intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu, tính toán các giới hạn ổn định điện áp cho xuất tuyến 22kV LJ04, tỉnh Savannaket, nước CHDCND Lào

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

2
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất phương pháp tính toán các giới hạn ổn định điện áp cho xuất tuyến 22 kV LJ04 của tỉnh Savannaket, nước CHDCND Lào để là cơ sở đề xuất các giải pháp ổn định điện áp và nâng cao chất lượng điện năng tại tỉnh Sannavaket.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu, tính toán các giới hạn ổn định điện áp cho xuất tuyến 22kV LJ04, tỉnh Savannaket, nước CHDCND Lào

  1. BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ PHENGBUNTHAVONG OUDOMSAY NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN CÁC GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO XUẤT TUYẾN 22 KV LJ04, TỈNH SAVANNAKET, NƯỚC CHDCND LÀO Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Đạt Minh Học viên thực hiện: Oudomsay PHENBUNTHAVONG Mã ngành: 22CH5020020 Hà Nội, 2024 1
  2. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 9 1. Tính cấo thiết của đề tài .................................................................................... 9 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................... 9 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 10 4. Nội dung và các phương pháp nghiên cứu ..................................................... 10 5. Ý nghĩa khoa học của luận văn ....................................................................... 10 6. Kết cấu của luận văn ....................................................................................... 11 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN ............... 12 1.1. Một số khái niệm ......................................................................................... 12 1.2. Hiện tượng mất ổn định điện áp trong hệ thống điện .................................. 13 1.2.1. Công suất tải lớn nhất ........................................................................... 13 1.2.2. Các kịch bản sụp đổ điện áp ................................................................. 14 1.3. Các phương pháp xác định giới hạn ổn định điện áp nút trong hệ thống điện 16 1.3.1. Phân tích đường cong quan hệ công suất tác dụng và điện áp ............ 16 1.3.2. Phương pháp xác định khoảng cách nhỏ nhất dẫn đến mất ổn định điện áp trên mặt phẳng công suất.............................................................................. 18 1.3.3. Các phương pháp phân tích độ nhạy VQ (VQ sensitivity analysis) và phân tích trạng thái QV (QV modal analysis) ................................................... 20 1.3.4. Hệ số dự trữ điện áp .............................................................................. 20 1.3.5. Chỉ số sụt áp L ....................................................................................... 20 1.3.6. Hệ số dự trữ công suất phản kháng ...................................................... 20 1.3.7. Chỉ số ổn định điện áp dựa trên độ nhạy trung bình của điện áp nút theo công suất phản kháng của phụ tải ............................................................. 21 1.4. Vấn đề đánh giá mức độ ổn định của lưới điện phức tạp ............................ 22 1.4.1. Ổn định phụ tải động cơ không đồng bộ ............................................... 22 1.4.2. Ổn định điện áp nút tải tổng hợp trong lưới điện phân phối trung áp . 23 1.4.3. Đặc tính tĩnh của phụ tải tổng hợp trong lưới điện phân phối ............. 24 2
  3. 1.5. Giới thiệu chương trình tính toán đánh giá ổn định điện áp cho lưới điện phân phối ............................................................................................................... 26 2. CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH TÌNH HÌNH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA TUYẾN 22KV TẠI TỈNH SAVANNAKET, NƯỚC CHDCND LÀO................................. 29 2.1. Giới thiệu về hệ thống điện tại tỉnh Sannavaket, nước CHDCND Lào ...... 29 2.1.1. Nguồn cấp điện ...................................................................................... 29 2.1.2. Lưới điện trung áp và hạ áp .................................................................. 30 2.1.3. Trạm biến áp phân phối và hệ thống công tơ đo lường ........................ 31 2.2. Thực trạng các chỉ tiêu liên quan đến giới hạn ổn định điện áp của xuất tuyến 22 kV LJ04 .................................................................................................. 34 2.2.1. Xuất tuyến 22 kV LJ04 của TBA trung gian 115/22 kV Parkbro .......... 34 2.2.2. Đánh giá TBA phân phối 22/0.4 kV ...................................................... 41 3. CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP NÚT TẢI TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22kV LJ04......... 44 3.1. Mô hình toán học của phương pháp ............................................................ 44 3.2. Mô hình nghiên cứu ..................................................................................... 45 3.3. Điển hình áp dụng........................................................................................ 52 3.4. Nhận xét ....................................................................................................... 55 3.5. Kết quả tính toán giới hạn ổn định điện áp lưới điện xuất tuyến LJ04, tỉnh Savannaket, nước CHDCND Lào ......................................................................... 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 65 3
  4. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 2 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản................................................................... 13 Hình 1. 3 Đồ thị điện áp theo công suất tác dụng và phản kháng............................ 14 Hình 1. 4 Mạng điện 2 nút ....................................................................................... 16 Hình 1. 5 Biểu đồ pha điện áp và biểu đồ công suất ................................................ 16 Hình 1. 6 Biểu đồ vectơ trên mặt phẳng công suất .................................................. 17 Hình 1. 7 Sơ đồ đơn giản vẽ đường cong QV .......................................................... 17 Hình 1. 8 Đường cong QV ở các chế độ vận hành khác nhau ................................. 18 Hình 1. 9 Kỹ thuật xác định khoảng cách nhỏ nhất đến điểm mất ổn định điện áp 19 Hình 1. 10 Đường cong QV sử dụng biến Q thay đổi phụ tải ................................. 21 Hình 1. 11 Đường cong PV xác định giới hạn tăng công suất tải............................ 22 Hình 1. 12 Đặc điểm sơ đồ lưới điện trung áp ......................................................... 23 Hình 1. 13 Đặc tính tĩnh phụ tải: a. Riêng động cơ (với tải cứng); b. Phụ tải tổng hợp ............................................................................................................................ 26 Hình 1. 14 Thiết lập phương pháp giải chế độ xác lập của mạng điện trên NEPLAN .................................................................................................................................. 27 Hình 2. 1 -a. Công tơ phía sơ cấp ............................................................................ 33 Hình 2.1-b. Công tơ phía thứ cấp ............................................................................. 33 Hình 2. 2 Sơ đồ thay thế tính toán........................................................................... 35 Hình 2. 3 Biểu đồ hệ số công suất đầu nguồn của xuất tuyến 22kV LJ04 .............. 36 Hình 3. 1 Mô hình hệ thống điện đơn giản và biểu đồ vectơ điện áp ...................... 45 Hình 3. 2 Thuật toán xác định giới hạn ổn định điện áp tại nút tải tổng hợp .......... 49 Hình 3. 3 Đặc tính PV khi thay đổi thành phần phụ tải ........................................... 50 Hình 3. 4 Ảnh hưởng của đặc tính phụ tải đối với đường cong PV trong trường hợp phụ thuộc điện áp ..................................................................................................... 51 Hình 3. 5 Sơ đồ lưới điện trong ví dụ ...................................................................... 53 Hình 3. 6 Đặc tính PV nút tải trong các trường hợp điển hình ................................ 53 Hình 3. 7 Đặc tính PV nút tải khi thay đổi tỷ lệ thành phần phụ tải ........................ 54 Hình 3. 8 Đặc tính PV nút tải (mang tính cảm) với cos khác nhau ....................... 54 Hình 3. 9 Đặc tính PV nút tải với cos khác nhau, tải công suất hằng ................... 55 Hình 3. 10 Đặc tính PV nút tải khi thay đổi cấu trúc đường dây............................. 55 Hình 3. 11 Sơ đồ một sợi của 1 phân đoạn nhánh Parkbro, lộ LJ04, tỉnh Savannaket .................................................................................................................................. 57 Hình 3. 12 Đặc tính PV các nút tải (công suất hằng) ............................................... 58 4
  5. Hình 3. 13 Đặc tính PV các nút với tải tổng trở hằng và dòng điện hằng ............... 58 Hình 3. 14 So sánh đặc tính PV, QV nút 1 trong các kịch bản vận hành khác nhau .................................................................................................................................. 58 Hình 3. 17 Đặc tính QV các nút tải, kịch bản 30% công suất hằng; 50% dòng điện hằng .......................................................................................................................... 60 Hình 3. 18 Đặc tính PV các nút, tải công suất hằng khi thay đổi cấu trúc lưới điện .................................................................................................................................. 60 Hình 3. 19 So sánh đặc tính PV nút 1 trong các kịch bản tính toán ........................ 61 5
  6. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Các tham số của mô hình phụ tải của một số thiết bị điện [13] .............. 25 Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật của các TBA trung gian trong tỉnh Savannaket [4] ... 29 Bảng 2. 2 Tổng chiều dài LPP ................................................................................. 30 Bảng 2. 3 Số liệu dây dẫn......................................................................................... 30 Bảng 2. 4 MBA đang vận hành trong hệ thống LPP trung áp tỉnh Savannaket ...... 31 Bảng 2. 5 Công suất phụ tải từng giờ trong ngày của TBA nút T_Xonphao .......... 37 Bảng 2. 6 Tổng công suất tải tại các thời điểm trong ngày...................................... 38 Bảng 2. 7 Công suất nhánh đầu nguồn của xuất tuyến 22 kV LJ04 của TBA trung gian 115/22 kV Parkbro ........................................................................................... 39 Bảng 2. 8 Tổn thất điện áp cho phép của EDL ........................................................ 40 Bảng 2. 9 Số lượng các loại MBA trong xuất tuyến 22kV LJ04 ............................. 41 Bảng 2. 10 Kết quả hiện trạng các chỉ tiêu của xuất tuyến 22kV LJ04 ................... 42 Bảng 2. 11 Kết quả hiện trạng dòng diện chạy qua các loại dây dẫn ...................... 42 Bảng 3. 1 Điểm giới hạn sụp đổ điện áp khi tỷ lệ thành phần phụ tải khác nhau.... 50 6
  7. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÁC GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO XUẤT TUYẾN 22KV LJ04, TỈNH SAVANNAKET, NƯỚC CHNDND LÀO” do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Đạt Minh. Các tài liệu tham khảo để thực hiện đề tài đều có nguồn gốc rõ ràng. Tôi xin cam đoan các nội dung trình bày trong luận văn đều đúng theo đề cương và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn, nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng khoa học. Hà Nội, tháng 04 năm 2024 Tác giả 7
