |+ | | | |+ | | | | Tương tự tính ΔQi: