Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 22 kV lộ 472 thành phố Lạng Sơn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

MÃ MINH TÚ

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ

VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN 22KV LỘ 472 THÀNH PHỐ LẠNG SƠN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KỸ THUẬT ĐIỆN

Thái Nguyên – Năm 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Mã Minh Tú

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ

VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN 22KV LỘ 472 THÀNH PHỐ LẠNG SƠN

Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8.52.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. Ngô Đức Minh

Thái Nguyên – Năm 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Mã Minh Tú, học viên lớp cao học K21 ngành Kỹ thuật điện, sau hai năm

học tập và nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là thầy giáo

hƣớng dẫn tốt nghiệp PGS.TS. Ngô Đức Minh, tôi đã hoàn thành chƣơng trình học tập và đề tài luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả vận hành lƣới điện 22

kV lộ 472 thành phố Lạng Sơn”.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân dƣới sự hƣớng dẫn

của Thầy giáo PGS.TS. Ngô Đức Minh. Nội dung luận văn chỉ tham khảo và trích dẫn

các tài liệu đã đƣợc ghi trong danh mục tài liệu tham khảo, dữ liệu thực tế do Điện lực

Lạng Sơn cung cấp và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác.

Thái Nguyên, ngày 12 tháng 07 năm 2020

Học viên

Mã Minh Tú

MỤC LỤC

MỤC LỤC .................................................................................................................................. ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................................... iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................................... vi

MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1 ................................................................................................................................ 3

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ...................................................................................... 3

VÀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 kV THÀNH PHỐ LẠNG SƠN ........................................... 3

1.1 Cấu trúc tổng quát của một hệ thống điện quốc gia ......................................................... 3

1.2 Một số yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện phân phối ................................................ 11

1.3 Giới thiệu lƣới điện phân phối 22 kV lộ 472 thành phố Lạng Sơn ................................ 18

1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.................................................................. 24

Kết luận chƣơng 1 ................................................................................................................ 24

CHƢƠNG 2 .............................................................................................................................. 25

CÔNG CỤ TOÁN HỌC VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG ....................................................... 25

2.1 Giới thiệu chung ............................................................................................................. 25

2.2 Công cụ toán học và phần mềm ứng dụng ..................................................................... 25

2.2.1 Giải tích lƣới điện và thuật toán áp dụng ............................................................ 25

2.2.2 Giải tích lƣới bằng phần mềm ETAP.................................................................. 26

2.3 Áp dụng ETAP mô hình hóa mô phỏng lộ 472 TP. Lạng Sơn ...................................... 26

2.3.1 Giới thiệu chung về Etap [10] ............................................................................. 26

2.3.2 Mô hình hoá lộ 472 thành phố Lạng Sơn ........................................................... 30

2.3.3 Khai báo thông số các phần tử trong sơ đồ mô phỏng ........................................ 32

2.4 Nguồn phân tán máy phát điện turbine gió .................................................................... 35

2.4.1 Đặc diểm chung về máy phát điện turbine gió ................................................... 35

2.4.2 Máy phát điện turbine gió tích hợp trong phần mềm ETAP ............................... 48

Kết luận chƣơng 2 ................................................................................................................ 51

CHƢƠNG 3

........................................................................................................................ 52

MÔ PHỎNG GIẢI TÍCH LƢỚI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ

TIN CẬY VÀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP LỘ 472 .................................................................. 52

3.1 Đặt vấn đề....................................................................................................................... 52

3.2 Giải pháp điều chỉnh điện áp nguồn ............................................................................... 53

3.2.1 Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm, Smax .............................................................. 54

3.2.2 Chế độ vận hành 1b: 105%Uđm, 90%Sđm ........................................................ 65

3.3 Giải pháp tái cấu trúc lƣới .............................................................................................. 74

3.3.1 Chế độ vận hành 2a: 105%Uđm ; 90%Sđm ; nâng cấp dây dẫn ........................ 74

3.3.2 Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm, Smax, liên lạc kết nối mạch vòng .................. 77

Nhận xét chế độ vận hành 2: ............................................................................................ 83

3.4 Giải pháp áp dụng nguồn phân tán máy phát turbine gió WTG .................................... 84

3.4.1 Chế độ vận hành 3a: Nguồn WTG đơn chiếc ..................................................... 85

3.4.2 Chế độ vận hành 3b: Vận hành nguồn WTG nhóm (Wind Farm) ...................... 88

Nhận xét chế độ vận hành 3: ............................................................................................ 91

Kết luận chƣơng 3 ................................................................................................................ 91

KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................................................... 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 93

iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1. 1 Mô hình cấu trúc hệ thống điện hoàn chỉnh .................................................... 3

Hình 1. 3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điện ........................................................... 4

Hình 1. 4 Sơ đồ nguyên lý một sợi hệ thống điện phân phối .......................................... 6 Hình 1. 5 Sơ đồ một sợi lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn .......................... 18

Hình 2. 1 Các ô cửa chính ............................................................................................. 27

Hình 2. 2 Các chức năng tính toán ................................................................................ 28

Hình 2. 3 Các phần tử AC ............................................................................................. 28

Hình 2. 4 Một số chức năng tính toán thông dụng ........................................................ 29

Hình 2. 5 Các thiết bị đo lƣờng, bảo vệ ......................................................................... 29

Hình 2. 6 Sơ đồ mô phỏng lộ 472 lƣới điện 22 kV TP.Lạng Sơn ................................. 31 Hình 2. 7 Khai báo thông số nguồn ............................................................................... 32

Hình 2. 8 khai báo thông số tải ...................................................................................... 33

Hình 2. 9 Khai báo thông số đƣờng dây ........................................................................ 34

Hình 2. 10 Đặc tính phát công suất tác dụng phụ thuộc tốc độ gió của WTG .............. 35

Hình 2. 11 Mô hình WTG có bộ biến đổi nối tiếp ........................................................ 36

Hình 2. 12 Mô hình WTG có bộ biến đổi song song - DFIG ........................................ 37

Hình 2. 13 Phân bố công suất trong DFIG .................................................................... 37

Hình 2. 14 DFIG đƣợc chế tạo và áp dụng trong các điều kiện khác nhau ................... 38

Hình 2. 15 Cấu trúc mô phỏng bằng Matlab Simulink của một DFIG ......................... 40

Hình 2. 16 Kết quả mô phỏng các thông số hính vi của DFIG ..................................... 41

Hình 2. 17 Hình ảnh phóng to trong khoảng thời gian (0,47 ÷ 0,79)s. ......................... 42 Hình 2. 18 Kết quả mô phỏng tốc độ rotor .................................................................... 42

Hình 2. 19 Kết quả mô điện áp một chiều trung gian Udc ............................................ 43

Hình 2. 20 Mô phỏng dòng điện pha pha Iabc converter2 – rotor ................................ 43 Hình 2. 21 Mô phỏng dòng rotor qua điểm đồng bộ t = 2.5s ........................................ 44 Hình 2. 22 Mô phỏng dòng rotor qua điểm đồng bộ t = 7,2s ........................................ 44 Hình 2. 23 Mô phỏng dòng điện Converter1 ................................................................. 45 Hình 2. 24 Converter1 đổi chiều dòng điện tại t = 2.5s ................................................ 45

Hình 2. 25 Converter1 đổi chiều dòng điện tại t = 7,2s ................................................ 45

Hình 2. 26 Mô tả điện áp một pha nghịch lƣu trên converter1 đƣợc điều chế kiểu dạng sung SVPWM tại tốc độ gió 14m/s ............................................................................... 46

Hình 2. 27 Mô tả điện áp một pha nghịch lƣu trên converter1 đƣợc điều chế kiểu dạng sung SVPWM tại tốc độ gió 8m/s ................................................................................. 46

Hình 2. 28 Mô phỏng điện áp mạch rotor – converter2 khi tốc độ rotor thay đổi, ....... 47

Hình 2. 29 Mô phỏng điện áp mạch rotor – converter2 khi tốc độ rotor thay đổi, ....... 47

Hình 2. 30 Profile WTG trong ETAP ........................................................................... 49 Hình 2. 31 Cài đặt thông số vận hành cơ bản cho WTG ............................................... 50

Hình 2. 32 Chọn tốc độ cơ bản cho turbine ................................................................... 51

Hình 3. 1 Lƣu đồ các bƣớc nâng cao chất lƣợng điện áp và độ tin cậy lƣới điện ......... 53

Hình 3. 2 Mô phỏng phân bố công suất và điện áp bus chế độ vận hành 1a ................ 56

Hình 3. 3 Kết quả mô phỏng (Zoom) điện áp trên thanh cái - Chế độ vận hành 1a ..... 57

Hình 3. 4 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 474 ......... 58 Hình 3. 5 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 473 ......... 59

Hình 3. 6 Kết quả mô phỏng (Zoom) điện áp tại các bus cuối lộ 472 .......................... 60

Hình 3. 7 Mô phỏng phân bố công suất và điện áp bus chế độ vận hành 1a ................ 66

Hình 3. 8 Một số đoạn đƣờng dây trục chính phía đầu nguồn hiện cảnh báo quá tải ... 67

Hình 3. 9 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 472 ......... 68

Hình 3. 10 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 474 ...... 75

Hình 3. 11 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 473 ....... 76

Hình 3. 12 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực cuối dƣờng dây lộ 472 ............ 76

Hình 3. 13 a,b Cấu trúc nguồn kết nối giải lập (quy đổi) .............................................. 78

Hình 3. 14 Kết quả mô phỏng điện áp bus xa nguồn trên đƣờng dây 22 kV lộ 472 ..... 83

Hình 3. 15 Nguồn phân tán WTG trong lƣới phân phối ............................................... 84 Hình 3. 16 Mô phỏng vị trí thiết lập các WTG đơn chiếc trên lộ 472 .......................... 86

Hình 3. 17 Mô phỏng chất lƣợng điện áp trạng thái thứ nhất ....................................... 87

Hình 3. 18 Mô phỏng chất lƣợng điện áp trạng thái thứ hai ......................................... 88

Hình 3. 19 Vị trí thiết lập nguồn WTG nhóm ............................................................... 89 Hình 3. 20 Mô phỏng các WTG nhóm phát công suất với trạng thái gió ngẫu nhiên .. 90

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1. 1 Tổng độ méo biên độ sóng hài ...................................................................... 13

Bảng 1. 2 Độ nhấp nháy điện áp .................................................................................... 14

Bảng 1. 5 Thông số phụ tải lộ 472 TP. Lạng Sơn ......................................................... 19 Bảng 1. 6 Thông số đƣờng dây lộ 472 thành phố Lạng Sơn ......................................... 21

Bảng 1. 7 Thông số máy biến áp lộ 472 thành phố Lạng Sơn ...................................... 23

Bảng 2. 1 Kiểu loại WTG trong ETAP ......................................................................... 50

Bảng 3. 1 Dữ liệu phụ tải cực đại Smax lộ 472 ............................................................ 54

Bảng 3. 2 Dữ liệu kết quả mô phỏng phân bố công suất trên đƣờng dây ..................... 61

Bảng 3. 3 Dữ liệu kết quả mô phỏng tính điện áp bus-tải ............................................. 63

Bảng 3. 4 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất và thổn thất công suất ..................... 64 Bảng 3. 5 Dữ liệu kết quả mô phỏng phân bố công suất trên đƣờng dây ..................... 69

Bảng 3. 6 Dữ liệu kết quả mô phỏng tính điện áp bus-tải ............................................. 71

Bảng 3. 7 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất và thổn thất công suất ..................... 73

Bảng 3. 8 dữ liệu kết quả giải tích phân bố dòng điện lộ 472 chế độ vận hành 2a ....... 75

Bảng 3. 9 Dữ liệu kết quả phân bố công suất/dòng điện trên đƣờng dây lộ 472 .......... 79

Bảng 3. 10 Dữ liệu kết quả phân bố công suất và điện áp bus-tải lộ 472 ..................... 81

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

OTI

Operation Technology, Inc

EHV & HV

Extra High Voltage/ High Voltage Siêu cao áp/cao áp

FACTS

Flexible AC Transmission

Truyền tải điện xoay chiều

linh hoạt

HVDC

High Voltage Direct Current Transmission

Truyền tải điện cao áp một chiều

CSTD (P)

Active Power

Công suất tác dụng

CSPK (Q)

Reaction Power

Công suất phản kháng

Alternating Current

Điện xoay chiều

Direct Current

Điện một chiều

Switching

Chuyển mạch (cầu dao)

Gred-PhotoVotage Array

Nguồn lai Lƣới – Pin quang điện

G-PVA

PhotoVotage Array

Nguồn pin quang điện

PVA

Small Hydro Power station

Trạm thủy điện nhỏ

SHP

Wind Turbine Genertor

Máy phát điện turbine gió

WTG

Doubly Fed Induction Renerator Máy phát điện nguồn kép

DFIG

vii

MỞ ĐẦU

1. Giới thiệu chung:

Hệ thống điện Việt Nam nói chung và lƣới điện tại các tỉnh miền núi nói riêng

đƣợc xây dựng và phát triển từng bƣớc qua các nhiều giai đoạn nên tồn tại nhiều bất cập. Trong đó, có nhiều đƣờng dây 22 kV cung cấp cho các trạm biến biến áp phân bố

rải rác trải dài trên một phạm vi lớn hàng trăm km, đặc điểm phụ tải có tính chất không ổn định. Trong quá trình cải tạo phát triển, các nguồn phân tán sử dụng năng lƣợng tái

tạo đƣợc bổ sung trong lƣới điện phân phối đã làm cho cấu trúc lƣới ban đầu trở nên

lỗi thời, phát sinh nhiều bất cập, ví dụ:

- Cấu trúc lƣới, và chủng loại, tiết diện dây dẫn một vài đoạn bất hợp lý.

- Hạn chế tính năng làm việc, bảo vệ của các thiết bị điện.

- Khó khăn trong lựa chọn phƣơng thức vận hành lƣới điện.

- Chất lƣợng điện năng thấp do điện áp thay đổi tăng, giảm phụ thuộc vào thuỷ

điện nhỏ kết nối lƣới.

- Tổn thất điện năng trên lƣới điện lớn.

Trong bối cảnh này, những lƣới điện trung thế thuộc địa bàn miền núi nói chung

và cụ thể là lƣới điện 22 kV Lộ 472 thành phố Lạng Sơn cần thiết phải đƣợc kiểm soát

bằng những phần mềm chuyên dụng, ví dụ nhƣ POWERWORLD, PSS-ADEPT,... hay

ETAP. Thông qua đó để có thể đề xuất đƣợc những giải pháp tốt nhất cho các phƣơng

án vận hành, khảo sát nhiều ứng dụng khác nhau cho hoạt động chuyên môn cả về lý

thuyết và thực tiễn.

2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực trạng vận hành lƣới điện 22 kV Lộ 472 thành phố Lạng Sơn;

khảo sát các phƣơng án vận hành khác nhau, trạng thái vận hành khác nhau về thông số nguồn (TBA trung gian), thông số phụ tải, cấu trúc mạch vòng, vận hành phân cấp tụ bù, các nguồn phân tán...Trên cơ sở đó phát hiện những ƣu nhƣợc điểm, những tồn tại, bất cập của lƣới điện hiện tại. Từ đó đề xuất giải pháp khắc phục.

3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Về lý thuyết:

- Học viên sử dụng đƣợc phần mềm chuyên dụng ETAP cho học tập, nghiên

cứu và ứng dụng trong công tác chuyên môn, nghiệp vụ.

- Mô hình hóa mô phỏng đƣợc đối tƣợng nghiên cứu là lƣới điện 22 kV Lộ 472

thành phố Lạng Sơn làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên môn chuyên ngành.

Về thực tiễn:

- Đề xuất đƣợc các giải pháp nâng cao chất lƣợng điện áp và độ tin cậy cho Lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn. Đặc biệt là đối với các nguồn phân tán (DG)

kết nối lƣới.

- Cung cấp dữ liệu cho quy hoạch phát triển lƣới trong tƣơng lai, đồng thời có

áp dụng nguồn phân tán khác.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu: - Khảo sát, thu thập số liệu thực tế.

- Sử dụng phần mềm mô phỏng hiện đại (ETAP).

- Phân tích cơ sở lý thuyết áp dụng cho đối tƣợng thực tế .

- Công cụ nghiên cứu, tính toán, mô phỏng có độ tin cậy cao.

- Đánh giá nêu bật đƣợc những đóng góp của đề tài, giá trị khoa học và thực

tiễn đạt đƣợc.

5. Kết cấu luận văn:

Tổng thể luận văn gồm các chƣơng sau:

Chƣơng 1. Tổng quan về hệ thống điện và lƣới điện 22 kV Lạng Sơn

Chƣơng 2. Công cụ toán học và phần mềm ứng dụng.

Chƣơng 3. Mô phỏng giải tích lƣới và giải pháp nâng cao độ tin cậy và chất

lƣợng điện áp Lộ 472.

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhƣng do điều kiện thời gian và giới hạn phạm vi

nghiên cứu của một luận văn cao học, nên những kết quả đạt đƣợc và sự trình bày còn hạn chế. Kính mong nhận đƣợc đóng góp của mọi ngƣời quan tâm, đặc biệt là của Hội đồng bảo vệ luận văn tốt nghiệp thạc sỹ. Để hoàn thành đƣợc bản luận văn này, Học viên và ngƣời hƣớng dẫn xin cám ơn sự giúp đỡ đặc biệt của thầy cô khoa Điện, phòng

Đào tạo trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Công ty điện lực Lạng Sơn và Điện lực Lạng Sơn, cám ơn các tác giả của tài liệu tham khảo và cám ơn OTI đã cung cấp một công cụ đắc hiệu là phần mềm ETAP cho áp dụng trong trong luận văn.

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN

VÀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 kV THÀNH PHỐ LẠNG SƠN

1.1 Cấu trúc tổng quát của một hệ thống điện quốc gia

Điện năng là một dạng năng lƣợng đặc biệt và rất phổ biến hiện nay, điện năng có rất nhiều ƣu điểm hơn hẳn so với các dạng năng lƣợng khác nhƣ: dễ dàng chuyển

hóa thành các dạng năng lƣợng khác với hiệu suất cao (cơ năng, nhiệt năng, hoá năng,

quang năng...). Điện năng đƣợc sản xuất ra từ các nhà máy điện hay các trạm phát điện

theo nhiều công nghệ khác nhau. Quá trình sản xuất và sử dụng điện năng của bất kể

quốc gia nào trên thế giới cũng đề đƣợc thực hiện bởi một hệ thống điện. Tham khảo

trên Hình 1. 1 Mô hình cấu trúc hệ thống điện hoàn chỉnh đƣợc áp dụng tại nhiều nƣớc

phát triển trên thế giới.

Hình 1. 1 Mô hình cấu trúc hệ thống điện hoàn chỉnh

Trong đó bao gồm các hạng mục chính : sản xuất, truyển tải đến phân phối và tiêu thụ điện, [1] [2] [3] . Hoạt động của hệ thống điện có một số đặc điểm chính sau

đây:

- Điện năng sản xuất ra nói chung, tại mọi thời điểm luôn phải bảo đảm cân bằng

giữa lƣợng điện năng sản xuất ra với lƣợng điện năng tiêu thụ, tích trữ và điện năng tổn thất trên các thiết bị truyền tải và phân phối điện.

- Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh. Ví dụ: sóng điện từ hay sóng sét lan

truyền trên đƣờng dây với tốc độ rất lớn xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300.000 km /s), thời

gian đóng cắt mạch điện, thời gian tác động của các bảo vệ thƣờng xẩy ra dƣới 0,5s.

- Hoạt động điện lực có liên quan chặt chẽ đến nhiều kĩnh vực xã hội và kinh tế

quốc dân khác nhƣ: Luyện kim, hoá chất, khai thác mỏ, cơ khí, công nghiệp nhẹ, đô

thị và dân dụng,...

Một hệ thống điện quốc gia bao gồm rất nhiều các phần tử đƣợc kết nối với nhau

theo nguyên lý của một mạch điện dựa trên cơ sở đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế.

Tƣơng ứng sơ đồ cấu trúc khối trên hình 1.1 [4] [2],

Để tiện lợi cho việc quản trị các hoạt động điện lực, cấu trúc của một hệ thống

điện thƣờng đƣợc chia thành 03 khối chính nhƣ mô tả trên Hình 1. 2

Hình 1. 2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điện

1.1.1 Khối 1 - Các nhà máy điện Khối các nhà máy điện đƣợc phân biệt thành hai loại. Thứ nhất đó là các nhà

máy điện công suất lớn bao gồm các trung tâm sản xuất điện lớn, các nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân, trạm thủy điện công suất lớn (Pđm ≥ 30 MW). Thứ hai đó là các nguồn điện phân tán công suất nhỏ (Pđm  30 MW).

1.1.2 Khối 2 - Hệ thống truyền tải

Hệ thống truyền tải (Transmission, Subtransmisstion), đó là hệ thống các trạm biến áp và các đƣờng dây tải điện có nhiệm vụ chính là truyền tải công suất giữa các

trạm biến áp, không trực tiếp kết nối với phụ tải tiêu thụ điện. Trong khối này lại đƣợc

chia thành hai khối con, đó là [5], [1]:

- Khối truyền tải siêu cao áp (EHV transmission): bao gồm hệ thống các trạm biến áp và đƣờng dây có điện áp xoay chiều định mức Uđm ≥ 220 kV. Một số nƣớc tân tiến có sử dụng đƣờng dây truyền tải siêu cao áp một chiều HVDC.

- Khối truyền tải cao áp (HV transmission): bao gồm hệ thống các trạm biến áp

và đƣờng dây có điện áp xoay chiều định mức 22 kV ≤ Uđm ≤ 110 kV.

1.1.3 Khối 3 - Hệ thống điện phân phối (Electric distribution system):

1.1.3.1 Cấu trúc hệ thống điện phân phối:

Trƣớc đây ở Việt Nam, phạm vi của hệ thống phân phối điện chỉ bao gồm các

trạm biến áp và đƣờng dây đƣợc tính từ phía thứ cấp trạm biến áp 110 kV trở về đến

các phụ tải tiêu thụ điện. Ngày nay, kể từ 01/11/2018, EVN đã có quy định mới: hệ

thống phân phối điện đƣợc mở rộng thêm về phía cao áp đến thứ cấp của trạm biến áp 220 kV. Đây là một bƣớc tiến bộ có tính Hội nhập quốc tế. Trên cơ sở mô hình tổng

quát của hệ thống điện quốc gia hình 1.1 và hình 1.2, cấu trúc một hệ thống phân phối

điện có thể đƣợc biểu diễn dƣới dạng sơ đồ một sợi nhƣ trên hình 1.4

Hình 1. 3 Sơ đồ nguyên lý một sợi hệ thống điện phân phối

Theo cấu trúc này, hệ thống phân phối điện có thể đƣợc phân chia thành các hệ

thống phân phối con dựa trên điện áp định mức làm căn cứ:

- Hệ thống phân phối điện cao thế 110 kV (High Voltage): bao gồm toàn bộ đƣờng dây và các trạm biến áp 110 kV đóng vai trò trung gian (Sup transmision line) hay (Transmision line) để cung cấp điện cho các trạm biến áp khu vực (Zone

Suptation). Đối với các phụ tải lớn nhƣ các nhà máy lớn hay các khu công nghiệp có sức tiêu thụ điện cao, có thể đƣợc kết nối trực tiếp với hệ thống truyền tải con 110 kV.

- Hệ thống phân phối điện trung thế (Middle Voltage): bao gồm hệ thống các đƣờng dây trung thế (22 kV, 22 kV) và các trạm biến áp phân phối hạ áp cung cấp

điện cho lƣới điện phân phối hạ thế (Low voltage).

- Hệ thống phân phối điện hạ thế thế (Low Voltage): bao gồm hệ thống các trạm biến áp phân phối và đƣờng dây hạ thế (0,4 kV) cung cấp cho các phụ tải là điểm cuối cùng của hệ thống điện.

1.2.3.2 Các dạng nguồn điện công suất nhỏ trong hệ thống điện phân phối: Hiện nay, trong lƣới điện phân phối không chỉ có một loại nguồn cung cấp từ

phía lƣới điện quốc gia mà còn có thêm các nguồn phân tán. Chính vì vậy cấu trúc lƣới

đƣợc thay đổi căn bản, phân bố công suất không chỉ theo một hƣớng (one way) nhƣ

trƣớc đây mà là nhiều hƣớng, thậm chí luôn thay đổi cả về độ lớn và hƣớng công suất.  Nguồn điện chính: nguồn điện chính cung cấp điện cho lƣới cho lƣới điện phân phối đƣợc chỉ định từ lƣới điện quốc gia đƣợc quy đổi về cấp điện áp trung thế

cao nhất của lƣới điện đó. Trên sơ đồ nguyên lý một sợi (one line diagram) nguồn có

thể đƣợc biểu diễn bởi một thanh cái (Bus).

Các thông số cơ bản của nguồn bao gồm: - Cấp điện áp định mức Uđm (kV): 110 kV, 35 kV hay 22 kV - Công suất ngắn mạch SNM (MVA): 400 MVA - Tỷ số X/R

Một hệ thống điện phân phối có thể bao gồm một hoặc hai nguồn chính tùy theo

cấp độ tin cậy cần thiết. Trong thực tế đó là các trạm biến áp trung gian biến đổi từ cấp

điện áp 110 kV hoặc 220 kV xuống cấp điện áp phân phối.

 Nguồn điện phân tán (DG): trong lƣới điện phân phối còn có các nguồn phân

tán khác, điển hình là:

1- Nguồn máy phát turbine gió (PVA): đó là các tổ hợp máy phát turbine gió kết hợp với Inverter DC/AC và máy biến áp tạo ra một nguồn cung cấp điện kết nối

với lƣới điện phân phối. 2- Nguồn thủy điện nhỏ (SHP): đó là SHP địa phƣơng kết nối trực tiếp với lƣới điện phân phối. 3- Nguồn máy phát điện gió (WTG): đó là turbine gió công suất nhỏ, có thể là đơn chiếc hay tổ hợp nhiều chiếc (Wind Farm) kết nối với lƣới điện phân phối. 4- Nguồn máy phát diesel: loại nguồn này chủ yếu đóng vai trò dự phòng và không thể thiếu đƣợc đối với các hộ dùng điện đòi hỏi cao về chất lƣợng điện

năng cung cấp nhƣ: những nhà máy hay phân xƣởng sản xuất áp dụng công nghệ hiện đại, khách sạn, bệnh viện , nhà cao tầng,VV. 5- Nguồn kho điện (battery) kết hợp với biến tần DC/AC/DC: Loại nguồn này cũng đang đƣợc khuyến khích phát triển với vai trò nguồn dự phòng hoặc ứng

dụng cho các giải pháp điều phối năng lƣợng hữu ích.

1.1.3.2 Phân loại thiết bị dùng điện trong hệ thống phân phối điện:

Điện năng là động lực chính của các hoạt động sản xuất và đời sống sinh hoạt

của con ngƣời nên các thiết bị dùng điện là rất đa dạng, phong phú, chúng có thể phân

loại theo nhiều cách nhƣ sau:

 Phân loại theo điện áp định mức của thiết bị:

- Các thiết bị hạ áp là các thiết bị điện có điện áp định mức Uđm < 1000V.

- Các thiết bị điện cao áp là các thiết bị điện có điện áp định mức Uđm > 1000V.

Các thiết bị có công suất lớn, Pđm > 100kW thƣờng đƣợc chế tạo với cấp điện áp

cao Uđm > 1000V.

 Phân loại theo theo tần số:

- Thiết bị điện có tần số công nghiệp (50Hz).

- Thiết bị điện có tần số khác tần số công nghiệp.

Hiện nay ở ta các nguồn điện 3 pha đều sử dụng tần số công nghiệp 50Hz. Đối

với các thiết bị có tần số khác tần số công nghiệp thì thƣờng có thiết bị biến đổi kèm

theo. Vì vậy, đối với cung cấp điện thì ta coi bộ biến đổi nhƣ một thiết bị dùng điện

xoay chiều tần số công nghiệp bình thƣờng và việc tính toán cung cấp điện cho thiết bị

tần số khác tần số công nghiệp đƣợc quy về việc tính toán cung cấp điện cho thiết bị biến đổi.

 Phân loại theo nguồn cung cấp:

- Thiết bị điện xoay chiều ba pha và một pha.

- Thiết bị điện một chiều.

 Phân loại theo chế độ làm việc:

- Thiết bị điện làm việc theo chế độ dài hạn.

- Thiết bị điện làm việc theo chế độ ngắn hạn.

- Thiết bị điện làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại.

 Phân loại theo vị trí lắp đặt:

- Thiết bị điện lắp đặt cố định, di động.

- Thiết bị điện lắp đặt trong nhà, ngoài trời.

- Thiết bị điện lắp đặt ở những điều kiện đặc biệt nhƣ nóng, ẩm, bụi, có hơi và

khí ăn mòn, có khí và bụi nổ.

1.2.3.4 Những hộ phụ tải điện điển hình và yêu cầu cung cấp điện :

Tùy theo công nghệ hay mục đích sử dụng, mỗi loại thiết bị dùng điện phải có

những tính năng đảm bảo đáp ứng đƣợc những yêu cầu đặt ra. Vì thế chúng đòi hỏi phải đƣợc cung cấp điện một cách phù hợp, thỏa mãn các tiêu chuẩn quy định chung

và quy định riêng cho những trƣờng hợp đặc biệt. Sơ bộ, các thiết bị dùng điện đƣợc

phân loại nhƣ sau :

Các thiết bị dùng điện đều có thể gọi chung là phụ tải điện hay hộ phụ tải. Khái

niệm về hộ phụ tải có tính chất tƣơng đối, một hộ phụ tải có thể là một máy, một nhóm

máy hay một phân xƣởng, nhà máy xí nghiệp, các căn hộ, dẫy phố hay nhà cao

tầng,VV. Đôi khi, một thiết bị cũng có thể đƣợc coi nhƣ một hộ phụ tải. Trong thực tế,

hộ phụ tải thƣờng đƣợc nhóm (grouping) theo đặc điểm của thiết bị dùng điện hay

nhóm theo vị trí, khu vực,VV.

 Hộ phụ tải dạng nhà máy xí nghiệp công nghiệp:

Đối với nhà máy, xí nghiệp công nghiệp có quy mô nhỏ có thể chỉ thiết lập một

trạm biến áp phân phối. Trong khi đó một xí nghiệp công nghiệp lớn, có nhiều phân

xƣởng sản xuất, mỗi phân xƣởng có thể đƣợc cung cấp điện bởi một hay nhiều trạm

biến áp phân phối.

Trong một phân xƣởng bao gồm nhiều máy sản xuất thƣờng đƣợc chia thành

nhiều nhóm máy. Mỗi nhóm máy đƣợc cung cấp điện bởi một tủ điện (tủ động lực), các tủ động lực đƣợc cung cấp điện bởi một tủ điện tổng (tủ phân phối trung gian).

Các máy sản xuất (thiết bị điện) trong phân xƣởng gồm những loại chính sau:

 Máy sản xuất dùng động cơ điện : Động cơ điện là thiết bị chiếm hơn 70% tổng các thiết bị sử dụng điện trong công

nghiệp, chúng có nhiều kiểu loại khác nhau :

- Động cơ công suất lớn : là các động cơ xoay chiều 3 pha làm việc dài hạn.

- Động cơ công suất vừa và nhỏ : bao gồm cả các động cơ xoay chiều 3 pha và

động cơ một chiều.

 Lò điện và các loại thiết bị gia công nhiệt khác :

Trong công nghiệp thƣờng dùng các loại lò điện sau đây: Lò điện trở, lò cảm

ứng, lò hồ quang, lò hỗn hợp (hồ quang - điện trở).

- Lò điện trở: Lò điện trở có hai loại: đốt nóng trực tiếp và gián tiếp. Công suất của lò có thể từ hàng trăm đến hàng ngàn kW, điện áp định mức thƣờng nhỏ hơn

1000V, tần số 50 Hz dùng điện 1 pha hoặc 3 pha. Hệ số công suất của loại lò đốt nóng gián tiếp phần lớn bằng 1.

- Lò cảm ứng: Lò cảm ứng có 2 loại: Loại lò có lõi thép thƣờng dùng dòng điện

xoay chiều tần số 50Hz, điện áp (220380) V. Công suất có thể đạt tới 2000kVA, hệ

số công suất khoảng (0,20,8), thƣờng đƣợc dùng để luyện kim loại màu. Loại lò

không có lõi thép cũng dùng nguồn điện nhƣ trên hoặc dùng nguồn điện có tần số cao

hơn khoảng (5001000) Hz. Công suất có thể đạt tới 4500kVA, hệ số công suất rất

thấp khoảng (0,050,25), thƣờng dùng để luyện thép đặc biệt hoặc kim loại màu.

- Lò hồ quang: Lò hồ quang có hai loại: Đốt nóng trực tiếp và gián tiếp. Đƣợc cung cấp từ nguồn điện cao áp qua máy biến áp hạ áp. Lò hồ quang ba pha công suất có

thể đạt tới 4500kVA, hệ số công suất khoảng (0,80,9). Trong quá trình vận hành thƣờng

xẩy ra tình trạng ngắn mạch làm việc khi nguyên liệu chạm vào điện cực. Dòng điện ngắn

mạch làm việc có thể lên tới (2,53,5) lần dòng điện định mức của lò. Đây là đặc điểm hết

sức lƣu ý cho thiết kế trạm biến áp phân xƣởng và trạm biến áp trung gian.

- Máy hàn điện: Có nhiều cách phân loại máy hàn điện. Theo nguồn cung cấp thƣờng chia ra loại máy hàn dùng dòng điện xoay chiều và loại máy hàn dùng dòng

điện một chiều. Theo nguyên lý hàn chia ra loại hàn hồ quang và loại hàn tiếp xúc.

Theo cách làm việc chia ra loại máy hàn tay và máy hàn tự động. Máy hàn điện một

chiều thƣờng là một tổ máy gồm động cơ ba pha xoay chiều quay máy phát điện một

chiều. Hệ số công suất lúc làm việc định mức là (0,70,8), lúc không tải khoảng 0,4.

Máy hàn điện xoay chiều thƣờng là các máy biến áp hàn một pha, tần số 50 Hz, làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại. Hệ số công suất của máy hàn hồ quang là

(0,330,45), của máy hàn tiếp xúc là (0,40,7). Điện áp cung cấp cho chúng thƣờng là

380/220V. Đặc biệt, có máy hàn cao tần trong các dây truyền sản xuất ống thép có công suất lớn và rất lớn hàng trăm kW đến hàng nghìn kW là một tổ hớp các thiết bị gồm máy biến áp chỉnh lƣu, bộ biến đổi AC/DC, bộ tạo dao động tần số cao (150 –

600)MHz và máy biến áp xung.

 Phụ tải đô thị, dân sinh:

Phụ tải đô thị đƣợc kể đến là các thiết bị dùng điện trong văn phòng công sở,

trong căn hộ dân sinh nhƣ các máy điều hòa không khí, tủ lạnh, bình gia nhiệt, bếp điện, máy tính, máy in, đèn chiếu sáng,VV. Các thiết bị này có công suất nhỏ từ vài

chục W đến và KW. Cá biệt cũng có thiết bị công suất lớn hơn đến vài chục kW. Mặc

dù vậy, đối với các nhà cao tầng thì tổng phụ tải của cả tòa nhà cũng rất lớn, đến hàng

MW, hay những dãy phố cũng vậy. Việc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải dạng này phải đƣợc nghiên cứu cụ thể, đáp ứng đƣợc những yêu cầu theo từng trƣờng hợp trong

thực tế.

 Kho lƣu trữ điện :

Ngày nay, trong xu hƣớng thông minh hóa đô thị và lƣới điện phân phối, các kho

lƣu trữ điện đƣợc phát triển mạnh. Đó là các trạm biến đổi AC/DC/AC phục vụ cho

nhiều mục đích khác nhau nhƣ: Nạp điện cho các kho Batteries nhằm cải thiện đồ thị

phụ tải ngày, nạp điện cho các tụ điện thƣơng mại phân phối cho các hộ dân cƣ dùng điện máy phát turbine gió, trạm cấp năng lƣợng các phƣơng tiện giao thông dùng điện

một chiều. Các phụ tải dạng này có công suất từ một vài kW đến hàng MW. Năm

2018, hãng Tesla đã xây dựng trạm nạp điện cho Ôtô có công suất đến 3MW tại

Califonia - Hoa Kỳ và tại Thƣợng Hải - Trung Quốc.

1.2 Một số yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện phân phối

Để đánh giá chất lƣợng điện năng trong cung cấp cho các hộ tiêu thụ, các cấp quản

lý ngành điện áp dụng các chỉ tiêu cơ bản dựa trên tiêu chuẩn IEC và TCVN quy định,

[6]. Cụ thể, trong phạm vi đề tài này quan tâm đến đến một số chỉ tiêu cơ bản sau đây:

 Một số quy định hành chính :  Đơn vị truyền tải điện: là đơn vị điện lực đƣợc cấp phép hoạt động điện lực trong lĩnh vực truyền tải điện, có trách nhiệm quản lý vận hành lƣới điện truyền tải

quốc gia.

 Hệ thống điện phân phối: là hệ thống điện bao gồm lƣới điện phân phối và các

nhà máy điện đấu nối vào lƣới điện phân phối.

 Lƣới điện phân phối: là phần lƣới điện bao gồm các đƣờng dây và trạm điện

có cấp điện áp đến 110 kV.

 Lƣới điện truyền tải: là phần lƣới điện bao gồm các đƣờng dây và trạm điện có

cấp điện áp trên 110 kV.

 Ngày điển hình: là ngày đƣợc chọn có chế độ tiêu thụ điện điển hình của phụ tải điện theo Quy định nội dung, phƣơng pháp, trình tự và thủ tục nghiên cứu phụ tải

điện do Bộ Công Thƣơng ban hành. Ngày điển hình bao gồm ngày điển hình của ngày làm việc, ngày cuối tuần, ngày lễ (nếu có) cho năm, tháng và tuần.

 Sóng hài: là sóng điện áp và dòng điện hình sin có tần số là bội số của tần số

cơ bản.

 Tiêu chuẩn IEC: là tiêu chuẩn về kỹ thuật điện do Ủy ban Kỹ thuật điện quốc

tế ban hành.

 Trạm điện: là trạm biến áp, trạm cắt hoặc trạm bù.

 Trung tâm điều khiển: là trung tâm đƣợc trang bị hệ thống cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin, viễn thông để có thể giám sát, điều khiển từ xa một nhóm nhà máy

điện, nhóm trạm điện hoặc các thiết bị đóng cắt trên lƣới điện

 Một số quy định về kỹ thuật :  Tần số :

Tần số danh định trong hệ thống điện quốc gia là 50 Hz. Trong điều kiện bình thƣờng,

tần số hệ thống điện đƣợc dao động trong phạm vi ± 0,2 Hz so với tần số danh định.

Trƣờng hợp hệ thống điện chƣa ổn định, tần số hệ thống điện đƣợc dao động trong

phạm vi ± 0,5 Hz so với tần số danh định.

 Điện áp :

- Các cấp điện áp danh định trong hệ thống điện phân phối bao gồm: 110 kV; 22

kV; 22 kV; 15 kV; 10 kV; 0,6 kV và 0,4 kV.

- Trong chế độ vận hành bình thƣờng điện áp vận hành cho phép tại điểm đấu nối

đƣợc phép dao động so với điện áp danh định nhƣ sau:

a) Tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện là ± 05 %;

b) Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là + 10% và - 05 %;

- 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 hƣởng trực tiếp do sự cố trong khoảng + 05 % và - 10 % so với điện áp danh định.

- 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.

- Trƣờng hợp khách hàng sử dụng lƣới điện phân phối có yêu cầu chất lƣợng điện áp cao hơn so với quy định tại Khoản 2 Điều này, khách hàng sử dụng lƣới điện phân

phối có thể thỏa thuận với Đơn vị phân phối điện hoặc Đơn vị phân phối và bán lẻ điện.

 Cân bằng pha:

Trong chế độ làm việc bình thƣờng, thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha

không vƣợt quá 03 % điện áp danh định đối với cấp điện áp 110 kV hoặc 05 % điện áp danh định đối với cấp điện áp trung áp và hạ áp.

 Sóng hài điện áp:

Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp (THD) là tỷ lệ giữa giá trị hiệu dụng của

sóng hài điện áp với giá trị hiệu dụng của điện áp bậc cơ bản (theo đơn vị %), đƣợc

tính theo công thức sau:

Trong đó:

a) THD: Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp;

b) Vi: Giá trị hiệu dụng của sóng hài điện áp bậc i và N là bậc cao nhất của sóng

hài cần đánh giá;

c) V1: Giá trị hiệu dụng của của điện áp tại bậc cơ bản (tần số 50 Hz).

Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp tại mọi điểm đấu nối không đƣợc vƣợt quá giới hạn quy định trong bảng 1.1 nhƣ sau:

Bảng 1. 1 Tổng độ méo biên độ sóng hài

Cấp điện áp

Tổng biến dạng sóng hài

Biến dạng riêng lẻ

110 kV

3,0 %

1,5 %

Trung và hạ áp

6,5 %

3,0 %

Cho phép đỉnh nhọn điện áp bất thƣờng trên lƣới điện phân phối trong thời gian ngắn vƣợt quá tổng mức biến dạng sóng hài quy định tại Khoản 2 Điều này nhƣng không

đƣợc gây hƣ hỏng thiết bị của lƣới điện phân phối.

 Nhấp nháy điện áp:

- Trong điều kiện vận hành bình thƣờng, mức nhấp nháy điện áp tại mọi điểm

đấu nối không đƣợc vƣợt quá giới hạn quy định trong bảng 1.2 nhƣ sau:

Bảng 1. 2 Độ nhấp nháy điện áp

Cấp điện áp

Mức nhấp nháy cho phép

Pst95% = 0,80

110 kV

Plt95% = 0,60

Pst95% = 1,00

Trung áp

Plt95% = 0,80

Pst95% = 1,00

Hạ áp

Plt95% = 0,80

Trong đó:

- Mức nhấp nháy điện áp ngắn hạn (Pst) là giá trị đo đƣợc trong khoảng thời gian 10 phút bằng thiết bị đo tiêu chuẩn theo IEC868. Pst95% là ngƣỡng giá trị của Pst sao

cho trong khoảng 95 % thời gian đo (ít nhất một tuần) và 95 % số vị trí đo Pst không

vƣợt quá giá trị này;

- Mức nhấp nháy điện áp dài hạn (Plt) đƣợc tính từ 12 kết quả đo Pst liên tiếp

(trong khoảng thời gian 02 giờ), theo công thức:

- Plt 95% là ngƣỡng giá trị của Plt sao cho trong khoảng 95 % thời gian đo (ít nhất

01 tuần) và 95 % số vị trí đo Plt không vƣợt quá giá trị này.

- Tại điểm đấu nối trung và hạ áp, mức nhấp nháy ngắn hạn (Pst) không đƣợc vƣợt quá 0,9 và mức nhấp nháy dài hạn (Plt) không đƣợc vƣợt quá 0,7 theo tiêu chuẩn

IEC1000-3-7.

 Các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối:

a) Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lƣới điện phân phối (System

Average Interruption Duration Index - SAIDI);

b) Chỉ số về số lần mất điện trung bình của lƣới điện phân phối (System Average

Interruption Frequency Index - SAIFI);

c) Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lƣới điện phân phối

(Momentary Average Interruption Frequency Index - MAIFI).

 Các chỉ số về độ tin cậy của lưới điện phân phối được tính toán như sau:

a) SAIDI đƣợc tính bằng tổng số thời gian mất điện kéo dài trên 05 phút của Khách

hàng sử dụng điện và Đơn vị phân phối và bán lẻ điện mua điện của Đơn vị phân phối

điện chia cho tổng số Khách hàng sử dụng điện và Đơn vị phân phối và bán lẻ điện

mua điện của Đơn vị phân phối điện, xác định theo công thức sau:

Trong đó:

- Ti: Thời gian mất điện lần thứ i trong tháng t (chỉ xét các lần mất điện có thời

gian kéo dài trên 05 phút);

- Ki: Tổng số Khách hàng sử dụng điện và các Đơn vị phân phối và bán lẻ điện mua điện của Đơn vị phân phối điện bị ảnh hƣởng bởi lần mất điện thứ i trong tháng t;

- n: Tổng số lần mất điện kéo dài trên 05 phút trong tháng t thuộc phạm vi cung

cấp điện của Đơn vị phân phối điện;

- Kt: Tổng số Khách hàng sử dụng điện và các Đơn vị phân phối và bán lẻ điện

mua điện của Đơn vị phân phối điện trong tháng t;

- SAIDIt (phút): Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lƣới điện phân phối

trong tháng t;

- SAIDIy (phút): Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lƣới điện phân phối

trong năm y.

b) SAIFI đƣợc tính bằng tổng số lƣợt Khách hàng sử dụng điện và Đơn vị phân

phối và bán lẻ điện mua điện của Đơn vị phân phối điện bị mất điện kéo dài trên 05

phút chia cho tổng số Khách hàng sử dụng điện và Đơn vị phân phối và bán lẻ điện mua điện của Đơn vị phân phối điện, xác định theo công thức sau:

Trong đó:

- n: Tổng số lần mất điện kéo dài trên 05 phút trong tháng t thuộc phạm vi cung

cấp điện của Đơn vị phân phối điện;

- Kt: Tổng số Khách hàng sử dụng điện và các Đơn vị phân phối và bán lẻ điện

mua điện của Đơn vị phân phối điện trong tháng t;

- SAIFIt: Chỉ số về số lần mất điện trung bình của lƣới điện phân phối trong

tháng t;

- SAIFIy: Chỉ số về số lần mất điện trung bình của lƣới điện phân phối trong năm.

c) MAIFI đƣợc tính bằng tổng số lƣợt Khách hàng sử dụng điện và Đơn vị phân

phối và bán lẻ điện mua điện của Đơn vị phân phối điện bị mất điện thoáng qua (thời

gian mất điện kéo dài từ 05 phút trở xuống) chia cho tổng số Khách hàng sử dụng điện

và Đơn vị phân phối và bán lẻ điện mua điện của Đơn vị phân phối điện, xác định theo

công thức sau:

Trong đó:

- n: Tổng số lần mất điện thoáng qua trong tháng t thuộc phạm vi cung cấp điện

của Đơn vị phân phối điện;

- Ki: Tổng số Khách hàng sử dụng điện và các Đơn vị phân phối và bán lẻ điện mua điện của Đơn vị phân phối điện bị ảnh hƣởng bởi lần mất điện thoáng qua thứ i

trong tháng t;

- Kt: Tổng số Khách hàng sử dụng điện và các Đơn vị phân phối và bán lẻ điện

mua điện của Đơn vị phân phối điện trong tháng t;

- MAIFIt: Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lƣới điện phân

phối trong tháng t;

- MAIFIy: Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lƣới điện phân

phối trong năm y.

 Các bộ chỉ số độ tin cậy cung cấp điện:

- Độ tin cậy cung cấp điện đƣợc thống kê và đánh giá qua hai bộ chỉ số bao gồm “Độ tin cậy cung cấp điện toàn phần” và “Độ tin cậy cung cấp điện của lƣới điện phân

phối”. Mỗi bộ chỉ số độ tin cậy cung cấp điện bao gồm 03 chỉ số SAIDI, SAIFI và

MAIFI đƣợc xác định theo quy định tại Điều 12 Thông tƣ Số 39_TT_BCT_2015.

- Bộ chỉ số “Độ tin cậy cung cấp điện toàn phần” đƣợc sử dụng để đánh giá chất lƣợng cung cấp điện cho khách hàng mua điện của Đơn vị phân phối điện và đƣợc tính

toán theo quy định tại Điều 12 Thông tƣ Số 39_TT_BCT_2015 khi không xét các

trƣờng hợp ngừng cung cấp điện do các nguyên nhân sau:

a) Khách hàng sử dụng lƣới điện phân phối đề nghị cắt điện;

b) Thiết bị của Khách hàng sử dụng lƣới điện phân phối không đáp ứng các yêu

cầu kỹ thuật, an toàn điện để đƣợc khôi phục cung cấp điện;

c) Do sự cố thiết bị của Khách hàng sử dụng lƣới điện phân phối;

d) Do các sự kiện bất khả kháng, ngoài khả năng kiểm soát của Đơn vị phân phối điện hoặc do Khách hàng sử dụng lƣới điện phân phối điện vi phạm quy định của pháp

luật theo Quy định điều kiện, trình tự ngừng, giảm mức cung cấp điện do Bộ Công

Thƣơng ban hành.

- Bộ chỉ số “Độ tin cậy cung cấp điện của lƣới điện phân phối” là một trong các chỉ tiêu đƣợc sử dụng để đánh giá hiệu quả hoạt động của Đơn vị phân phối điện đƣợc

tính toán theo quy định tại Điều 12 Thông tƣ Số 39_TT_BCT_2015 khi không xét các

trƣờng hợp ngừng cung cấp điện do các nguyên nhân sau:

a) Các trƣờng hợp đƣợc quy định tại Khoản 2 Điều này;

b) Do mất điện từ hệ thống điện truyền tải;

c) Sa thải phụ tải theo lệnh điều độ của Cấp điều độ có quyền điều khiển;

d) Cắt điện khi xét thấy có khả năng gây mất an toàn nghiêm trọng đối với con

ngƣời và thiết bị trong quá trình vận hành hệ thống điện.

 Tổn thất điện năng của lƣới điện phân phối:

- Tổn thất điện năng kỹ thuật là tổn thất điện năng gây ra do bản chất vật lý của

đƣờng dây dẫn điện, trang thiết bị điện trên lƣới điện phân phối.

- Tổn thất điện năng phi kỹ thuật là tổn thất điện năng do ảnh hƣởng của các yếu tố trong quá trình quản lý kinh doanh điện mà không phải do bản chất vật lý của đƣờng dây dẫn điện, trang thiết bị điện trên lƣới điện phân phối gây ra.

1.3 Giới thiệu lƣới điện phân phối 22 kV lộ 472 thành phố Lạng Sơn

Lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn có sơ đồ đƣợc thể hiện trên hình 1.5.

Hình 1. 4 Sơ đồ một sợi lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn

Các phần tử chính và thông số kèm theo có đƣợc từ dữ liệu thực tế do Điện lực

thành phố Lạng Sơn cung cấp trong các bảng kê sau đây:

Bảng 1. 3 Thông số phụ tải lộ 472 TP. Lạng Sơn

Type

% PF

Rating kVA

Rated kV

STT

Cosφ

Tên

phụ tải nhóm

Sđm

Uđm

BAC NGA. BAN DAY. BAN NGA. BAN ROOC. BD TINH LS. BE TONG TN. BEN BAC 3. BOM D3. BV DA KHOA. BV PHU SAN. BVDK CAO LOC. BVDK T1. BVDK T2. BVDK TINH LS. CAO LOC2, CAO LOC 3. CAO LOC 4, CAO LOC 5. CAO LOC 6. CAO LOC 7. CAO LOC 8. CAO LOC 9. CAP2 CAP3 CAU QUAN. CHI LE. CHIEU SANG QL1A. CON LUOT. CS KCN 2. CT HUNG HUONG. CT QUYET THANG 2. CT TNHH HOANG TAN. CT TUAN SON LS. CT VTBM. CUC THUE LS. DINH VAN TINH. DONG EN. HA SA1. HA SA2. HOANG THANH. HTX HOP THINH. HUNG VUONG - TB.

Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Capacitor Capacitor Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped

225 90 225 67,5 90 144 360 160 290 150 290 1350 1350 360 290 504 360 504 504 450 290 160 -150 r -300 r 225 370 45 160 225 160 504 290 90 177 504 90 360 225 290 360 10 504

0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 22 22 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 0 0 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

HUNG VUONG. KHANH PHUONG. KHANH UNG. KHON CUONG KHON QUYEN' KHU CNDP 2. NA CHUONG. NA LENH. NA LUOT. NHIET DIEN 2. PHAI LUONG. PHAI TRAN. QUAN HO, TBA KHOI 6. TDC N16 TDC N18. TDC N20 TH GIA CAM NL. THANH TRUNG. TRAI CA BAN NGA. VIBA QUAN HO. VIEN LAO. VT QUYET THANG 3. VUON QUA VUON QUA 2. XN GOM. XN OTO. XUONG GACH KCN2. XUONG VLXD.

Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped Lumped

160 90 160 67,5 67,5 225 360 90 290 360 160 360 225 225 160 290 160 45 350 150 28 160 576 360 225 290 225 67,5 90

0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85

43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Bảng 1. 4 Thông số đƣờng dây lộ 472 thành phố Lạng Sơn

From Bus

To Bus

Type

llowble A

Stt

Tên

Bus đầu

Bus cuối

Icp

Rating 1 m chiều dài m 330 160 170 5230 536 260 688 80 102 103 95 305 155 95 1186 3460 966 1374 270 1710 50 20 500 847 184 730 20 15 50 245 50 679 4 50 10 20 331 70 70 423 70 3006 20 320 30 430 10 400 80 560 28 20 385 341 15

Rating 2 mm2 Tiết diện mm2 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 111 49,5 49,5 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 49,5 111 49,5 111 49,5 111 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5

Đường dây/cáp Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line

4A2 4A3 4A4 4A5 4A6 4A7 4A8 4A9 4A10 4A11 4A12 4A13 4A14 4A15 4A16 4A17 4A18 4A19 4A20 4A21 4B2 4B3 4B5/1 4B5/2 4B5/3 4B5/4 4B5/5 4B6/1 4B7/1 4B7/2 4B7/3 4B8/1 4B8/2 4B9 4B10/1 4B10/2 4B13/1 4B13/1/1 4B13/1/2 4B13/2 4B13/2/1 4B13/3 4B13/3/1 4B13/3/2 4B13/3/3 4B13/3/4 4B13/3/5 4B13/3/6 4B13/3/7 4B13/3/8 4B13/3/9 4B13/3/10 4B13/3/11 4B13/3/12 4B13/3/13 41 42 43 44 45 46 47 48 49 410 411 412 413 414 415 417 418 419 420 421 42 43 45 45/3 45/3 45/4 45/4 46 47/1 47 47/3 48/3 48/5 49 410 410 413/3 413/3 413/3 413/4 413/4 413/5 413/5 413/5 413/5/2 413/5/2 413/5/5 413/5/5 413/5/5 413/5/10 413/5/10 413/5/10 413/5/16 413/5/16 413/5/19 42 43 44 45 46 47 48 49 410 411 412 413 414 415 416 418 419 420 421 422 42/1 43/1 45/1 45 45/3/1 45/3 45/4/1 46/1 47 47/5 47 48 48 49/2 410/1 410/4 413 413/3/1 413/3/3 413/3 413/4/1 413/4 413/5/1 413/5/2 413/5/3 413/5/5 413/5/6 4B13/3/6~ 413/5/8 413/5/2 4/13/5/13 413/5/14 413/5/10 413/5/17 413/5/21 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 431,1 259 259 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 259 431,1 259 431,1 259 431,1 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

4B13/4 4B13/4/1 4B13/5 4B13/5/1 4B13/5/2 4B13/6 4B13/6/1 4B13/7 4B13/7/1 4B13/8 4B13/8/1 4B13/8/2 4B13/8/3 4B13/9 4B13/9/1 4B13/9/2 4B14 4B15 4B16/3 4B16/4 4B16/5 4B17 4B18 4B19 4B20 4B41 4B42 4B43 5B5/6 413/6/1 413/7/1 413/7 413/7/3 413/8/1 413/8 413/9/1 413/9 413/10/1 413/10 413/11/1 413/11/3 413/11/5 413/12 413/14 413/16 414/1 415/1 417 417/9 417/11 418/1 419/1 430/1 421/1 44/1 44/3 44/5 45/4 Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line Line 413/6 413/6 413/8 413/7 413/8 413/9 413/9 413/10 413/10 413/11 413/11 413/11 413/11 413/11 413/11 413/14 414 415 417/5 417 417 418 419 420 421 44 44 44 45/5 20 268 2242 1155 1657 243 30 1630 60 2608 7 55 150 1716 500 15 5 4 1000 450 70 25 800 160 4365 20 50 50 284 77,3 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 111 49,5 77,3 77,3 111 77,3 77,3 111 111 77,3 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 49,5 111 343,2 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 431,1 259 343,2 343,2 431,1 343,2 343,2 431,1 431,1 343,2 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 259 431,1 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Bảng 1. 5 Thông số máy biến áp lộ 472 thành phố Lạng Sơn

From Bus

Type

Rating 1 m

Rating 2 mm2

Stt

Tên

Bus kết nối

Loại MBA

Uđm

Sđm

BAC NGA BAN DAY BAN NGA BAN ROOC BD TINH LS BE TONG TN BEN BAC 3 BOM D3 BV DA KHOA BV PHU SAN BVDK CAO LOC BVDK T1 BVDK T2 BVDK TINH LS CAO LOC 2. CAO LOC 3 CAO LOC 4. CAO LOC 5 CAO LOC 6 CAO LOC 7 CAO LOC 8 CAO LOC 9 CAO LOC 13 CAU QUAN CHI LE CHIEU SANG QL1A CON LUOT CS KCN 2 CT HUNG HUONG CT QUYET THANG 2 CT QUYET THANG 3 CT TNHH HOANG TAN CT TUAN SON LS CT VTBM CUC THUE LS DINH VAN TINH DONG EN HA SA 1 HA SA 2 HOANG THANH HTX HOP THINH HUNG VUONG HUNG VUONG - TB KHANH HUNG KHANH PHUONG KHON CUONG. KHON QUYEN KHU CNDP 2 NA CHUONG NA LENH NA LUOT NHIET DIEN 2 PHAI LUONG PHAI TRAN QUAN HO. 413/12 419/1 413/11/3 421/1 410/1 414/1 44/1 48/5 42/1 44/3 413/5/8 417/2 417/2 416/1 413/5/3 413/4/1 413/5/19 413/3/3 413/5/10 48/3 413/5/1 413/5/6 413/5/21 413/10/1 412 46/1 413/8/1 49 413/7/1 417/5 417/5 410 47/3 417/5 413/5/19 413/11/1 45/1 413/16 413/14 44/5 417 47/1 412 48 413/3/1 422 418/1 48 413/7/3 430/1 45/3/1 43/1 417/9 47/5 45/4/1 Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 250 kVA 100 kVA 250 kVA 75 kVA 100 kVA 160 kVA 400 kVA 180 kVA 320 kVA 180 kVA 320 kVA 1500 kVA 1500 kVA 400 kVA 320 kVA 560 kVA 400 kVA 560 kVA 560 kVA 500 kVA 320 kVA 180 kVA 180 kVA 250 kVA 420 kVA 50 kVA 180 kVA 250 kVA 180 kVA 560 kVA 640 kVA 320 kVA 100 kVA 630 kVA 560 kVA 100 kVA 400 kVA 250 kVA 320 kVA 400 kVA 180 kVA 180 kVA 560 kVA 180 kVA 100 kVA 75 kVA 75 kVA 250 kVA 400 kVA 100 kVA 320 kVA 400 kVA 180 kVA 400 kVA 250 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55

Ngoài ra, chi tiết thêm về các thông số khác của lƣới điện đƣợc kê trong các file

lƣu trữ.

TBA KHOI 6 TDC N16. TDC N18 TH GIA CAM NL THANH TRUNG TRAI CA BAN NGA VIBA QUAN HO VIEN LAO VUON QUA 2 VUON QUA. XN GOM XN OTO XUONG GACH KCN 2 XUONG SX VLXD 413/5/10 413/5/14 413/5/17 417/11 410/4 413/11/5 45/5 413/9/1 4/13/5/13 413/5/16 413/6/1 415/1 49/2 411 Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W Transf. 2W 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 22 / 0,4 kV 250 kVA 180 kVA 320 kVA 50 kVA 400 kVA 250 kVA 31,5 kVA 180 kVA 250 kVA 400 kVA 320 kVA 250 kVA 75 kVA 100 kVA 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Chỉ áp dụng đối với 2 lộ 472 có sơ đồ nhƣ trên hình 1.2 . Mô phỏng giải tích lƣới

điện nhằm cung cấp dữ liệu cho thực hiện mục tiêu của đề tài là nâng cao chất lƣợng

điện áp và độ tin cậy vận hành lƣới điện phân phối lộ 472 thành phố Lạng Sơn có đề

mới nguồn phân tán máy phát turbine gió. Kết quả nghiên cứu sao cho vừa đảm bảo

tính khoa học, thực tiễn, đồng thời có tính tổng quát để áp dụng đƣợc một cách tƣơng

tự đối với các lộ khác trong toàn lƣới điện 22 kV Lạng Sơn.

Kết luận chƣơng 1

Những vấn đề đƣợc giới thiệu tại chƣơng 1 đã cung cấp một số thông tin cơ bản

về cấu trúc của một hệ thống điện nói chung và cụ thể về một lƣới điện 22 kV lộ 472

cụ thể trên địa bàn thành phố Lạng Sơn nói riêng với những nét đặc trƣng của một lƣới

điện phân phối trong đô thị. Định hƣớng nghiên cứu, mục tiêu và những nội dung chính của một luận văn tốt nghiệp ngành kỹ thuật điện.

CHƢƠNG 2

CÔNG CỤ TOÁN HỌC VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG

2.1 Giới thiệu chung

Nhiệm vụ chính của một hệ thống điện hiện đại là đảm bảo cung cấp điện với

chất lƣợng cao nhất cho mọi khách hàng. Đây là một vấn đề kỹ thuật phức tạp,với các

yêu cầu kỹ thuật phải đảm bảo nhƣ đã giới thiệu trong chƣơng 1, mục 1.2. Hơn nữa, do

tính chất cạnh tranh của các doanh nghiệp cung cấp điện trong giai đoạn bãi bỏ quy định độc quyền, thì chi phí truyền tải phải đƣợc giữ ở mức thấp nhất có thể.

Đối với một hệ thống lớn, rất nhiều bài toán đặt ra cần phải sử dụng đến các

nghiên cứu về phân bố công suất. Mục tiêu chính của nghiên cứu giải tích lƣới điện là

để xác định tình trạng hoạt động ổn định của mạng điện. Các trạng thái ổn định có thể

đƣợc xác định bằng cách phân tích một tập hợp các điều kiện liên quan nhƣ: Tải, công suất truyền tải và điện áp tại tất cả các nút trên toàn mạng cả về độ lớn và góc pha.

Ngoài việc kiểm soát phân bố công suất trong một hệ thống điện phức tạp, các

yêu cầu khác cũng cần phải đƣợc cập nhật liên tục nhƣ quá điện áp nút và dòng điện

tải và tổn thất trên đƣờng dây hay trong máy biến áp có nằm trong giới hạn cho phép

hay không. Nếu biên độ điện áp tại một số điểm trên lƣới vƣợt ra ngoài giới hạn,

những giải pháp khắc phục cần phải đƣợc thực hiện điều chỉnh điện áp trở lại trong

phạm vi quy định. Tƣơng tự nhƣ vậy, nếu dòng điện trong một đƣờng truyền vƣợt quá

khả năng tải của đƣờng dây, khi đó hệ thống tự động hóa hay các bảo vệ phải tác động

ngay trƣớc khi tiếp diễn đến giới hạn nguy hiểm.

Bài toán phân bố dòng công suất, để xác định trạng thái điện áp ở tất cả các nút

của mạng, các dòng điện làm việc và tổn thất trong mỗi đƣờng dây cũng nhƣ các máy

biến áp đƣợc biểu diễn bởi các phƣơng trình đặc trƣng cho hệ thống điện tổ hợp thành

một hệ phƣơng trình phi tuyến. Phƣơng pháp giải các lớp bài toán này chủ yếu bằng các thuật toán tính lặp. Thông dụng nhất là các thuật toán Newton-Raphson và Gauss- Seidel đƣợc giải bởi các phần mềm chuyên dụng trong ngành hệ thống điện.

2.2 Công cụ toán học và phần mềm ứng dụng

2.2.1 Giải tích lƣới điện và thuật toán áp dụng

Từ một mô hình toán học tổng quát gồm một hệ các phƣơng trình phi tuyến, mô tả các thông số mạng điện trong điều kiện trạng thái ổn định. Trƣớc đây, một số

phƣơng pháp cổ điển áp dụng cho giải tích lƣới đầu có khối lƣợng tính toán lớn, khi kỹ thuật đƣợc cải tiến cho ra đời các phƣơng pháp tính lặp, dẫn đến giảm đáng kể khối

lƣợng tính toán. Giải pháp phân tích dòng công suất dựa vào ma trận trở kháng nút có

hiệu quả hơn đã đƣợc thử nghiệm (Brown, 1975), nhƣng khả năng đáp ứng của máy

tính vẫn là trở ngại chính không thể vƣợt qua vào thời điểm đó. Để khắc phục những hạn chế nhƣ vậy, vào những năm 1970, hai phƣơng pháp phƣơng pháp đƣợc đề suất

và phát triển mạnh mẽ cho đến nay đó là phƣơng pháp Newton-Raphson và phƣơng

pháp Gauss – Seidel. Cả hai phƣơng pháp này đều áp dụng thuật toán tính lặp và cho

kết quả chính xác cao, hội tụ nhanh với khả năng không hạn chế số bus trong lƣới tính

toán. Tất nhiên mỗi phƣơng pháp đề có một thế mạnh riêng khác nhau.

2.2.2 Giải tích lƣới bằng phần mềm ETAP

Trong phần mềm ETAP [7], công cụ giải tích lƣới đƣợc áp dụng các thuật toán dựa trên nền tảng của hai phƣơng pháp chính là Newton-Raphson và Gauss-Seidel.

Cụ thể có bốn phƣơng pháp tính [8]:

- Phƣơng pháp Newton-Raphson; - Phƣơng pháp Adaptive Newton-Raphson; - Phƣơng pháp Fast-Decoupled; - Phƣơng pháp Gauss-Seidel cải tiến.

Bốn phƣơng pháp này có tính chất hội tụ khác nhau, phụ thuộc vào cấu hình hệ

thống, máy phát, điều kiện phụ tải và giá trị điện áp ban đầu của các nút.

2.3 Áp dụng ETAP mô hình hóa mô phỏng lộ 472 TP. Lạng Sơn

2.3.1 Giới thiệu chung về Etap [9]  Các khả năng tính toán của ETAP 12.6 [7]

 Tính trào lƣu công suất tải cân bằng

 Tính trào lƣu công suất tải không cân bằng

 Tính ngắn mạch

 Đóng ngắt động cơ, máy điện quay

 Phân tích sóng hài

 Khảo sát ổn định hệ thống

 Phối hợp các thiết bị bảo vệ

 Tối ƣu trào lƣu công suất

 Tính độ tin cậy hệ thống

 Bù tối ƣu công suất phản kháng

 Tính lƣới nối đất

 Tính toán cáp ngầm

 Thiết kế mạch điều khiển

 Quản lý hệ thống theo thời gian thực (Real time)

 Quản lý lƣới điện trên sơ đồ đia lý GIS.

 Giao diện chính của Etap

Ô cửa chính:

Hình 2. 1 Các ô cửa chính

Các chức năng tính toán:

Hình 2. 2 Các chức năng tính toán

Các phần tử AC:

Hình 2. 3 Các phần tử AC

Một số chức năng tính toán:

Hình 2. 4 Một số chức năng tính toán thông dụng

Các thiết bị đo, bảo vệ:

Hình 2. 5 Các thiết bị đo lƣờng, bảo vệ

2.3.2 Mô hình hoá lộ 472 thành phố Lạng Sơn

Cơ sở dữ liệu để mô hình hóa mô phỏng lộ 472 lƣới điện 22 kV bao gồm:

- Sơ đồ lƣới 22 kV Lạng Sơn, (hình 1.5) - Các thông tin về vị trí địa lý và điều kiện môi trƣờng thành phố Lạng Sơn. - Các thông số: cấu trúc đƣờng dây, nguồn, phụ tải, (Bảng1.5, bảng 1.6, bảng 1.7). Trong đó phụ tải của các trạm biến áp phân phối 22/0,4 kV đƣợc xem nhƣ đã

quy đổi về thanh cái thứ cấp 0,4 kV.

Ứng dụng phần mềm ETAP, sơ đồ mô phỏng lƣới điện 22 kV lộ 472 thành phố

Lạng Sơn thu đƣợc nhƣ trên hình 2.6.

Hình 2. 6 Sơ đồ mô phỏng lộ 472 lƣới điện 22 kV TP.Lạng Sơn

2.3.3 Khai báo thông số các phần tử trong sơ đồ mô phỏng Thực chất trong một lƣới điện chủ yếu chỉ bao gồm 4 phần tử chính, đó là:

Nguồn, máy phát, các bus (nút) kết nối, máy biến áp, phụ tải, đƣờng dây, máy phát.

Ngoài ra là các thiết bị phụ trợ khác nhƣ: các máy cắt, cầu dao,...

Sau đây là hƣớng dẫn cách thức khai báo, cài đặt thông số cho một số phần tử

chính.

 Khai báo thông số nguồn HTĐ:

Nguồn trong trƣờng hợp này đƣợc xem là thay thế cho cả hệ thống điện quốc gia

quy đổi về một bus nguồn làm đại diện, đƣợc đặc trƣng bởi các thông số sau: ID( tên

Nguồn), Bus( thanh góp kết nối nguồn với các phụ tải khác).

Trong ô cửa khai báo Mode cho phép chọn chế độ vận của nguồn:

+ Swing: Nút cân bằng. Hệ thống sẽ tự điều chỉnh công suất phát.

+ Voltage control: điều chỉnh điện áp. Hệ thống làm việc dựa trên sự ổn định

điện áp

+ Mvar control: điều chỉnh công suất phản kháng. Nguồn sẽ phát công suất phản

kháng và công suất tác dụng theo số liệu cho trƣớc.

+ PF control: điều chỉnh hệ số công suất (cosφ). Khi hệ thống phát công suất tác

dụng theo số liệu cho trƣớc dựa theo hệ số công suất hệ thống sẽ tự điều chỉnh công

suất phản kháng.

Hình 2. 7 Khai báo thông số nguồn

Trong ô cửa Info: chọn nguồn 3 Pha (3 phase), nút cân bằng ( Swing ).

Trong ô cửa Rating: chọn điện áp định mức (Rate kV) 22 kV, chế độ vận hành

thực tế 100% điện áp, 3 pha cân bằng (Balanced).

Trong ô cửa Short Circuit chọn các thông số phục vụ tính ngắn mạch, bao gồm:

- Grounding: Tổ đấu dây Yo

- SC rating: chọn 300 MVAsc.

- Tỉ số X/R: chọn 40

- SC impedance (100MVAb): chọn 100MVA.

 Khai báo thông số tải:

Giả thiết khai báo mẫu cho một phụ tải 22 kV trong chế độ max với công suất

180 kVA , %PF = 85.

Hình 2. 8 khai báo thông số tải

Trong ô cửa Infor: khai báo tên bus-tải (ID).

Trong ô cửa Namplate: khai báo các thông số: công suất phụ tải, hệ số công suất.

Các thông số còn lại ETAP sẽ tính toán và đƣa ra kết quả.

Tại ô cửa Rating: khai báo công suất, %FP.

Tại ô cửa Load type: constant kVA chọn 80% (phụ tải động), constant Z chọn

20% (phụ tải tĩnh).

 Khai báo thông số đƣờng dây:

Hình 2. 9 Khai báo thông số đƣờng dây

Tại ô cửa Info: khai báo ID, bus kết nối, chiều dài đƣờng dây, đơn vị đo.

Tại ô cửa Parameter: khai báo các thông số Conductor type ( Loại dây): AL or

Cu.

Tại ô cửa Configuration: khai báo các thông số nhƣ sau:

- Configuration: chọn cách bố trí dây trên cột là: Triangular (tam giác) - GMD: khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn. Với cấp điện áp 22 kV chọn GMD = 1.5 m - Height: chiều cao cột chọn 12m. - Spacing: khoảng cách giữa 2 dây chọn 1,5m

Tại ô cửa Ampacity: khai báo các thông số tốc độ gió, hƣớng gió, nhiệt độ môi trƣờng, thời gian khảo sát, độ cao, vĩ độ bắc theo đặc điểm tự nhiên của thành phố Lạng Sơn

2.4 Nguồn phân tán máy phát điện turbine gió

2.4.1 Đặc diểm chung về máy phát điện turbine gió Ngày nay, các máy phát điện trong tổ hợp phát điện gió đƣợc phát triển rất phong

phú, tùy theo công suất từ nhỏ đến lớn. Cấu trúc máy phát ngày càng hiện đại và đa dạng, song về nguyên lý máy phát chủ yếu theo hai dòng chính là máy phát xoay chiều

đồng bộ và máy phát xoay chiều không đồng bộ.

Cũng nhƣ các nguồn điện sử dung năng lƣợng tái tạo khác, hoạt động của các

máy phát điện turbine gió (WTG) phụ thuộc vào năng lƣợng sơ cấp đầu vào có bản

chất là không ổn định. Đối với WTG, công suất tác dụng phát ra tỷ lệ với bình phƣơng tốc độ gió:

Trong đó:

- PW là công suất gió (watt),

-  là mật độ không khí (kg/m3 ) ở 150Cvà 1 atm, =1,225 kg/m3,

- A là diện tích mặt cắt mà gió chạy qua (m2),

- v là tốc độ gió chuyển qua A (m/s) (1 m/s = 2,237 mph).

Trên hình 2.10 [10] , biểu diễn đồ thị đặc tính làm việc của một loại máy phát

điện turbine gió. Đây là cơ sở cho nghiên cứu điều khiển công suất tác dụng P(KW)

phát ra của DFIG phụ thuộc vào tốc độ gió nhận đƣợc từ đầu vào turbine.

Hình 2. 10 Đặc tính phát công suất tác dụng phụ thuộc tốc độ gió của WTG

Trong khi đó, các máy phát điện đồng bộ lại đòi hỏi tốc độ rotor là không đổi. Điều này vƣợt quá khả năng của các bộ đổi tốc cơ khí (Gearbox). Một thay đổi căn bản về công nghệ cho WTG là áp dụng các bộ biến đổi điện tử (back-to-back power converter) thay vì các hộp số cơ khí. Với hệ điều khiển hiện đại nhƣ ngày nay, các WTG có thể sử dụng máy phát không đồng bộ luôn có đƣợc điện áp và tần số ổn định

(gần nhƣ cố định) trong khi tốc độ gió cũng nhƣ tốc độ quay của rotor thay đổi liên tục

trong một phạm vi lớn nhƣ chỉ ra trên hình 2.10.

Đối với WTG công suất nhỏ (Pđm <1MW), bộ biến đổi điện tử thƣờng đƣợc bố

trí nối tiếp giữa mạch điện Stator của máy phát với đƣờng dây nối lƣới, nhƣ chỉ ra trên

hình 2.11. Trong trƣờng hợp này, bộ biến đổi đóng vai trò nhƣ một biến tần

AC/DC/AC truyền đạt toàn bộ công suất của WTG,

Hình 2. 11 Mô hình WTG có bộ biến đổi nối tiếp

Đối với WTG công suất vừa và lớn (Pđm >1MW), bộ biến đổi điện tử thƣờng

đƣợc bố trí giữa mạch điện rotor của máy phát với điểm nối chung của mạch stator với đƣờng dây nối lƣới, nhƣ chỉ ra trên hình 2.12. Trong trƣờng hợp này, bộ biến đổi điện tử đóng vai trò chính là điều khiển kích từ, ngoài ra có thêm chức năng phát công suất

mạch rotor trong trế độ trên đồng bộ. WTG loại này còn có tên gọi là máy phát không đồng bộ nguồn kép DFIG (doubly-fed induction generator ). Tất nhiên, các ƣu điểm của DFIG càng đƣợc phát huy trong các ứng dụng đối với WTG công suất nhỏ.

Hình 2. 12 Mô hình WTG có bộ biến đổi song song - DFIG

Ngày nay, các hệ thống WTG hiện đại chủ yếu sử dụng ác máy phát DFIG. Bên

cạnh khả năng làm việc với dải biến thiên tốc độ xung quanh tốc độ đồng bộ thì một

ƣu điểm quan trọng của các DFIG là có thêm các bộ biến đổi có khả năng làm việc đến

khoảng 30% công suất tổng của máy phát, nghĩa là kết cấu phần stator máy phát đã

đƣợc giảm nhẹ hơn do một phần công suất đƣợc sinh ra từ cuộn dây rotor đồng thời

vừa làm nhiệm vụ kích từ vừa phát công suất về phía lƣới thông qua mạch bộ biến đổi.

Chính vì vậy, trong DFIG hệ thống điều khiển ngày càng tiến bộ. Mô hình DFIG trên hình 2.12 có thể đƣợc mô tả rõ hớn về phân bố công suất trong mạch stator và mạch

rotỏ nhƣ trên hình 2.13

Hình 2. 13 Phân bố công suất trong DFIG

DFIG hoàn toàn thích hợp với dải công suất nhỏ từ vài chục kW đến lớn hàng MW và rất lớn đến trên 10 MW, nhằm thích nghi cho các điều kiện áp dụng khác

nhau, hình 2.14

Hình 2. 14 DFIG đƣợc chế tạo và áp dụng trong các điều kiện khác nhau

Ngày nay, WTG công nghệ mới ra đời có hiệu xuất rất cao, gấp từ 2 đến 6 lần so

với turbine thông thƣờng, nhƣng chủ yếu chế tạo với công suất nhỏ dƣới 1MW và

đƣợc ứng dụng rất hiệu quả làm các nguồn phân tán trong lƣới điện phân phối. DFIG công suất nhỏ có ƣu điểm nổi bật trong việc tham gia điều hòa công suất phản kháng

rất hiệu quả trong lƣới phân phối. Tƣơng đƣơng với nguồn điện pin mặt trời, nguồn

phát điện sức gió đƣợc phát triển rất mạnh mẽ trên thế giới. Theo trang mạng

Worldwatch Institute, chuyên nghiên cứu các dữ liệu về môi trƣờng và năng lƣợng, thì

trong năm 2011, thế giới đã xây mới các cơ sở sản xuất điện từ năng lƣợng gió nhiều

hơn 21% so với năm 2010. Riêng Trung Quốc, trong năm 2011 đã xây mới thêm 41%

cơ sở sản xuất điện từ năng lƣợng gió so với năm 2010, con số này tại Mỹ là 17%, Ấn

Độ là 7% và Đức là 5%

Điều đặc biệt của DFIG là có thể phát công suất từ phía mạch stator hoặc mạch

rotor tùy thuộc vào tốc độ gió và phƣơng thức điều khiển. (khi tốc độ gió lớn làm rotor

quay trên tốc độ đồng bộ xác định bởi số đôi cực máy phát, còn khi tốc độ dƣới đồng

bộ máy phát chỉ phát công suất từ phía mạch stator nhƣ một máy phát không đồng bộ

thông thƣờng). Điều đặc biệt nữa là DFIG luôn tránh làm việc ở chế độ đồng bộ, bởi

khi đó dòng kích từ sẽ biến thành dòng một chiều không cân bằng giữa các pha trong mạch rotor. Ở tốc độ trên đồng bộ, dòng kích từ xoay chiều hình thành do đƣợc cảm

ứng từ phía stator, ngƣợc lại ở tốc độ dƣới đồng bộ dòng kích từ xoay chiều nhận đƣợc từ phía lƣới qua tổ hợp các bộ biến đổi Converter1 – DC – Converter2, hình 2.10 [11].

Để tần số điện áp đầu cực máy phát luôn cố định là 50 Hz (hoặc 60Hz) một nguyên lý phải đƣợc tôn trọng của DFIG là tần số dòng kích từ xếp chồng với tần số

góc của vận tốc rotor là một hằng số để đảm bảo từ trƣờng quét qua các cuộn dây 3 pha stator có tốc độ là hằng. Tuy nhiên mục tiêu quan tâm chính của đề tài đối với DFIG là khai thác tính năng bù công suất nhằm nâng cao chất lƣợng lƣới điện phân

phối. Vấn đề này thì cả máy phát đồng bộ thông thƣờng và DFIG đều có một nguyên tắc chung, đó là:

- Khi năng lƣợng sơ cấp (tốc độ gió) đủ lớn, trên mức trung bình thì máy phát sẽ đƣợc điều chỉnh phát cả 2 thành phần công suất P(KW) và Q(KVAr) theo tỷ lệ thích

hợp, phụ thuộc trạng thái lƣới nhằm đáp ứng mục tiêu chính là phát CSTD nhƣng đồng thời phải ổn định điện áp lƣới.

- Khi năng lƣợng sơ cấp (tốc độ gió) quá nhỏ so với mức trung bình thì máy phát đƣợc sử dụng cho mục đích là thu hoặc phát công suất phản kháng nhƣ một máy phát

đồng bộ. Phần năng lƣợng sơ cấp ít nhiều cũng đƣợc chuyển thành CSTD góp phần

khắc phục các ma sát và mô men cản của hệ thống.

Trên hình 2.10, có hai bộ biến đổi converter 1 và converter 2 nối tựa lƣng vào

nhau thông qua khâu DC link trung gian là một tụ điện C theo kiểu back to back. Thông thƣờng điện áp trên tụ Udc có giá trị cao hơn biên độ đỉnh của điện áp lƣới và

đƣợc tạo ra bởi converter1 bằng chế độ chỉnh lƣu tích cực và luôn đảm bảo duy trì là

một giá trị không đổi. Điều này quyết định các chế độ làm việc của các converter phụ

thuộc tốc độ rotor hay cũng là phụ thuộc tốc độ gió, đồng thời Udc có giá trị cao sẽ

đảm bảo cho chế độ Inverter tạo ra đƣợc điện áp sin hoàn hảo hơn. Sau đây các mô

phỏng trên phần mềm Matblab sẽ làm rõ thêm các tính năng và chế độ hoạt động của

các converter trong DFIG.

Những đặc điểm của DFIG trên đây có thể đƣợc chỉ ra thông qua mô phỏng một

DFIG cụ thể bằng phần mềm Matlap Simulink nhƣ sau:

Cấu trúc mô phỏng đƣợc trích dẫn từ file Demo trong Matalap 16.0, hình

Hình 2. 15 Cấu trúc mô phỏng bằng Matlab Simulink của một DFIG

Trong đó, các WTG đƣợc tổ hợp dạng WTG – Farmer, bao gồm:

- Số lƣợng WTG và kiểu loại DFIG

- Công suất và điện áp: 1,5 MW ; 0,4 kV

- Máy biến áp: 2MVA – 0,4/22 kV

- Giả thiết có một kịch bản (*) thay đổi tốc độ gió nhƣ sau:

Thời gian (s)

Tốc độ gió (m/s)

 Kết quả mô phỏng:

Trong thực tế vận hành, tốc độ gió không ổn định, có thể thay đổi trong phạm vi

rộng nên tốc độ rotor và công suất của DFIG cũng thay đổi theo. Từ cấu trúc mô phỏng trên đây cho phép thấy đƣợc hoạt động tích cực của các bộ biến đổi PWM converter1 và converter2 trong các chế độ khác nhau.

1- Tốc độ rotor, các thông số chính trên mạch stator, và tụ DC: Tốc độ rotor thay đổi theo tốc độ gió: tại thời điểm đồng bộ (t = 2.5s, n = 1pu)

tốc độ giảm từ trên đồng bộ xuống dƣới đồng bộ và đến khi t = 7,s thì tốc độ lại tăng qua điểm

Kết quả mô phỏng các thông số hành vi của DFIG khi tốc độ gió thay đổi trong khoảng thời gian (0 ÷ 14) s thu đƣợc trên hình 2.16 và hình ảnh phóng to trong khoảng

thời gian (0,47 ÷ 0,79)s.

Hình 2. 16 Kết quả mô phỏng các thông số hính vi của DFIG

Hình 2. 17 Hình ảnh phóng to trong khoảng thời gian (0,47 ÷ 0,79)s.

2- Tốc độ rotor thay đổi theo tốc độ gió:

Tốc độ rotor thay đổi theo tốc độ gió: tại thời điểm đồng bộ (t = 2.5s, n = 1pu)

tốc độ giảm từ trên đồng bộ xuống dƣới đồng bộ và đến khi t = 7,s thì tốc độ lại tăng

qua điểm đồng bộ lên trên trên đồng bộ. Kết quả mô phỏng thu đƣợc trên hình 2.16.

Hình 2. 18 Kết quả mô phỏng tốc độ rotor

3- Điện áp một chiều Udc không thay đổi:

Udc đƣợc tạo ra bởi Converter1 và luôn đƣợc đảm bảo duy trì không đổi tại giá

trị đặt Udc = 1200V. Kết quả mô phỏng thu đƣợc trên hình 2.17

Hình 2. 19 Kết quả mô điện áp một chiều trung gian Udc

4- Dòng điện mạch rotor

Theo nguyên lý của máy phát điện xoay chiều nói chung và DFIG nói riêng, ở chế độ

đồng bộ dòng kích từ trong rotor là dòng một chiều còn ở các chế độ không đồng bộ (trên hoặc dƣới đồng bộ) thì dòng kích là từ xoay chiều hình sin có tần số tƣơng ứng

với từ trƣờng quay nó tạo ra xếp chồng với tốc độ quay của rotor là một giá trị không

đổi, đảm bảo cho cuộn dây stator luôn nhận đƣợc một từ trƣờng quay nhƣ chế độ đồng

bộ và sản sinh ra sức điện động có tần số định mức 50Hz (60Hz). Kết quả mô phỏng

thu đƣợc trên hình 2.18.

Hình 2. 20 Mô phỏng dòng điện pha pha Iabc converter2 – rotor

Tại các thời điểm đồng bộ t = 2,5s và t = 7,2s dòng điện rotor (Iabc converter2 – rotor) xuy biến từ dạng xoay chiều hình sin thành dạng một chiều. Chú ý rằng, chiều công suất trong mạch rotor đƣợc thay đổi theo nguyên tắc thay đổi thứ tự pha abc, điều này đƣợc nhận biết trên đồ thị mô phỏng thông qua màu đặc trƣng của từng pha thay

đổi thứ tự khi qua điểm đồng bộ.

Kết quả mô phỏng thu đƣợc thể hiện rõ hơn trên hình 2.19 và hình 2.20

Hình 2. 21 Mô phỏng dòng rotor qua điểm đồng bộ t = 2.5s

Hình 2. 22 Mô phỏng dòng rotor qua điểm đồng bộ t = 7,2s

Trong thời gian dƣới đồng bộ, công suất trên mạch kích từ rotor đƣợc nhận từ

phía stator (lƣới) qua các bộ biến đổi theo chiều thuận (Converter1 - Udc – Converter2

– Roto). Ngƣợc lại, trong thời gian trên đồng bộ, công suất trên mạch rotor đƣợc phát

về phía lƣới theo chiều ngƣợc (Rotor - Converter2 - Udc – Converter1).

Chú ý rằng: chiều công suất trong mạch rotor đƣợc thay đổi theo nguyên tắc thay

đổi thứ tự pha abc, điều này đƣợc nhận biết trên đồ thị mô phỏng thông qua màu đặc

trƣng của từng pha thay đổi thứ tự khi qua điểm đồng bộ từ hai hình trên.

5- Dòng điện mạch converter1– stator Tại các thời điểm đồng bộ, dòng điện stator (Iabc) đổi chiều công suất. Do điện áp stator là không thể thay đổi tại điểm kết nối chung với lƣới nên phƣơng thức đổi chiều công suất trong trƣờng hợp này đƣợc converte, thứ tự pha abc giữ nguyên. Kết quả mô phỏng thể hiện trên hình 2.21.

Hình 2. 23 Mô phỏng dòng điện Converter1

Hình 2. 24 Converter1 đổi chiều dòng điện tại t = 2.5s

Hình 2. 25 Converter1 đổi chiều dòng điện tại t = 7,2s

6- Điện áp điều chế từ converter1 và converter2

Các bộ biến đổi converter1 và converter 2 đều có điểm chung là bộ biến đổi hai chiều (AC - DC – AC) làm việc theo nguyên lý PWM. Tuy nhiên, về chức năng là khác nhau nên cũng có những điểm riêng biệt. Cụ thể nghiên cứu trên sơ đồ mô phỏng

thu đƣợc các kết quả sau:

Đối với converter1:

- Điện áp phía chỉnh lƣu Udc không thay đổi trong mọi chế độ có tốc độ gió khác

nhau.

- Điện áp phía nghịch lƣu có tần số không đổi (50/60)Hz, trong khi giá trị biên độ thay đổi theo năng lƣợng đầu vào (tốc độ rotor). Tuy nhiên, nếu chỉ điều khiển thay

đổi biên độ điện áp thì công suất phát ra chủ yếu mang thành phần công suất phản kháng KVAr, còn muốn phát công suất tác dụng KW thì bộ điều khiển phải có khả

năng dịch pha vƣợt trƣớc góc pha của điện áp lƣới tại điểm kết nối.

- Trên hình 2.24 và hình 2.25 mô tả điện áp nghịch lƣu đƣợc điều chế kiểu dạng

sung SVPWM của pha a, khi DFIG làm việc ở tốc độ gió 14m/s, và 8m/s.

Hình 2. 26 Mô tả điện áp một pha nghịch lƣu trên converter1 đƣợc điều chế kiểu

dạng sung SVPWM tại tốc độ gió 14m/s

Hình 2. 27 Mô tả điện áp một pha nghịch lƣu trên converter1 đƣợc điều chế kiểu

dạng sung SVPWM tại tốc độ gió 8m/s

Đối với converter2:

Converter2 có nhiêm vụ điều khiển thứ tự các pha dòng điện Iabc khi tốc độ rotor thay đổi qua điểm đồng bộ đồng thời luôn phải tạo đƣợc điện áp phía xoay chiều

(nghịch lƣu) có tần converter2 luôn phải tạo đƣợc điện áp phía xoay chiều (nghịch lƣu) có tần số đồng bộ với điện áp mà rotor cảm ứng đƣợc mà tần sô này thay đổi theo tốc

độ gió. Trên hình 2.28 mô phỏng điện áp mạch rotor – converter2 dạng SVPWM khi

khởi động DFIG tăng dần lên tốc độ gió 14m/s. Ban đầu, trong khoảng thời gian

(1.5÷2)s có tần số và độ rộng sung thấp hơn so với khoảng thời gian (4.5÷5)s khi tốc độ rotor tăng cao hơn, hình 2.29

Hình 2. 28 Mô phỏng điện áp mạch rotor – converter2 khi tốc độ rotor thay đổi,

Trong khoảng thời gian (4,5 ÷ 5)s

Hình 2. 29 Mô phỏng điện áp mạch rotor – converter2 khi tốc độ rotor thay đổi,

Trong khoảng thời gian (4,5 ÷ 5)s

2.4.2 Máy phát điện turbine gió tích hợp trong phần mềm ETAP

Trong phần mềm ETAP, các WTG đƣợc xem là một phần tử quan trọng có ứng

dụng rất phổ biến và luôn đƣợc cập nhật những tiến bộ mới nhất. Đặc biệt là trong giai

đoạn gần đây khi mà nguồn phát điện sức gió là một trong những dạng sử dụng năng

lƣợng tái tạo đƣợc khuyến khích phát triển rất mạnh mẽ và bền vững trên quy mô toàn cầu. Trong thƣ viện của ETAP tích hợp đầy đủ các kiểu loại máy phát điện thông dụng

nhằm đáp ứng nhu cầu trong mọi điều kiện khác nhau. Trong khi phạm vi ứng dụng

của luận văn chỉ đề cập đến các WTG có công suất nhỏ từ 100 kW đến 250 kW để

thiết lập nguồn phân tán dạng đơn chiếc hoặc tổ hợp nhóm từ 3 đến 10 chiếc thùy theo

địa hình từ nhiên và đặc điểm lƣới điện phân phối của lộ 472 thành phố Lạng Sơn.

Công tác thiết kế nguồn phân tán WTG trong lƣới phân phối đƣợc nghiên cứu

thông qua phần mềm ETAP là một cách tiếp cận vừa có tính khoa học vừa có tính thực nghiệm và thực tiễn cao. Các bƣớc cơ bản để mô phỏng nguồn WTG kết nối lƣới điện

phân phổi đƣợc hƣớng dẫn tóm tắt trong một số thủ tục sau đây.

 Thu thập dữ liệu ban đầu

- Đặc điểm mạng điện phân phối bao gồm cả phía 22 kV và 0,4 kV,

- Các TBA và đặc điểm phụ tải.

- Số vị trí lắp đặt WTG dự kiến, đặc điểm vị trí địa hình và lƣới điện.

- Thiết bị điện trên sơ đồ đƣợc chọn trong thƣ viện (liblary) của ETAP.

 Thiết lập ví trí và công suất nguồn WTG

Các nguồn WTG đƣợc thiết lập theo hai hình thức cơ bản sau:

- Nguồn WTG đơn chiếc đƣợc kết nối tại các vị trí thích hợp trên đƣờng dây

0,4 kV .

- Nguồn WTG thiết lập nhóm bao gồm từ 3 đến 10 WTG thành phần, kết nối

tại thanh cái trạm biến áp phân phối đã có từ trƣớc hoặc thiết lập trạm biến áp riêng.

- Công suất WTG: Pđm = (150†200) kW đối với các nguồn đơn chiếc - Công suất nhóm: Pđm = (n x 220) kW, với n chọn giá trị trong khoảng (4 ÷ 6)

 Chọn kiểu loại máy phát turbine gió WTG Kiểu loại WTG áp dụng cho luận văn đƣợc chọn từ Profile có trong phần mềm

ETAP, hình 2.30:

Hình 2. 30 Profile WTG trong ETAP

 Ô cửa Info: chọn kiểu loại (Type) và điều khiển (Control) vận hành WTG

- Mục ID: đặt tên gọi cho WTG - Mục Type: chọn 1 trong 4 kiểu máy phát, mỗi loại có nguyên lý cấu tạo và

chế độ vận hành riêng.

- Mục Control: chọn chế độ phát sau khi chọn Type cho WTG trong bảng 2.1.

Trong đó:

+ Type 1 là máy phát đồng bộ cảm ứng thông thƣờng, tốc độ cố định;

+ Type 2 là máy phát điện cảm ứng có điện trở rôto thay đổi;

+ Type 3 là máy phát không đồng bộ nguồn kép với bộ biến đổi phía rôto;

+ Type 3 là máy phát không đồng bộ nguồn kép DFIG;

+ Type 4 là máy phát không đồng bộ nguồn kép DFIG có bộ biến đổi đầy đủ

kiểu back to back.

Bảng 2. 1 Kiểu loại WTG trong ETAP

 Ô cửa Rating: chọn các thông số cơ bản cho WTG, hình 2.31 - Chọn công suất, điện áp, hệ số công suất %PF - Đặt giá trị phát CSPK ( KVAr) - Đặt tốc độ gió vận hành theo % so với tốc độ cơ bản

Hình 2. 31 Cài đặt thông số vận hành cơ bản cho WTG

 Ô cửa Wind: chọn tốc độ gió cơ bản (Avg, Base Speed) cho WTG, hình 2.32 - Đối với các WTG công suất nhỏ, chọn tốc độ gió cơ bản là 10m/s - Các thông số khác đƣợc mặc định theo nhà sản xuất

Hình 2. 32 Chọn tốc độ cơ bản cho turbine

Kết luận chƣơng 2

Nội dung chƣơng 2 đã xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ cho nội

dung và mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Cụ thể là:

- Công cụ toán học hiện đại nhất dƣợc áp dụng cho giải tích lƣới điện, cung cấp

dữ liệu cho phân tích lƣới, đề xuất giải pháp nâng cao chất lƣợng điện áp và ổn định

lƣới điện phân phối

- Giới thiệu phần mềm ETAP áp dụng cho các nghiên cứu của luận văn.

- Xây dựng mô hình cấu trúc nguồn WTG áp dụng trong lƣới điện phân phối

- Thiết lập cấu trúc nguồn WTG dƣới 2 hình thức cơ bản là WTG đơn chiếc và

WTG nhóm.

CHƢƠNG 3

MÔ PHỎNG GIẢI TÍCH LƢỚI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VÀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP LỘ 472

3.1 Đặt vấn đề

Sau khi có đƣợc mô hình mô phỏng lộ 472 Lạng Sơn trong ETAP, chất lƣợng

điện áp và độ tin cậy của lƣới điện sẽ đƣợc đánh giá thông qua một số trạng thái vận

hành sau:

- Chế độ phụ tải cực đại, giả thiết rằng các trạm biến áp (bus-tải) vận hành đầy tải

Smax= 90%Sđm.

- Chế độ phụ tải cực tiểu, giả thiết xét cho một trong những trạng thái thực tế các

trạm biến áp (bus-tải) vận hành mức tải Smin= 10%Sđm.

- Chế độ vận hành có xét đến điều chỉnh điện áp nguồn (điều chỉnh đầu phân áp

máy biên áp trạm biến áp 110/35/22 kV).

- Chế độ vận hành khi xét đến giải pháp bù bằng tụ điện tĩnh hay đề xuất phát

triển nguồn phân tán dạng máy phát điện turbine gió WTG.

Các mục tiêu trên đƣợc thực hiện bằng phần mềm ETAP theo trình tự của một

lƣu đồ thể hiện trên hình 3.1. Những tồn tại đƣợc phát hiện, đánh giá kiểm tra và đề

xuất giải pháp khác phục. Những điều kiện kiểm tra gồm:

- Điều kiện phát nóng: Ilv

- Điều kiện tổn thất điện áp 95% ≤ Ubus≤ 105%,

- Điều kiện tổn thất CSTD ∆P ≤ [∆P]

Trong phạm vi của luận văn, độ tin cậy của lƣới điện phân phối chỉ đề cập đến

chế độ qua dòng trên đƣờng dây dẫn đến giảm độ tin cậy bởi hiện tƣợng phát nóng các đầu nối và thiết bị, quá dòng làm bảo vệ quá dòng tác động, các bảo vệ bao gồm chủ yếu là các máy cắt Gecloser và cầu chì trong máy cắt phân đoạn. Các hiện tƣợng này đề gây gián gián đoạn cung cấp điện, trong khi đó EVN quy định thực hiện nghiêm ngặt các chỉ số: SAIDI, SAIFI và MAIFI nhƣ giới thiệuyại chƣơng 1. Tuy nhiên, nội dung nghiên cứu bảo vệ đƣờng dây là ngoài phạm vi của luận văn.

Hình 3. 1 Lƣu đồ các bƣớc nâng cao chất lƣợng điện áp và độ tin cậy lƣới điện

3.2 Giải pháp điều chỉnh điện áp nguồn

Trong thực tế, một hệ thống thanh cái thứ cấp (22kV) các trạm biến áp trung gian

đƣợc cấp cho nhiều lộ đƣờng dây có đặc điểm khác nhau:

- Cấu trúc và bán kính (chiều dài đƣờng dây) khác nhau,

- Tổng phụ tải của mỗi đƣờng dây khác nhau.

Thông thƣờng, điện áp trên thanh cái các trạm biến áp trung gian đƣợc điều chỉnh

tại vị trí tăng áp 105%Uđm. Điện áp nguồn có ảnh hƣởng trực tiếp đến đến phân bố công suất và điện áp bus-tải hay đồng thời ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện áp toàn mạng, đặc biệt đối với lƣới điện có nhiều nguồn cung cấp hay có liên lạc mạch vòng

cũng vậy. Trong khi lộ 472 của luận văn, ngoài kết nối chính trực tiếp trên thanh cái C41 và C42 của TBA trung gian 115/38,5/23 KV thành phối Lạng Sơn còn có liên lạc

mạch vòng với lộ 474 và 473 tại các vị trí nhƣ đƣợc chỉ ra trên sơ đồ hình nguyên lý

hình 1.5 hay sơ đồ mô phỏng hình 2.6. Cụ thể, những lập luận trên đây đƣợc kiểm

chứng qua mô phỏng giải tích lƣới bằng phần mềm ETAP với 02 mức điện áp thông dụng sau đây.

3.2.1 Chế độ vận hành 1a: 100%Uđm, Smax

Trong thực tế vận hành, đồ thị phụ tải ngày trong năm là không giống nhau, tuy

nhiên từ thống kế hàng năm có thể chọn ra đƣợc biểu đồ phụ tải ngày điển hình cho biết công suất vận hành lớn nhất, có thể gọi đó là Smax hay Imax. Theo số liệu điều tra

thực tế, Điện lực thành phố Lạng Sơn cung cấp dữ liệu Smax của lộ 472 trong năm 2019 nhƣ bảng 3. 1,

Bảng 3. 1 Dữ liệu phụ tải cực đại Smax lộ 472

Từ sơ đồ mô hình hóa mô phỏng lộ 472 bằng phần mềm ETAP nhƣ trên hình 2.6,

các thông số đƣợc khai báo cụ thể cho trƣờng hợp vận hành 1a này nhƣ sau:

- Điện áp nguồn E17.1 và thanh cái C41 đƣợc điều chỉnh mức có giá trị:

100%Uđm

- Các bus-tải đƣợc khai báo với chế độ phụ tải cực đại theo dữ liệu trong bảng 3.1

- Các kết nối liên lạc với lộ 473 và lộ 474 ở trạng thái mở.

Kết quả giải tích bằng ETAP tính toán phân bố công suất và điện áp bus đƣợc kết

suất theo nhiều hình thức khá nhau. Ví dụ nhƣ: hiển thị kết quả trên sơ đồ hay, bảng

dữ liệu kết quả dạng file Excel, dạng file Pdf.

Dữ liệu kết quả phân bố công suất và điện áp bus-tải lộ 472 đƣợc hiển thị trên sơ

đồ mô phỏng nhƣ hình 3.2 sau đây:

Hình 3. 2 Mô phỏng phân bố công suất và điện áp bus chế độ vận hành 1a

Trong đó:

- Công suất đƣợc hiển thị công suất theo 2 thành phần là: CSTD (MW), và

CSPK(MVAr). Hoặc có thể chọn cách hiển thị khác kèm theo đơn vị là A, MVA,

KVA,...

- Điện áp đƣợc hiển thị điện theo giá trị phầm trăm so với định mức (%), hoặc

hiển thị theo hình thức khác kèm theo đơn vị là V hay kV.

- Tại các TBA phân phối, giá trị điện áp hiển thị tại bus-tải phía hạ áp. Một số

TBA cần biết giá trị điện áp phía sơ cấp, các nút kết nối lƣới 22 kV đã chuyển về dạng

bus. Tuy nhiên chỉ thực hiện với một số vị trí cần khảo sát để các thông tin đƣợc hiển

thị có tính chất chọn lọc. Các thông tin đầy đủ sẽ đƣợc kiết xuất dƣới dạng bảng file

Excel hoạc file PDF lƣu trữ trong hồ sơ. Mặt khác, có thể trích xuất hiển thị cục bộ đối

với những phạm vi cần quan sát chi tiết nhƣ sau:

 Hình ảnh phóng to điện áp nguồn, trên thanh cái C41, C42 đƣợc hiển thị trên

sơ đồ hình 3.3:

Hình 3. 3 Kết quả mô phỏng (Zoom) điện áp trên thanh cái - Chế độ vận hành 1a

 Hình ảnh phóng to điện áp các bus-tải xa nguồn, tại khu vực kết nối liên lạc

với lộ 474 đƣợc hiển thị trên sơ đồ hình 3.4.

Hình 3. 4 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 474

Chế độ vận hành 1a

 Hình ảnh phóng to điện áp các bus-tải xa nguồn, tại khu vực kết nối liên lạc

với lộ 473 đƣợc hiển thị trên sơ đồ hình 3.5

Hình 3. 5 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 473

Chế độ vận hành 1a

 Hình ảnh phóng to điện áp các bus-tải xa nguồn, tại khu vực cuối lộ 472 đƣợc

hiển thị trên sơ đồ hình 3.6

Hình 3. 6 Kết quả mô phỏng (Zoom) điện áp tại các bus cuối lộ 472

Chế độ vận hành 1a

Tƣơng ứng, các dữ liệu kết quả mô phỏng thu đƣợc dƣới dạng bảng Excel nhƣ sau:

Bảng 3. 2 Dữ liệu kết quả mô phỏng phân bố công suất trên đƣờng dây

Chế độ vận hành1a

DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MÔ PHỎNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (LINE)

Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm ; Smax

MaxLine Sum

5230 m 46997 m

Sum 981,0

Sum 1151,9

Rating 1

Allowable

kW Flow

kvar Flow

Amp Flow

Rating 2 mm2

% Voltage Drop

kW Losses

kvar Losses

Chiều dài

Icp

Tên gọi đơn vị

Tiết diện mm2

Tổn thất điện áp

Tổn thất CSTD

Tổn thất CSPK

P kW

Q kVAr

I A

26 27 28 29 30

31 32 33

35 36 37

38 39 40

4A2 4A3 4A4 4A5 4A6 4A7 4A8 4A9 4A10 4A11 4A12 4A13 4A14 4A15 4A16 4A17 4A18 4A19 4A20 4A21 4B2 4B3 4B5/1 4B5/2 4B5/3 4B5/4 4B5/5 4B6/1 4B7/1 4B7/2 4B7/3 4B8/1 4B8/2 4B9 4B10/1 4B10/2 4B13/1 4B13/1/1 4B13/1/2 4B13/2 4B13/2/1 330 160 170 5230 536 260 688 80 102 103 95 305 155 95 1186 3460 966 1374 270 1710 50 20 500 847 184 730 20 15 50 245 50 679 4 50 10 20 331 70 70 423 70 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 111 49,5 49,5 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 431,1 259 259 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 13484 13383 13132 12445 11212 11122 10625 9970 9888 9283 9206 8470 3653 3533 3379 227 177 127 94,476 59,17 57,707 229 260 375 223 153 128 35,232 131 265 74,312 230 124 45,42 55,127 288 4798 70,773 302 4417 376 8319 8228 8057 7606 6457 6366 6032 5854 5798 5404 5351 4874 1776 1699 1600 -412 101 71,895 52,244 38,109 36,022 145 166 238 142 96,608 81,194 22,56 84,317 169 47,679 146 79,458 28,97 35,072 185 3075 45,384 192 2829 241 395,9 394,2 387,4 367,5 347,5 346,3 331,2 315,9 313,4 294,1 291,8 268,1 111,8 107,9 103 13,03 5,65 4,034 2,991 1,95 1,707 6,825 8,278 11,93 7,097 4,854 4,072 1,131 4,235 8,52 2,394 7,441 4,026 1,473 1,789 9,37 156,8 2,317 9,869 144,6 12,33 85,7 85,4 83,9 79,6 75,2 75 71,7 68,4 67,9 63,7 63,2 58 32,6 31,4 30 3,8 1,6 1,2 0,9 0,6 0,7 2,6 2,4 2,8 2,1 1,1 1,2 0,4 1,2 2,5 0,7 2,2 0,9 0,6 0,7 3,6 36,4 0,9 2,9 33,5 3,6 43,761 21,035 21,584 598 54,745 26,384 63,857 6,754 8,478 7,535 6,845 18,542 2,625 1,501 17,056 0,789 0,042 0,03 0,003 0,009 0 0,002 0,046 0,113 0,013 0,016 0 0 0,001 0,024 0 0,051 0 0 0 0,004 7,663 0,001 0,009 8,331 0,014 54,735 26,31 26,987 747 68,386 32,96 79,696 8,419 10,567 9,374 8,513 22,994 1,949 1,106 12,43 -4,056 -1,28 -1,844 -0,364 -2,317 -0,079 -0,031 -0,685 -1,136 -0,256 -1,072 -0,029 -0,021 -0,07 -0,328 -0,071 -0,907 -0,006 -0,067 -0,013 -0,025 8,31 -0,092 -0,089 8,947 -0,084