  8. LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Nguyễn Đạt Minh, lãnh đạo Khoa QLCN&NL trường Đại học Điện lực, Phòng đào tạo Sau đại học và các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành bản luận văn này. Do năng lực cá nhân và khả năng tiếng Việt còn hạn chế nên bản luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của thầy cô và đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện hơn. Hà Nội, tháng 04 năm 2024 Tác giả 8
  9. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nghiên cứu và tính toán các giới hạn ổn định điện áp là một trong những nội dung quan trọng trong công tác thiết kế và vận hành hệ thống điện (HTĐ). Khi mức độ công nghiệp hóa ở Lào đang tăng dần, vấn đề ổn định điện áp, đặc biệt trong lưới điện phân phối, nơi cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải lại càng trở nên cấp thiết. Ở CHDC nhân dân Lào thời gian qua, nhu cầu phụ tải luôn tăng với tốc độ khá cao, trung bình 6,5%/năm, do đó việc tính toán được giới hạn ổn định điện áp sẽ làm căn cứ quan trọng để đề xuất các kế hoạch cải thiện lưới điện phù hợp trong tương lai. Tỉnh Sannavaket là tỉnh miền trung nước CHDCND Lào, có vị trí quan trọng huyết mạch nối liền hành lang kinh tế Đông – Tây và đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ. Hệ thống điện trung áp của tỉnh Sannavaket trong những năm qua đã được cải thiện tuy nhiên vẫn còn những hạn chế như tỷ lệ tổn thất cao, mức độ ổn định điện áp thấp… Vì vậy, việc phân tích ổn định điện áp cho lưới điện trung áp 22kV Lào rất cần được quan tâm nhiều hơn nữa, để có những biện pháp để ngăn ngừa mất ổn định điện áp, dẫn đễn sụp đổ điện áp và gây thiệt hại do mất điện của các phụ tải trực tiếp. Ở CHDCND Lào và tỉnh Sannavaket, việc nghiên cứu quá trình mất ổn định điện áp trên lưới điện phân phối chưa được thực hiện. Vì vậy, tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, tính toán các giới hạn ổn định điện áp cho xuất tuyến 22kV LJ04, tỉnh Savannaket, nước CHDCND Lào” để phân tích, đánh giá, nhằm áp dụng cho các lưới điện phân phối ở tỉnh Savannaket, nước CHDCND Lào. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đề xuất phương pháp tính toán các giới hạn ổn định điện áp cho xuất tuyến 22 kV LJ04 của tỉnh Savannaket, nước 9
  10. CHDCND Lào để là cơ sở đề xuất các giải pháp ổn định điện áp và nâng cao chất lượng điện năng tại tỉnh Sannavaket. Nhiệm vụ nghiên cứu: Với đặc thù của lưới điện phân phối CHDCND Lào là tồn tại nhiều cấp điện áp; một số đường dây trung áp vừa có chức năng của đường dây phân phối, vừa mang chức năng đường dây truyền tải (lưới điện 35 kV). Một số đường dây trung áp có chiều dài quá lớn, công suất mang tải có xu hướng tăng cao. Luận văn này nghiên cứu đề xuất áp dụng phép phân tích độ nhạy và xây dựng công cụ đánh giá ổn định điện áp sử dụng phương pháp đường cong PV, QV cho nút tải tổng hợp trong lưới điện phân phối, ứng dụng cho lưới điện 22 kV LJ04, tỉnh Savannaket, CHDCND Lào. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là giới hạn ổn định điện áp áp cho xuất tuyến 22kV LJ04 của tỉnh Savannaket, nước CHDCND Lào; Phạm vi nghiên cứu là cho 01 xuất tuyến 22kV LJ04 tại tỉnh Sannavaket của CHDCND Lào. 4. Nội dung và các phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu ổn định điện áp và ứng dụng các phương pháp phân tích ổn định điện áp cho nút tải tổng hợp trong lưới điện phân phối là nội dung chính của Luận văn. Phương pháp nghiên cứu là lựa chọn công cụ phân tích thích hợp để đánh giá ổn định điện áp cho nút tải tổng hợp và ứng dụng cho lưới điện 22 kV LJ04, tỉnh Savannaket, CHDCND Lào. 5. Ý nghĩa khoa học của luận văn Đề xuất ứng dụng phép phân tích độ nhạy Q/V của điện áp nút theo công suất phản kháng (CSPK) phụ tải, kết hợp với độ dự trữ công suất phản kháng của 10
