Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tinh trên hệ thống 500kV

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tinh trên hệ thống 500kV" nhằm tìm hiểu hệ thống điện 500 kV Việt Nam; tìm hiểu thiết bị bù tĩnh SVC; ứng dụng SVC để nâng cao độ ổn định cho hệ thống điện 500 kV.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tinh trên hệ thống 500kV

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ÐỨC MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ TINH TRÊN HỆ THỐNG 500kV NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN – 60520202 S K C0 0 5 9 0 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05 - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐỨC MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ TĨNH TRÊN HỆ THỐNG 500kV NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐỨC MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BÙ TĨNH TRÊN HỆ THỐNG 500kV NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ MI SA Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05/2018
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN ĐỨC MẠNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 11-12-1992 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Mê Linh, Hà Nội Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 1162, đường Đồng Khởi, p. Trảng Dài, Biên Hoà, Đồng Nai. E-mail: ducmanhhui@gmail.com SĐT: 0988274268 II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2010 đến 8/ 2014 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Công Nghiệp Tp.HCM Ngành học: Điện Công Nghiệp Tên đồ án tốt nghiệp: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC VÀ MÀU Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 7/2014, Đại học Công Nghiệp Tp.HCM Người hướng dẫn: Lê Long Hồ 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ tháng 4/2016 đến tháng 04/2018 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ thuật Điện. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tĩnh trên hệ thống điện 500 kV. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 28/4/2018 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh i
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Công việc đảm Thời gian Nơi công tác nhiệm Trạm 500kV Phú Mỹ - Truyền tải điện Trực vận hành T10/2014 – T3/2017 miền Đông 1 – Công ty Truyền tải điện phụ 4 Phòng Kế hoạch Vật tư - Truyền tải Cán bộ nghiệp T4/2017 – T2/2018 điện miền Đông 1 – Công ty Truyền tải vụ điện 4 Phòng Tổng hợp - Truyền tải điện Cán bộ nghiệp T3/2018 đến nay miền Đông 1 – Công ty Truyền tải điện vụ 4 ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Học viên (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Đức Mạnh iii
LỜI CẢM ƠN Sau quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn, tôi kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: Quý thầy cô giảng dạy tại khoa Điện - Điện Tử, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ người thực hiện trong suốt khoảng thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô TS. Nguyễn Thị Mi Sa, cô đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này. Kính gửi lời cảm ơn tới BGH Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. Kính chúc Quý thầy cô thật nhiều sức khỏe. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Học viên NGUYỄN ĐỨC MẠNH iv
TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng thiết bị bù tĩnh trên hệ thống điện 500 kV” được tiến hành trong khoảng thời gian 1 năm tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Sau thời gian nghiên cứu đề tài được triển khai và tập trung giải quyết các vấn đề sau:  Tìm hiểu hệ thống điện 500 kV Việt Nam.  Tìm hiểu về ổn định trong hệ thống điện.  Tìm hiểu thiết bị bù tĩnh SVC.  Ứng dụng SVC để nâng cao độ ổn định của hệ thống điện. Học viên thực hiện NGUYỄN ĐỨC MẠNH Phạm Văn Nghĩa v
ABSTRACT Thesis “Application of Static Var Compensator in 500 kV Transmission Line Power System” has been done for a year at Ho Chi Minh City University of Technology and Education. The thesis’s content focused on:  Learning the 500 kV Transmission Line Power System Viet Nam.  Learning stability in power systems.  Learning Static Var Compensator device.  Application of SVC to enhance stability of the 500 kV Transmission Line Power System. vi
MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iv TÓM TẮT ...................................................................................................................v ABSTRACT .............................................................................................................. vi MỤC LỤC ................................................................................................................ vii DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................x DANH SÁCH CÁC HÌNH ....................................................................................... xi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................1 1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................1 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước ...................................................1 1.3. Các vấn đề nghiên cứu của đề tài .....................................................................7 1.3.1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................7 1.3.2. Ý nghĩa luận văn .......................................................................................7 1.3.3. Tính thực tiễn của đề tài ............................................................................7 1.4. Mục tiêu và nhiệm vụ .......................................................................................7 1.5. Phương pháp giải quyết....................................................................................8 1.6. Giới hạn đề tài ..................................................................................................8 1.7. Điểm mới của luận văn ....................................................................................8 1.8. Phạm vi ứng dụng ............................................................................................8 1.9. Bố cục của luận văn .........................................................................................8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..........................................................................9 vii
2.1. Quá trình hình thành và phát triển của hệ thống điện Việt Nam .....................9 2.1.1. Các định hướng phát triển nguồn điện ....................................................10 2.1.2. Định hướng phát triển lưới điện ..............................................................11 2.2. Ổn định trong hệ thống điện...........................................................................12 2.2.1 Giới hạn điện áp .......................................................................................13 2.2.2. Giới hạn nhiệt ..........................................................................................13 2.2.3. Giới hạn ổn định ......................................................................................14 2.3. Công suất phản kháng và Ổn định điện áp.....................................................17 2.3.1. Các nguồn công suất phản kháng ...........................................................17 2.3.2. Điều chỉnh CSPK để ổn định điện áp .....................................................18 2.3.3. Bù công suất phản kháng theo điều kiện điều chỉnh điện áp ..................19 2.4. Giới thiệu công cụ PSAT ...............................................................................21 CHƯƠNG 3. THIẾT BỊ BÙ TĨNH ...........................................................................24 3.1. Giới thiệu........................................................................................................24 3.2. Nguyên tắc hoạt động.....................................................................................24 3.3. Kết nối ............................................................................................................25 3.4. Ưu điểm ..........................................................................................................25 3.5. Mô hình SVC .................................................................................................25 3.6. Mô hình và thông số SVC trong PSAT..........................................................27 CHƯƠNG 4. NÂNG CAO ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 500 kV SỬ DỤNG SVC ..............................................................................................................28 4.1. Cấu trúc hệ thống nghiên cứu ........................................................................28 4.2. Đề xuất sử dụng các thiết bị SVC cho hệ thống ............................................33 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................40 viii
5.1. Kết luận ..........................................................................................................40 5.2. Kiến nghị ........................................................................................................40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................41 ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1. Định hướng phát triển điện của Việt Nam ................................... 7 Bảng 2.2. Qui hoạch công suất và chiều dài đường dây ............................... 7 Bảng 4.1. Kết quả mô phỏng lưới 500 kV trong chương trình PSAT .......... 28 Bảng 4.2. Kết quả sau mô phỏng khi lắp SVC ............................................. 30 x
DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1. Góc rotor tương đối tại vị trí bus 4 ...................................................... 02 Hình 1.2. Tốc độ góc của máy phát 2 có SVC .................................................... 03 Hình 1.3. Tốc độ góc của máy phát 2 không có SVC ......................................... 03 Hình 1.4. Góc rotor máy phát hệ thống khi chưa có PSS, SVC .......................... 03 Hình 1.5. Điện áp trên thanh góp của hệ thống điện khi không có PSS/SVC ..... 04 Hình 1.6. Công suất trên đường dây khi không có PSS/SVC ............................. 04 Hình 1.7. Góc rotor máy phát khi hệ thống được lắp thiết bị PSS, SVC ............ 04 Hình 1.8. Điện áp của hệ thống điện khi được lắp thiết bị PSS/SVC ................. 05 Hình 1.9. Công suất trên đường dây khi hệ thống được lắp PSS/SVC ............... 05 Hình 1.10. Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có và không có SVC 06 Hình 1.11. Đặc tính công suất khi có và không có SVC ..................................... 06 Hình 2.1. Đường cong công suất góc .................................................................. 10 Hình 2.2. Sự thay đổi góc của hệ thống quá độ (a) và hệ thống mất ổn định (b) 11 Hình 2.3. Độ thay đổi góc của HT ổn định dao động bé (a), HT ổn định dao động (b), HT mất ổn định (c) ........................................................................................ 