4B13/3 4B13/3/1 4B13/3/2 4B13/3/3 4B13/3/4 4B13/3/5 4B13/3/6 4B13/3/7 4B13/3/8 4B13/3/9 4B13/3/10 4B13/3/11 4B13/3/12 4B13/3/13 4B13/4 4B13/4/1 4B13/5 4B13/5/1 4B13/5/2 4B13/6 4B13/6/1 4B13/7 4B13/7/1 4B13/8 4B13/8/1 4B13/8/2 4B13/8/3 4B13/9 4B13/9/1 4B13/9/2 4B14 4B15 4B16/3 4B16/4 4B16/5 4B17 4B18 4B19 4B20 4B41 4B42 4B43 5B5/6 3006 20 320 30 430 10 400 80 560 28 20 385 341 15 20 268 2242 1155 1657 243 30 1630 60 2608 7 55 150 1716 500 15 5 4 1000 450 70 25 800 160 4365 20 50 50 284 431,1 259 431,1 259 431,1 259 431,1 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 431,1 259 343,2 343,2 431,1 343,2 343,2 431,1 431,1 343,2 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 259 431,1 4033 138 2039 116 324 93,46 0 230 1599 135 103 973 757 127 135 131 1256 285 113 1139 123 1016 129 885 62,834 164 101 148 406 171 118 153 1294 107 28,854 48,873 50,534 32,139 35,29 264 123 279 24,697 111 49,5 111 49,5 111 49,5 111 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 111 49,5 77,3 77,3 111 77,3 77,3 111 111 77,3 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 49,5 111 2580 87,424 1296 73,098 207 59,445 -0,547 148 1016 86,126 65,557 619 482 81,551 85,381 83,889 793 183 72,178 722 78,92 643 82,25 561 40,206 105 63,728 94,822 261 110 75,449 97,688 829 67,982 18,392 31,265 32,098 20,232 22,378 168 78,346 178 15,866 132,3 4,584 67,79 3,846 10,78 3,11 0,015 7,678 53,18 4,508 3,428 32,42 25,25 4,249 4,478 4,353 41,66 9,498 3,772 37,97 4,117 33,86 4,325 29,57 2,112 5,518 3,375 4,988 13,68 5,756 3,845 5,001 42,59 3,502 0,948 1,607 1,658 1,052 1,158 7,874 3,674 8,346 0,789 30,7 1,8 15,7 1,5 2,5 1,2 0 3 15,5 1,7 1 12,5 7,4 1,6 1,3 1,7 9,7 3,7 1,1 8,8 1,2 7,9 1,3 6,9 0,8 1,6 1 1,2 4 1,7 0,9 1,2 12,4 1 0,4 0,5 0,5 0,3 0,3 3 1,4 3,2 0,2 49,567 0,001 1,385 0,001 0,047 0 0 0,01 2,148 0,001 0 0,857 0,295 0,001 0,001 0,011 3,67 0,22 0,032 0,33 0,001 1,762 0,002 2,152 0 0,002 0,002 0,04 0,127 0,001 0 0 2,461 0,007 0 0 0,003 0 0,007 0,003 0,001 0,007 0 52,613 -0,025 1,149 -0,038 -0,534 -0,013 -0,547 -0,096 1,029 -0,035 -0,026 -0,02 -0,206 -0,019 -0,026 -0,336 1,145 -1,351 -2,155 0,048 -0,039 -0,192 -0,077 -1,053 -0,009 -0,07 -0,193 -2,262 -0,547 -0,019 -0,007 -0,006 0,671 -0,606 -0,091 -0,034 -1,086 -0,217 -5,926 -0,03 -0,078 -0,075 -0,424

Bảng 3. 3 Dữ liệu kết quả mô phỏng tính điện áp bus-tải

Chế độ vận hành 1a

DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MÔ PHỎNG ĐIỆN ÁP TRÊN BUS-TẢI VÀ CÔNG SUẤT TẢI NHẬN ĐƯỢC Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm ; Smax

Số tải có U% >100 : Số tải có U% < =100 : Số tải có U% >= 95 : Số tải có U% < 90 : 5,00 66,00 64,00 6,00 103,84 89,23

Rating

Rated kV

Amp

kvar

Tên bus-tải đơn vị BAC NGA. BAN DAY. BAN NGA. BAN ROOC. BD TINH LS. BE TONG TN. BEN BAC 3. BOM D3. BV DA KHOA. BV PHU SAN. BVDK CAO LOC. BVDK T1. BVDK T2. BVDK TINH LS. CAO LOC2, CAO LOC 3. CAO LOC 4, CAO LOC 5. CAO LOC 6. CAO LOC 7. CAO LOC 8. CAO LOC 9. CAP2 CAP3 CAU QUAN. CHI LE. CHIEU SANG QL1A. CON LUOT. CS KCN 2. CT HUNG HUONG. CT QUYET THANG 2. CT QUYET THANG 3. CT TNHH HOANG TAN. CT TUAN SON LS. CT VTBM. CUC THUE LS. DINH VAN TINH. DONG EN. HA SA1. HA SA2. HOANG THANH. HTX HOP THINH. HUNG VUONG - TB. HUNG VUONG. KHANH PHUONG. KHANH UNG. KHON CUONG KHON QUYEN' KHU CNDP 2. NA CHUONG. NA LENH. NA LUOT. NHIET DIEN 2. PHAI LUONG.

STT

Sđm kVA 189 63 209 44 68 146 300 153 65 140 291 562 1088 353 146 468 264 375 310 283 174 118 -600 r -300 r 164 370 43 143 37 165 501 562 313 91 554 380 80 315 218 300 318 123 534 161 88 153 74 61 139 360 40 270 260 133

Uđm kV 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 22 22 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

I A 274,3 91,21 303,5 63,7 98,38 211,5 433,1 221,4 93,89 202,1 422,3 813,1 1576 511,5 211,5 677,9 382,8 542,8 449,3 409,3 252,1 171,1 14,92 7,562 237,9 535,7 62,19 207,5 53,54 239,4 726,2 814,5 453,2 131,6 802,9 551,1 116,1 455,3 316,6 435,8 459 178,1 773,3 232,9 127,5 221,4 107,3 88,37 201 522,4 57,88 390,3 375,4 192,6

%V termal Ubus-tai % 89,9 92,43 89,63 92,54 93,37 91,97 101,41 92,94 103,84 101,31 90,11 93,32 92,03 91,49 91,8 91,92 90,8 92,75 91,31 93,96 91,56 91,05 94,76 96,05 90,58 92,44 93,96 90,27 93,26 90,18 91,25 91,31 92,27 93,47 91,3 90,73 89,77 94,83 89,47 89,23 101,25 92,22 92,17 93,53 91,98 92,94 91,07 91,78 94,02 90,18 93,25 94,6 102 92,01

Q kVAr 90,012 30,769 99,274 21,514 33,526 70,984 160 75,107 35,582 74,722 139 277 529 171 70,864 227 127 184 150 140 84,251 56,848 -539 -277 78,634 181 21,324 68,357 18,221 78,801 242 271 153 44,911 268 182 38,051 158 103 142 170 59,951 260 79,503 42,789 75,107 35,657 29,601 68,974 172 19,697 135 140 64,689

P kW 145 49,648 160 34,714 54,096 115 259 121 57,413 121 224 447 854 276 114 367 205 296 242 226 136 91,729 0 0 127 292 34,408 110 29,401 127 390 438 246 72,467 432 294 61,397 254 167 229 274 96,735 420 128 69,042 121 57,536 47,764 111 277 31,783 217 225 104

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 MaxVoltage (%) MinVoltage (%) % Loading Kpt % 100,6 100,3 100,6 100,3 100,2 100,4 100 100,3 100,1 100 100,5 100,2 100,3 100,4 100,4 100,4 100,5 100,3 100,4 100,2 100,4 100,4 94,8 96 100,5 100,3 100,2 100,5 100,2 100,5 100,4 100,4 100,3 100,2 100,4 100,5 100,6 100,1 100,6 100,7 100 100,3 100,3 100,2 100,3 100,3 100,4 100,4 100,2 100,5 100,2 100,2 100 100,3

PHAI TRAN.

Bảng 3. 4 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất và thổn thất công suất

Chế độ vận hành1a

55 56 QUAN HO, 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 TBA KHOI 6. TDC N16 TDC N18. TDC N20 TH GIA CAM NL. THANH TRUNG. TRAI CA BAN NGA. VIBA QUAN HO. VIEN LAO. VUON QUA VUON QUA 2. XN GOM. XN OTO. XUONG GACH KCN2. XUONG VLXD. 324 155 177 130 153 161 36 356 128 30 156 272 171 170 190 56 85 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 259 126 137 101 119 124 28,275 281 99,277 24,061 120 211 133 133 150 44,488 67,132 160 77,989 85,007 62,402 74,015 76,704 17,523 174 61,526 14,912 74,37 131 82,197 82,352 92,852 27,571 41,604 468,6 224 256,7 188,5 221,7 233,7 52,14 515,4 185,6 43,38 226,4 394,4 248 246,3 275,1 81,03 123 100,2 100,1 100,5 100,5 100,4 100,6 100,3 100,3 100,5 100,2 100,6 100,5 100,5 100,4 100,3 100,2 100,3 93,83 95,41 90,74 90,69 91,47 89,93 92,09 92,6 90,83 94,19 90 90,77 90,83 91,61 92,49 93,23 92,65

DỮ LIỆU KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm ; Smax

Study ID

Untitled

STT

Đại lượng – đơn vị

Giá trị

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Buses Branches Generators Power Grids Loads Load-MW Load-Mvar Generation-MW Generation-Mvar Loss-MW Loss-Mvar

169 165 0 3 69 13,58 8,727 13,58 8,727 1,342 1,959

Từ các kết quả mô phỏng thu đƣợc trên đây cho thấy: - Số bus-tải có điện áp < 95%Uđm: 66 trên tổng số 71 bus - Bus-tải có điện áp lớn nhất là: 103,84%Uđm

- Bus-Tải có điện áp nhỏ nhất là: 89,23%Uđm - Tổng công suất thu/phát: (13,58 + j8,272) MVAr - Tổn thất công suất trong là: (1,342 + j1,959) MVAr

- Điện áp tại các bus xa nguồn có giá trị thấp: < 90%Uđm. Giải pháp điều chỉnh

đầu phân áp MBA trung gian T1 và T2 chỉ có thể là tăng đến 105% Uđm và không thể điều chỉnh quá 105% bởi liên quan đến các lộ 473,474, 476,... cùng xuất tuyến trên

thanh cái C41 và C42, hơn nữa Quy định tại thông tƣ 39/TT-BCT 2015 không cho

phép. Hoặc, cách khác có thể điều chỉnh đầu phân áp các MBA phân phối có thể tăng điện áp phía thứ cấp, tuy nhiên giải pháp này sẽ làm tăng dòng phía 22 kV và do đó

tăng các tổn thất điện áp và tổn thất công suất trong lƣới 22 kV đặc biệt là đối với các

trƣờng hợp điện áp phía sơ cấp ở mức thấp nhỏ hơn 90%Uđm.

Tuy nhiên, trong tính toán thiết kế lƣới điện, công suất MBA các máy biến áp phân phối đƣợc lựa chọn theo phụ tái tính toán và có xét đến khả năng quá tải trong

phạm vi cho phép. Vậy, trong nghiên cứu phân bố công suất và điện áp nút trên đƣờng

dây 22 kV lộ 472 cần thiết phải đƣợc đánh giá đối với chế độ vận hành tính toán. Cụ

thể thông qua mô phỏng, giải tích lƣới chế độ vận hành 1b sau đây.

3.2.2 Chế độ vận hành 1b: 105%Uđm, 90%Sđm

Từ sơ đồ mô hình hóa mô phỏng lộ 472 bằng phần mềm ETAP nhƣ trên hình 2.6,

các thông số đƣợc khai báo cụ thể cho trƣờng hợp này là:

- Điện áp nguồn E17.1 và thanh cái C41 có giá trị: 105%Uđm

- Chọn hệ số Kđt = 0,9, phụ tải của các MBA phân phối đƣợc chọn với mức

90%Sđm

- 02 tụ bù hiện có đƣợc ngắt kết nối (chƣa tham gia bù)

Kết quả giải tích bằng ETAP tính toán phân bố công suất và điện áp bus thu đƣợc

hiển thị kết quả trên sơ đồ và bảng dữ liệu kết quả dạng Excel.

 Dữ liệu kết quả phân bố công suất và điện áp bus-tải trong lộ 472 đƣợc hiển thị trên sơ đồ mô phỏng nhƣ hình 3.7 sau đây:

Hình 3. 7 Mô phỏng phân bố công suất và điện áp bus chế độ vận hành 1a

 Hình ảnh phóng to điện áp các bus-tải xa nguồn, tại khu vực kết nối liên lạc

với lộ 472 đƣợc hiển thị trên sơ đồ hình 3.8.

Hình 3. 8 Một số đoạn đƣờng dây trục chính phía đầu nguồn hiện cảnh báo quá tải

 Hình ảnh phóng to điện áp các bus-tải xa nguồn, tại khu vực kết nối liên lạc

với lộ 472 đƣợc hiển thị trên sơ đồ hình 3.9.

Hình 3. 9 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 472

Chế độ vận hành 1b

Tƣơng ứng, các dữ liệu kết quả mô phỏng thu đƣợc dƣới dạng bảng Excel nhƣ sau:

Bảng 3. 5 Dữ liệu kết quả mô phỏng phân bố công suất trên đƣờng dây

Chế độ vận hành1b

DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MÔ PHỎNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (LINE)

Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm ; 90%Sđm

MaxLine Sum

5230 m 46997 m

Sum 1485,4

Sum 1782,8

Rating 1

Allowable

kW Flow

kvar Flow

Amp Flow

Rating 2 mm2

kvar Losses

% Voltage Drop

kW Losses

STT

Chiều dài

Icp

Tổn thất điện áp

Tổn thất CSTD

Tổn thất CSPK

Tên gọi đơn vị

Tiết diện mm2

I A

P kW

Q kVAr

28 29

30 31 32 33 34

35 36 37

40 41

42 43

4A2 4A3 4A4 4A5 4A6 4A7 4A8 4A9 4A10 4A11 4A12 4A13 4A14 4A15 4A16 4A17 4A18 4A19 4A20 4A21 4B2 4B3 4B5/1 4B5/2 4B5/3 4B5/4 4B5/5 4B6/1 4B7/1 4B7/2 4B7/3 4B8/1 4B8/2 4B9 4B10/1 4B10/2 4B13/1 4B13/1/1 4B13/1/2 4B13/2 4B13/2/1 4B13/3 4B13/3/1 330 160 170 5230 536 260 688 80 102 103 95 305 155 95 1186 3460 966 1374 270 1710 50 20 500 847 184 730 20 15 50 245 50 679 4 50 10 20 331 70 70 423 70 3006 20 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 111 49,5 49,5 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 49,5 490,8 483,2 473,7 450,9 427,3 426,1 410,1 387,7 380 360,8 358,4 335,3 137,5 133,7 127,8 8,646 8,167 5,828 3,457 1,786 7,611 9,448 9,48 14,27 7,637 6,656 5,925 1,186 4,218 9,491 2,373 11,88 4,222 1,782 2,376 9,238 197,8 2,378 13,32 182,1 13,32 168,8 7,688 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 431,1 259 259 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 259 16227 15906 15560 14771 13144 13025 12499 11617 11376 10789 10707 10010 4137 4021 3843 297 244 174 105 52,301 254 314 290 437 233 204 181 35,962 127 287 71,665 355 126 53,203 70,848 276 5844 70,287 394 5367 393 4962 222 10865 10618 10377 9853 8261 8134 7772 7407 7246 6862 6802 6348 2518 2442 2328 52,997 146 104 59,566 33,619 162 201 186 279 150 130 116 23,085 81,767 184 46,01 228 81,051 34,172 45,508 177 3794 45,164 253 3483 252 3216 143 106,3 104,6 102,6 97,6 92,5 92,3 88,8 84 82,3 78,1 77,6 72,6 40,1 39 37,2 2,5 2,4 1,7 1 0,5 2,9 3,6 2,8 3,3 2,2 1,5 1,7 0,5 1,2 2,8 0,7 3,5 1 0,7 0,9 3,6 45,9 0,9 3,9 42,3 3,9 39,2 3 67,246 31,602 32,278 900 82,8 39,943 97,878 10,175 12,462 11,34 10,322 29,01 3,975 2,303 26,26 0,35 0,087 0,063 0,004 0,007 0,006 0,004 0,061 0,162 0,015 0,03 0,001 0 0,001 0,03 0 0,13 0 0 0 0,004 12,203 0,001 0,017 13,22 0,017 80,739 0,003 84,424 39,668 40,507 1129 104 50,117 123 12,75 15,611 14,192 12,917 36,252 3,074 1,775 20,116 -4,104 -1,152 -1,688 -0,338 -2,158 -0,075 -0,029 -0,638 -1,019 -0,241 -1,003 -0,027 -0,02 -0,066 -0,305 -0,067 -0,787 -0,005 -0,063 -0,013 -0,023 13,541 -0,086 -0,076 14,586 -0,076 88,616 -0,022

320 30 430 10 400 80 560 28 20 385 341 15 20 268 2242 1155 1657 243 30 1630 60 2608 7 55 150 1716 500 15 5 4 1000 450 70 25 800 160 4365 20 50 50 284 4B13/3/2 4B13/3/3 4B13/3/4 4B13/3/5 4B13/3/6 4B13/3/7 4B13/3/8 4B13/3/9 4B13/3/10 4B13/3/11 4B13/3/12 4B13/3/13 4B13/4 4B13/4/1 4B13/5 4B13/5/1 4B13/5/2 4B13/6 4B13/6/1 4B13/7 4B13/7/1 4B13/8 4B13/8/1 4B13/8/2 4B13/8/3 4B13/9 4B13/9/1 4B13/9/2 4B14 4B15 4B16/3 4B16/4 4B16/5 4B17 4B18 4B19 4B20 4B41 4B42 4B43 5B5/6 111 49,5 111 49,5 111 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 111 49,5 77,3 77,3 111 77,3 77,3 111 111 77,3 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 49,5 111 431,1 259 431,1 259 431,1 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 431,1 259 343,2 343,2 431,1 343,2 343,2 431,1 431,1 343,2 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 259 431,1 2700 222 344 122 0 222 2132 172 122 1278 1002 122 222 122 1339 275 122 1212 122 1090 171 917 68,259 171 114 171 390 171 113 176 977 124 34,937 52,346 69,765 69,745 52,29 313 131 313 22,533 1736 143 221 78,629 -0,507 143 1370 110 78,506 821 644 78,39 143 78,715 852 177 78,429 773 78,425 694 110 584 43,922 110 72,419 110 251 110 72,356 113 625 79,806 22,456 33,647 44,844 44,832 33,612 201 83,409 201 14,454 93,52 7,689 11,92 4,242 0,015 7,689 73,93 5,967 4,243 44,39 34,85 4,244 7,688 4,241 46,23 9,544 4,244 42,06 4,244 37,83 5,971 31,89 2,39 5,974 3,975 5,974 13,67 5,974 3,805 5,945 33,22 4,231 1,19 1,786 2,381 2,381 1,786 9,448 3,936 9,448 0,737 21,7 3 2,8 1,6 0 3 21,5 2,3 1,2 17,1 10,2 1,6 2,2 1,6 10,7 3,7 1,2 9,8 1,2 8,8 1,7 7,4 0,9 1,7 1,2 1,4 4 1,7 0,9 1,4 9,7 1,2 0,5 0,5 0,7 0,7 0,5 3,6 1,5 3,6 0,2 2,637 0,004 0,058 0 0 0,01 4,151 0,002 0 1,607 0,562 0,001 0,002 0,01 4,518 0,222 0,04 0,405 0,001 2,199 0,003 2,502 0 0,003 0,003 0,057 0,127 0,001 0 0 1,497 0,011 0 0 0,006 0,001 0,018 0,004 0,002 0,009 0 2,615 -0,033 -0,479 -0,012 -0,507 -0,089 2,734 -0,032 -0,024 0,426 0,048 -0,017 -0,023 -0,311 2,342 -1,242 -1,987 0,158 -0,036 0,473 -0,07 -0,388 -0,008 -0,064 -0,178 -2,068 -0,498 -0,017 -0,007 -0,005 -0,035 -0,563 -0,085 -0,032 -1,008 -0,201 -5,507 -0,029 -0,077 -0,073 -0,403

Bảng 3. 6 Dữ liệu kết quả mô phỏng tính điện áp bus-tải Chế độ vận hành 1b

DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MÔ PHỎNG ĐIỆN ÁP TRÊN BUS-TẢI VÀ CÔNG SUẤT TẢI NHẬN ĐƯỢC

Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm ; 90%Sđm

Số tải có U% >100 : 5,00 Số tải có U% < =100 : 66,00 Số tải có U% < 95 : 66,00 MaxVoltage (%) 100,56 Số tải có U% < 90 : 54,00 85,76

Rating

Rated kV

Amp

kvar

%V termal

N0 MinVoltage (%) % Loading

Stt

Tên bus-tải đơn vị BAC NGA.