  11. nút tải để đánh giá ổn định điện áp HTĐ theo phương pháp đường cong PV, dựa trên phần mềm tính toán mô phỏng HTĐ chuyên dụng NEPLAN. Nghiên cứu và ứng dụng một số giải pháp: tụ bù, MBA có OLTC và tái cấu hình lưới điện phân phối để nâng cao hiệu quả vận hành, chất lượng điện áp và ổn định điện áp cho lưới điện 22 kV Savannaket, CHDCND Lào. 6. Kết cấu của luận văn Ngoài lời mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 03 chương như sau: Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn liên quan đến chất lượng điện năng và ổn định điện áp trong lưới điện Chương 2. Phân tích tình hình ổn định điện áp của tuyến 22 kV LJ04 tỉnh Sannavaket, nước CHDCND Lào Chương 3. Đề xuất phương pháp tính toán giới hạn ổn định điện áp nút tải trong lưới điện phân phối 22 kV LJ04 11
  12. CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN 1.1. Một số khái niệm Có nhiều định nghĩa về ổn định điện áp của các nhà khoa học và các tổ chức nghiên cứu trên thế giới. Đối với mỗi hệ thống điện của mỗi quốc gia khác nhau việc duy trì điện áp ở mức chấp nhận được sẽ khác nhau dựa vào quy định và kinh nghiệm vận hành của từng nước. Việc duy trì điện áp ở mức chấp nhận được cũng sẽ tuỳ thuộc vào quy định ở mỗi nước và dựa vào kinh nghiệm vận hành. Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu đều thống nhất với quan điểm của Carson. Theo W. Taylor, phân tích ổn định điện áp, cũng như xây dựng phương pháp nghiên cứu, đề xuất chỉ số, hệ số phù hợp nhằm đánh giá, đề xuất biện pháp nâng cao ổn định điện áp trong lưới điện phân phối. Trong thực tế, vấn đề về ổn định điện áp còn có thể được chia thành các vấn đề nhỏ hơn, tương ứng là ổn định điện áp khi có kích động lớn và khi có dao động nhỏ. Ổn định điện áp khi xuất hiện kích động lớn: là khả năng của hệ thống điện vẫn còn duy trì được các giá trị điện áp ổn định sau khi có kích động lớn. Ổn định điện áp khi có kích động nhỏ: là khả năng của hệ thống điện vẫn còn duy trì được điện áp ổn định khi chịu các tác động nhỏ, Với các giả thiết thích hợp, các phương trình của hệ thống có thể được tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc để phân tích và do đó cho phép tính toán được thông tin độ nhạy rất hữu ích trong việc nhận dạng các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định điện áp, do vậy vấn đề này còn được phân chia thành hiện tượng ngắn hạn và dài hạn. - Ổn định điện áp ngắn hạn liên quan đến tính chất động của các thành phần tải tác động nhanh, chẳng hạn như: động cơ cảm ứng, tải điều khiển điện tử 12
  13. và các bộ biến đổi HVDC. Trường hợp này thời gian nghiên cứu cần đến một vài giây và các kỹ thuật và việc phân tích yêu cầu phải giải các phương trình vi phân - Ổn định điện áp dài hạn liên quan đến các thiết bị tác động chậm hơn, chẳng hạn, OLTC, tải nhiệt điều khiển tĩnh, và các bộ giới hạn kích từ (OEL). Sự mất ổn định điện áp: xuất phát từ các thay đổi của tải tiêu thụ công suất vượt quá khả năng của hệ thống truyền tải và hệ thống nguồn. An ninh điện áp Khái niệm an ninh điện áp là khả năng của một hệ thống điện không những vận hành trong trạng thái ổn định, mà còn duy trì trạng thái ổn định sau khi gặp các sự cố ngẫu nhiên hoặc khi phụ tải tăng. 1.2. Hiện tượng mất ổn định điện áp trong hệ thống điện Mất ổn định điện áp là hiện tượng sụt giảm điện áp liên tục hoặc quá trình điện áp tăng cao liên tục khi cố gắng phục hồi công suất phụ tải vượt quá giới hạn khả năng của hệ thống nguồn phát điện và lưới điện truyền tải. 1.2.1. Công suất tải lớn nhất Một trong những nguyên nhân đầu tiên của mất ổn định hệ thống điện là do truyền tải lượng công suất quá lớn trên các đường dây. Trong vấn đề ổn định điện áp cũng cần chú ý đến sự truyền tải công suất giữa nguồn phát và các phụ tải lớn. Hình 1. 1 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản 13