12 Hình 2.4. Giới hạn vận hành của đường dây theo các mức điện áp .................... 13 Hình 2.5. Bù đồng bộ để điều chỉnh điện áp ....................................................... 15 Hình 2.6. Giao diện của công cụ PSAT ............................................................... 19 Hình 2.7. Thư viện PSAT Simulink .................................................................... 19 Hình 2.8. Thiết lập chung trong PSAT ................................................................ 20 Hình 3.1. Sơ đồ khối của SVC............................................................................. 23 Hình 3.2. Sơ đồ điều khiển của SVC ................................................................... 23 Hình 3.3. Hai dạng mô hình của SVC trong PSAT ............................................. 24 Hình 3.4. Thông số cài đặt cho SVC Model 2 trong PSAT ................................ 24 Hình 4.1. Mô hình hệ thống lưới điện 500 kV Việt Nam .................................... 25 Hình 4.2. Mô hình mô phỏng hệ thống điện 500 kV bằng PSAT ....................... 27 Hình 4.3. So sánh kết quả điện áp khi bù tại 3 vị trí............................................ 32 xi
Hình 4.4. So sánh kết quả điện áp trước và sau khi bù tại nút 18........................ 33 Hình 4.5. Trị riêng của hệ khi không có SVC ..................................................... 33 Hình 4.6. Trị riêng của hệ khi có SVC ................................................................ 34 Hình 4.7. Trị riêng có phần thực lớn nhất của hệ khi chưa có SVC .................... 34 Hình 4.8. Trị riêng có phần thực lớn nhất của hệ khi có SVC ............................ 35 xii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Với các hệ thống điện lớn, phạm vi cấp điện cho các phụ tải trên địa bàn rộng, đặc tính tiêu thụ công suất của các khu vực khác nhau nên trong quá trình vận hành, trào lưu công suất trên các đường dây truyền tải sẽ thường xuyên thay đổi theo chế độ vận hành. Việc sử dụng các tụ bù thông thường không đảm bảo đáp ứng được yêu cầu của việc giữ cho các tham số chế độ nằm trong phạm vi cho phép. Hệ thống điện 500 kV Việt Nam theo quy hoạch phát triển có những yếu tố tương tự như một hệ thống điện lớn về cả công suất và phạm vi địa lý. Để đảm bảo độ ổn định của hệ thống điện cũng như nâng cao chất lượng điện năng trong hệ thống theo yêu cầu càng cao của khách hàng thì việc cải tạo và nâng cấp hệ thống điện là cần thiết. Đối với hệ thống truyền tải cao áp thì các thiết bị truyền tải xoay chiều linh hoạt (FACTS) là phù hợp khi muốn nâng cao khả năng truyền tải hoặc chất lượng điện năng của hệ thống. Trong số các thiết bị này thì thiết bị bù tĩnh SVC là lựa chọn phù hợp nhằm giúp nâng cao độ ổn điện áp cho hệ thống. Do vậy, việc nghiên cứu lựa chọn sử dụng thiết bị SVC để thực hiện việc điều khiển điện áp trong quá trình vận hành lưới điện 500 kV Việt Nam giai đoạn 2015 – 2020 là một việc rất cần thiết, và đây chính là nội dung mà đề tài hướng đến. 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước  Optimal location of SVC for dynamic stability enhancement based on eigenvalue analysis: Anju Gupta, PR Sharma [21] Bài báo thực hiện nghiên cứu tối ưu vị trí đặt SVC để tăng cường sự ổn định của hệ thống điện.Hệ thống IEEE 14 bus được mô phỏng trên phần mềm MATLAB/PSAT. 1
Các kết quả dao động góc roto về mô phỏng miền thời gian tại bus 4 (hình 1.1.) khi có SVC và không có SVC.Việc đặt SVC mang lại những đặc tính giảm xóc tốt nhất và tăng cường ổn định tĩnh. Hình 1.2, 1.3 thể hiện tốc độc góc máy phát khi không có SVC và có SVC tại vị trí tối ưu. Hình 1.1. Góc rotor tương đối tại vị trí bus 4 Hình 1.2. Tốc độ góc của máy phát 2 có SVC 2
Hình 1.3. Tốc độ góc của máy phát 2 không có SVC  Application Facts device to provide rotor angle stability of generator Bài báo thực hiện nghiên cứu ứng dụng thiết bị Facts để nâng cao khả năng ổn định góc rotor máy phát điện Nguyên nhân chính của mất ổn định góc rotor máy phát điện liên quan trực tiếp đến hiện tượng thiếu momen cản dao động trong hệ thống điện và dao động công suất. Vì vậy, trong bài báo tác giả tập trung nghiên cứu việc sử dụng các thiết bị cung cấp momen cản dao động và thiết bị chống dao động công suất vào hệ thống điện. Mô phỏng động hệ thống điện khi chưa có thiết bị PSS và SVC Hình 1.4. Góc rotor máy phát hệ thống khi chưa có PSS, SVC 3
Hình 1.5. Điện áp trên thanh góp của hệ thống điện khi không có PSS/SVC Hình 1.6. Công suất trên đường dây khi không có PSS/SVC Mô phỏng động khi thêm thiết bị PSS và SVC vào hệ thống Hình 1.7. Góc rotor máy phát khi hệ thống được lắp thiết bị PSS, SVC 4
Hình 1.8. Điện áp của hệ thống điện khi được lắp thiết bị PSS/SVC Hình 1.9. Công suất trên đường dây khi hệ thống được lắp PSS/SVC Các kết quả nghiên cứu và mô phỏng đã chứng minh hiệu quả của thiết bị PSS, SVC trong việc nâng cao ổn định góc rotor máy phát điện.  Điều khiển thiết bị bù tĩnh SVC và ứng dụng trong việc nâng cao cho ổn định chất lượng điện năng của hệ thống điện Đề tài nghiên cứu thiết bị bù ngang có khả năng điều chỉnh nhanh bằng thyristor hay triac đối với việc nâng cao ổn định và chất lượng điện áp của hệ thống điện Việt Nam trong tương lai. Bản luận văn trình bày ứng dụng phần mềm mô phỏng vào việc thiết kế, phân tích hệ điều khiển bù công suất phản kháng SVC. 5