  14. (UT/UN) (PX/UN2) (QX/UN2) Hình 1. 2 Đồ thị điện áp theo công suất tác dụng và phản kháng Trong không gian (P, Q, UT), cho thấy sự thay đổi của điện áp nút tải và công suất phụ tải như hình Ứng dụng các thiết bị bù công suất phản kháng. Độ dự trữ ổn định điện áp phụ thuộc vào sự lựa chọn phù hợp dung lượng và vị trí của các thiết bị bù công suất phản kháng. Sa thải phụ tải theo điện áp thấp. Để ngăn ngừa các tình huống ngoài dự kiến, cần thiết sử dụng các sơ đồ sa thải phụ tải theo điện áp thấp. 1.2.2. Các kịch bản sụp đổ điện áp Kịch bản 1: Tải tăng từ từ (sụp đổ điện áp trong khoảng thời gian dài hạn) Trong kịch bản này, các yếu tố chính gây ra sự sụp đổ điện áp là: - Tính cứng (không linh hoạt) của đặc tính tải tiếp tục đòi hỏi các giá trị cao của công suất tác dụng và phản kháng khi điện áp thấp ở vùng tải. - Điều khiển OLTC trên mạng phân phối và truyền tải trung gian để cố gắng duy trì điện áp không đổi, và do đó yêu cầu công suất tác dụng và phản kháng cao trong khi điện áp nguồn bị hạ thấp. 14
  15. - Do các giới hạn trường và dòng điện cảm ứng, nhu cầu tải công suất phản kháng cao có thể làm cho các máy phát mất khả năng điều chỉnh điện áp. Khi đó, máy phát hoạt động giống như nguồn điện áp phía điện kháng đồng bộ và điện áp đầu cực giảm đi. - Sự sụp đổ điện áp do sự tăng dần tải có thể có nguyên nhân là một số hoặc tất cả các yếu tố trên. Tính chất động của các thiết bị điều khiển điện áp khác nhau (máy phát, thiết bị bù, và máy biến áp) có thể tương tác theo cách mà sự sụt áp thực tế khác với dự đoán khi chỉ xét các điều kiện tĩnh. Kịch bản 2: Mất một số phần tử trong hệ thống điện Thực tế cho thấy các tham số hệ thống điện đóng vai trò quan trọng khi xác định công suất cực đại có thể được phân phối đến các khu vực tải. Việc ngắt một trong số các đường dây trong hệ thống truyền tải sẽ làm tăng điện kháng tương đương giữa nguồn điện áp tương đương và tải, làm giảm công suất tới hạn và tăng xác suất sụt áp. Kịch bản 3: Hiện tượng bên trong tải phức hợp Đáp ứng động của tải phức hợp có thể làm cho các đặc tính tải động và tĩnh khác nhau. Sự khác nhau này chủ yếu là do các động cơ cảm ứng và có thể dẫn đến giảm tính ổn định hệ thống và cuối cùng dẫn đến sụp đổ điện áp. Chẳng hạn, sự giảm điện áp nhanh và nghiêm trọng xảy ra trong quá trình loại trừ sự cố ngắn mạch chậm có thể dẫn đến mô men của động cơ giảm và sau đó là “kẹt động cơ”. Khi động cơ bị “kẹt”, Kịch bản 4: Sụt áp và hoạt động không đồng bộ Sự sụp đổ điện áp trên một hoặc một số nút của hệ thống điện có thể làm cho điện áp hạ xuống ở các nút lân cận dẫn đến sụt áp ở các nút này. Đảm bảo chất lượng điện áp và ổn định phụ tải trong lưới điện phân phối 15
  16. Chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối là một chỉ tiêu quan trọng, luôn phải được quan tâm và đảm bảo từ khâu thiết kế đến vận hành. Có các chỉ tiêu khác nhau được đặt ra để đánh giá, kiểm tra chất lượng điện áp cho lưới điện, đồng thời trên cơ sở đó đề ra các biện pháp đảm bảo). 1.3. Các phương pháp xác định giới hạn ổn định điện áp nút trong hệ thống điện 1.3.1. Phân tích đường cong quan hệ công suất tác dụng và điện áp Quan hệ giữa công suất tác dụng và điện áp nút tải có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu ổn định điện áp. N T HT Z UT UN Hình 1. 3 Mạng điện 2 nút Xuất phát từ hình 1.4, phương trình công suất viết cho nút T có dạng [5]:  2  AU T U .U     HT T (    )  PT  jQT (1.1) B B  Ở đây A  A ;  B  B là các hằng số tương đương của mạng điện. Hình 1. 4 Biểu đồ pha điện áp và biểu đồ công suất 16
  17. Do nút T có góc hệ số công suất chậm pha hơn so với nút N nên từ sơ đồ hình 1.6 có thể biểu diễn sơ đồ vectơ như hình Hình 1. 5 Biểu đồ vectơ trên mặt phẳng công suất Phân tích đường cong quan hệ công suất phản kháng và điện áp (QV) Hình 1. 6 Sơ đồ đơn giản vẽ đường cong QV Công suất cuối đường dây tại nút tải có giá trị: S  P  j Q  QC   U T   I . * Khai triển phương trình này ta có: U N 0  U T  * U N U T   U T 0 2 U U sin  U U cos   U T 2 S  U T     N T  j N T (1.2)  jX *  jX X X Như vậy ta có các phương trình quan hệ tương ứng là: 17
  18. U NU T P sin  ; (1.3) X 2 UT U U Q  QC    N T cos (1.4) X X 2 QC X UT UT QX Hay: 2  2  . cos   2 (1.5) UN UN UN UN QCX/UN 2 UT/UN Hình 1. 7 Đường cong QV ở các chế độ vận hành khác nhau 1.3.2. Phương pháp xác định khoảng cách nhỏ nhất dẫn đến mất ổn định điện áp trên mặt phẳng công suất Khoảng cách đến mất ổn định điện áp nhỏ nhất bình thường được xác định bằng phương pháp tăng tải theo một cách xác định là: lựa chọn kịch bản nặng nề nhất dựa trên các dữ liệu vận hành và dự báo phụ tải (phương pháp MVA nhỏ nhất). Nội dung của phương pháp này là: xác định một bộ thông số công suất tác dụng và phản kháng của phụ tải có thể truyền tải tăng thêm trong hệ thống mà hệ thống vẫn đảm bảo vận hành ổn định khi cho trước điều kiện ban đầu. Hay nói cách khác là xác định khoảng cách nhỏ nhất từ điểm vận hành ban đầu đến điểm giới hạn ổn định điện áp, ứng với ma trận Jacobi bị suy biến. Một hệ thống điện bất kỳ đều tồn tại miền ổn định trên mặt phẳng công suất truyền tải (P, Q). Các bước thực hiện 18
  19. chung để xác định khoảng cách nhỏ nhất từ mức tải ban đầu đến đường giới hạn ổn định S của hệ thống bao gồm (hình 3.6): Bước 1. Tăng tải từ giá trị (P0, Q0) theo vài hướng cho đến khi có một giá trị riêng của ma trận Jacobi gần bằng 0. Mức tải (P1, Q1) tương ứng với điểm này là giới hạn ổn định. Điểm P1, Q1 xem như nằm trên đường cong S. Bước 2. Với các điều kiện tại P1, Q1 xác định vectơ riêng bên trái của ma trận Jacobi đầy đủ. Vectơ riêng bên trái chứa phần tử tác động đến sự gia tăng của phụ tải cho mỗi nút. Vectơ riêng chỉ rõ hướng ngắn nhất dẫn đến duy nhất, nghĩa là vuông góc với S. Bước 3. Trở lại trường hợp cơ sở với mức tải là (P0, Q0), sau đó cho tăng tải trong hệ thống điện, nhưng lần này theo hướng cho bởi vectơ riêng được tìm thấy trong bước 2. Khi S được tìm thấy, một vectơ riêng bên trái mới được tính toán. Bước 4. Trở lại trường hợp cơ sở với mức tải là (P0, Q0), sau đó cho tăng tải theo hướng vectơ riêng đã cho trong bước 3. Quá trình này được lặp lại cho đến khi vectơ riêng được tính toán không thay đổi đối với mỗi bước lặp mới. Như vậy, quá trình sẽ hội tụ. Hình 1. 8 Kỹ thuật xác định khoảng cách nhỏ nhất đến điểm mất ổn định điện áp 19
  20. Khi quá trình tính toán hội tụ, kết quả của phương pháp là tìm được khoảng cách vectơ nhỏ nhất (P, Q) từ giá trị ban đầu (P0, Q0) đến đường giới hạn ổn định S. 1.3.3. Các phương pháp phân tích độ nhạy VQ (VQ sensitivity analysis) và phân tích trạng thái QV (QV modal analysis) Phương pháp phân tích đường cong PV và QV thường được sử dụng để xác định giới hạn ổn định điện áp tại nút chọn lọc riêng lẻ nên các đặc tính ổn định chỉ nhấn mạnh cho từng nút độc lập. 1.3.4. Hệ số dự trữ điện áp Một chỉ tiêu để đánh giá mức độ ổn định điện áp của một nút là sự chênh lệch điện áp giữa điện áp làm việc Ulv và điện áp giới hạn Ugh. U lv  U gh min U min %  .100% (1.6) U gh min 1.3.5. Chỉ số sụt áp L Một trong những tiêu chuẩn thực dụng có thể áp dụng để đánh giá ổn định điện áp các nút tải là chỉ số ổn định điện áp nút tải. .  C ji U i Lj  1 i G . với j L (1.7) Uj 1.3.6. Hệ số dự trữ công suất phản kháng Đối với phương pháp phân tích đường cong QV truyền thống sử dụng biến điện áp nút thay đổi thì khi thay đổi điện áp nút theo kịch bản giảm dần đều từ điểm vận hành ban đầu thì lượng công suất phản kháng bù thêm vào nút tải QC sẽ tăng dần theo, tại đáy của đường cong QV, Qdt = -Qgh (1.8) 20 (1.9)
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2