Sđm kVA 225

Uđm kV 0,4

Q kVAr 103

I A 328,6

P kW 166

Ubus-tai % 85,78

Kpt % 101,2

1 2 BAN DAY. 90 0,4 67,939 42,105 130,9 88,1 100,8 3 BAN NGA. 225 0,4 103 328,6 166 85,81 101,2 4 BAN ROOC. 67,5 0,4 31,557 98,22 50,92 88,03 100,8 5 BD TINH LS. 90 0,4 42,781 130,7 69,029 89,7 100,6 6 BE TONG TN. 144 0,4 67,984 209,3 110 89,02 100,7 7 BEN BAC 3. 360 0,4 190 519,6 306 100,05 100 8 BOM D3. 160 0,4 76,265 232,2 123 89,98 100,6 9 BV DA KHOA. 290 0,4 154 418,6 248 100,56 100 10 BV PHU SAN. 150 0,4 79,249 216,5 128 100,29 100 11 BVDK CAO LOC. 290 0,4 134 422,9 216 86,6 101 12 BVDK T1. 1350 0,4 632 1964 1020 88,2 100,8 13 BVDK T2. 1350 0,4 632 1964 1020 88,2 100,8 14 BVDK TINH LS. 360 0,4 169 523,7 272 88,26 100,8 15 CAO LOC2, 290 0,4 134 422,9 216 86,62 101 16 CAO LOC 3. 504 0,4 237 732,8 382 88,59 100,7 17 CAO LOC 4, 360 0,4 165 525,3 267 86,29 101,1 18 CAO LOC 5. 504 0,4 238 732,5 383 88,87 100,7 19 CAO LOC 6. 504 0,4 232 735,2 374 86,46 101,1 20 CAO LOC 7. 450 0,4 214 653,2 346 89,9 100,6 21 CAO LOC 8. 290 0,4 134 422,8 216 86,73 101 22 CAO LOC 9. 160 0,4 73,798 233,3 119 86,67 101 23 CAP2 -150 r 22 -125 3,6 0 91,46 91,5 24 CAP3 -300 r 22 -261 7,341 0 93,25 93,2 25 CAU QUAN. 225 0,4 103 328,4 167 86,12 101,1 26 CHI LE. 370 0,4 176 537,3 283 89,53 100,6 27 45 0,4 CHIEU SANG QL1A. 35,056 21,726 65,22 91,27 100,4 28 CON LUOT. 160 0,4 73,594 233,4 119 86,39 101,1 29 CS KCN 2. 225 0,4 107 326,6 173 89,84 100,6 30 CT HUNG HUONG. 160 0,4 73,886 233,3 119 86,79 101 31 CT QUYET THANG 2. 504 0,4 236 733,3 381 88,11 100,8 32 CT TNHH HOANG TAN. 290 0,4 138 421,1 222 89,68 100,6 33 CT TUAN SON LS. 90 0,4 43,29 130,5 69,851 90,89 100,5 34 CT VTBM. 177 0,4 84,717 256,8 137 90,4 100,5 35 CUC THUE LS. 504 0,4 232 735,4 374 86,29 101,1 36 DINH VAN TINH. 90 0,4 131,4 66,419 41,163 85,82 101,2 37 DONG EN. 360 0,4 521,4 283 175 92,02 100,3

HA SA1. 38 225 0,4 103 328,6 101,2 85,78 166 HA SA2. 39 290 0,4 133 423,5 101,2 85,76 214 HOANG THANH. 40 360 0,4 190 519,6 100 100,05 306 HTX HOP THINH. 41 10 0,4 4,833 14,49 100,4 91,38 7,799 HUNG VUONG - TB. 42 504 0,4 239 732 100,6 89,46 386 HUNG VUONG. 43 160 0,4 76,991 232 100,5 90,93 124 KHANH PHUONG. 44 90 0,4 42,43 130,8 100,7 88,88 68,464 KHANH UNG. 45 160 0,4 76,265 232,2 100,6 89,98 123 KHON CUONG 46 67,5 0,4 31,564 98,22 100,8 88,05 50,931 KHON QUYEN' 47 67,5 0,4 31,592 98,2 100,8 88,15 50,976 KHU CNDP 2. 48 225 0,4 107 326,6 100,6 89,94 173 NA CHUONG. 49 360 0,4 166 524,9 101 86,69 268 NA LENH. 50 90 0,4 67,919 42,092 131 100,8 88,07 NA LUOT. 51 290 0,4 141 420 100,4 91,97 228 NHIET DIEN 2. 52 360 0,4 190 519,6 100 100,32 307 PHAI LUONG. 53 160 0,4 74,999 232,7 100,8 88,3 121 PHAI TRAN. 54 360 0,4 173 522 100,5 90,88 279 55 QUAN HO, 225 0,4 109 325,9 100,3 91,98 177 TBA KHOI 6. 56 225 0,4 104 328,2 101,1 86,46 167 TDC N16 57 160 0,4 73,673 233,4 101,1 86,5 119 TDC N18. 58 290 0,4 133 423,2 101,1 86,27 215 TDC N20 59 160 0,4 73,554 233,4 101,1 86,33 119 TH GIA CAM NL. 60 45 0,4 21,087 65,46 100,8 88,27 34,025 THANH TRUNG. 61 350 0,4 167 508,1 100,6 89,8 269 TRAI CA BAN NGA. 62 150 0,4 69,364 218,6 101 86,93 112 VIBA QUAN HO. 63 28 0,4 13,62 40,55 100,3 92,02 21,977 VIEN LAO. 64 160 0,4 73,59 233,4 101,1 86,38 119 VT QUYET THANG 3. 65 576 0,4 270 838,1 100,8 88,11 435 VUON QUA 66 360 0,4 166 525,2 101,1 86,35 267 VUON QUA 2. 67 225 0,4 104 328,2 101,1 86,46 167 XN GOM. 68 290 0,4 134 422,8 101 86,73 216 XN OTO. 69 225 0,4 106 327 100,7 88,96 171 70 0,4 97,99 100,6 89,84 XUONG GACH KCN2. 67,5 51,84 32,127 71 0,4 130,7 100,6 89,58 XUONG VLXD. 90 68,943 42,727

Bảng 3. 7 Kết quả mô phỏng cân bằng công suất và thổn thất công suất Chế độ vận hành1b

DỮ LIỆU KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Chế độ vận hành 1a: 105%Uđm ; 90%Sđm

Study ID

Untitled

STT

Đại lượng – đơn vị đo

Giá trị

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Buses Branches Generators Power Grids Loads Load-MW Load-Mvar Generation-MW Generation-Mvar Loss-MW Loss-Mvar

165 163 0 1 69 16,38 11,494 16,38 11,494 2,017 2,979

Từ các kết quả mô phỏng thu đƣợc trên đây cho thấy:

- Số bus-tải có điện áp < 95%Uđm: 66 trên tổng số 71 bus - Bus-tải có điện áp lớn nhất là: 100,56%Uđm

- Bus-Tải có điện áp nhỏ nhất là: 85,76%Uđm

- Tổng công suất thu/phát: (16,38 + j11,949) MVAr

- Tổn thất công suất trong là: (2,017 + j2,979) MVAr

- Điện áp tại các bus xa nguồn có giá trị thấp: < 90%Uđm. Giải pháp điều chỉnh

đầu phân áp MBA trung gian T1 và T2 là không khả thi, bởi liên quan đến các lộ

473,474, 476,... cùng xuất tuyến trên thanh cái C41 và C42 không thể tăng mức điện

áp quá 105%Uđm. Hoặc điều chỉnh đầu phân áp các MBA phân phối có thể tăng điện

áp phía thứ cấp, tuy nhiên giải pháp này sẽ làm tăng dòng phía 22 kV và do đó tăng

các tổn thất điện áp và tổn thất công suất trong lƣới 22 kV đặc biệt là đối với các trƣờng hợp điện áp phía sơ cấp ở mức thấp nhỏ hơn 90%Uđm.

- Trên sơ đồ mô phỏng hình 3.8 chỉ ra một số đoạn đƣờng dây trục chính từ 4A2 đến 4A7 tại phần đầu của lộ 472 có cảnh báo màu đỏ, do tiết diện chƣa phù hợp, dòng điện trên đƣờng dây đó vƣợt quá giới hạn cho phép Icp (Allowable). Kết quả này cũng đồng thời đƣợc thể hiện trong bảng hình 3.2.

Từ các phân tích kết quả giải tích mô phỏng chế độ vận hành 1a và 1b cho thấy những hạn chế của giải pháp điều chỉnh điện áp nguồn. Để nâng cao chất lƣợng điện áp và tăng độ tin cậy vận hành lƣới điện phân phối luận văn đề xuất giải pháp tái cấu

trúc lƣới bằng cách nâng cấp đƣờng dây và gải pháp kết nối mạch vòng liên lạc với lộ 473 và 474.

3.3 Giải pháp tái cấu trúc lƣới

Giải pháp thứ nhất: Tái cấu trúc lƣới bằng cách nâng cấp tiết diện đƣờng dây trục chính lộ 472. Giải pháp này đòi hỏi phê duyệt vốn đầu tƣ và quy hoạch phát triển

qua các thủ tục khá phức tạp

Giải pháp thứ hai: Tái cấu trúc lƣới bằng cách đóng kết nối liên lạc với các

đƣờng dây lộ 473 và lộ 474 đã đƣợc thiết lập sẵn. Giải pháp này phụ thuộc trạng thái

mang tải của lộ đƣợc liên kết 473 và 474 và khả năng điều khiển điều chỉnh lƣợng công suất liên lạc.

Đối với hai giải pháp trên, nếu kết quả mang lại cho các bus 22 kV có điện áp trên mức 95%Uđm đƣợc xem là thành công, hoặc có thể cho phép một số bus có điện

áp nhỏ hơn (Ubus >93%Uđm). Bởi các MBA phân phối có khả năng điều chỉnh đầu

phân áp trong khoảng ±5%Uđm.

Cụ thể, hai giải pháp trên có thể đƣợc kiểm chứng thông qua giải tích lƣới và mô

phỏng bằng phần mềm ETAP với 2 chế độ vận hành 1c và 1d sau đây.

3.3.1 Chế độ vận hành 2a: 105%Uđm ; 90%Sđm ; nâng cấp dây dẫn

Căn cứ phân bố dòng điện thu đƣợc từ kết quả mô phỏng, một kịch bản nâng cấp

dây dẫn một số đoạn đƣờng dây trên lộ 472 nhƣ sau:

- Cáp xuất tuyến đƣợc nâng cấp tiết diện từ 3x240 mm2 lên 3x400 mm2

- Các đoạn đƣờng dây trục chính từ 4A2 đến bus 4A13 đƣợc nâng cấp dây từ 124

mm2 lên 183 mm2.

- Các đoạn đƣờng dây nhánh rẽ từ 4B13/1 đến 4B13/3 đƣợc nâng cấp dây từ 95

mm2 lên 183 mm2.

 Kết quả giải tích thu đƣợc trong bảng 3.4 cho thấy dòng điện trên trục chính từ 4A2 đến 4A7 có giá trị nhƣ trên cột Amp Flow nhỏ hơn giá trị dòng điện cho phép tƣơng ứng trên cột Allowable của bảng 3.9 sau.

Bảng 3. 8 dữ liệu kết quả giải tích phân bố dòng điện lộ 472 chế độ vận hành 2a

DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MÔ PHỎNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (LINE)

Chế độ vận hành 2a: 105%Uđm ; 90%Sđm ; nâng cấp dây dẫn

Rating 1

Allowable

kW Flow

kvar Flow

Amp Flow

Rating 2 mm2

% Voltage Drop

kW Losses

kvar Losses

Chiều dài

Icp

Tên gọi đơn vị

Tiết diện mm2

P kW

Q kVAr

I A

Tổn thất điện áp

Tổn thất CSTD

Tổn thất CSPK

330 160 170 5230 536 260 688 78,209 36,729 37,48 1043 95,769 46,197 113 44,628 20,962 21,397 596 54,708 26,389 64,589 16111 15812 15476 14695 13358 13267 12744 10531 10290 10052 9529 8014 7895 7531 589,9 589,9 589,9 589,9 589,9 589,9 589,9 483,3 475,7 466,2 443,4 419,9 418,7 402,7 81,9 80,6 79 75,2 71,2 71 68,3 183 183 183 183 183 183 183

mô phỏng hình 3.10 và hình 3.11 đƣợc tăng lên mức điện áp lớn hơn 93%Uđm nhƣ

trên sơ đồ hình 3.8 và hình 3.9 sau đây.

Hình 3. 10 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 474

Chế độ vận hành 2a

4A2 4A3 4A4 4A5 4A6 4A7 4A8 Tƣơng ứng, kết quả giải tích thu đƣợc các giá trị điện áp tại các bus trên sơ đồ

Hình 3. 11 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực kết nối liên lạc với lộ 473

Chế độ vận hành 2a

Hình 3. 12 Kết quả mô phỏng điện áp tại bus khu vực cuối dƣờng dây lộ 472

Chế độ vận hành 2a

Từ kết quả giải tích, mô phỏng chế độ vận hành 2a cho thấy:

- Khi nâng cấp đƣờng dây, tổn thất điện áp giảm và do đó điện áp các bus 22kV trên lộ 472 đƣợc nâng cao hầu hết trên mức 93%Uđm. Mặc dù hiệu quả đạt đƣợc nhƣ

vậy chƣa thỏa mãn mục tiêu đề ra, nhƣng trong tƣơng lai, khi phụ tải tiếp tục phát triển

nhƣ thiết kế thì việc nâng cấp đƣờng dây vẫn là giải pháp cần thiết.

- Hiện tại, hệ thống liên lạc mạch vòng giữa lộ 472 với 473 và 474 đã đƣợc thiết

lập, hệ thống này đƣợc nghiên cứu thông qua chế độ vận hành 2b sau.

3.3.2 Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm, Smax, liên lạc kết nối mạch vòng

Chế độ vận hành 2b đƣợc nghiên cứu dựa trên sơ đồ mô phỏng của chế độ vận hành 1a, nhƣng có bổ sung thêm trạng thái kết nối liên lạc với lộ 473 và lộ 474. Trạng

thái kết nối liên lạc đƣợc giả lập nhƣ sau:

- Tại bộ cầu dao CD 472-473 và máy cắt MC 472-473, phía lộ 473 đƣợc giả lập

bởi một nguồn cung cấp tƣơng đƣơng nhƣ quy đổi lộ 473 về tại điểm kết nối này, hình

3.13a. Để có thể điều chỉnh đƣợc phân bố công suất qua kết nối liên lạc, nguồn cung

cấp đƣợc thiết lập bởi một nguồn (hay máy phát) và một máy biến áp có điều chỉnh

điện áp nhƣ sau:

+ Thông số nguồn: U473=95%Uđm, Snm = 150 MVA

+ Thông số máy biến áp: 5MVA - 22/22 kV ± 10 x 1%Uđm

- Tại bộ cầu dao CD 472-474 và máy cắt MC 472-474, phía lộ 474 đƣợc giả lập

bởi một nguồn cung cấp tƣơng đƣơng nhƣ quy đổi lộ 474 về tại điểm kết nối này hình

3.13b . Để có thể điều chỉnh đƣợc phân bố công suất qua kết nối liên lạc, nguồn cung

cấp đƣợc thiết lập bởi một nguồn (hay máy phát) và một máy biến áp có điều chỉnh

điện áp nhƣ sau:

+ Thông số nguồn: U474=95%Uđm, Snm = 100 MVA

+ Thông số máy biến áp: 5MVA - 22/22 kV ± 10 x1%Uđm

Hình 3. 13 a,b Cấu trúc nguồn kết nối giải lập (quy đổi)

Từ sơ đồ mô phỏng lộ 472 các dữ liệu đƣợc cài đặt cho chế độ vận hành 2b, lúc này lộ 472 đƣợc xem nhƣ có 03 nguồn cung cấp, trong đó công suất nhận về qua kết

nối liên lạc là có giới hạn, phụ thuộc trạng thái vận hành thực tế của lộ 473 và 474.

Vậy để đánh giá hiệu quả của cấu trúc lƣới có kết nối mạch vòng, giả thiết công suất

liên lạc của mỗi vị trí có mức tối thiểu là 10% tổng công suất của lộ 472. Cụ thể là;

- Công suất liên lạc nhận từ lộ 473: (1,7 + j1,1) MVA

- Công suất liên lạc nhận từ lộ 474: (1,6 + j1,0) MVA

Các dữ liệu kết quả giải tích thu đƣợc trong bảng 3.9 và bảng 3.10

Bảng 3. 9 Dữ liệu kết quả phân bố công suất/dòng điện trên đƣờng dây lộ 472

Chế độ vận hành 2b

DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MÔ PHỎNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN CÁC NHÁNH ĐƯỜNG DÂY (LINE)

Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm ; Smax; Kết nối LL10%

Sum 484,3

Sum 527,5

Rating 1

Allowable

kW Flow

kvar Flow

Amp Flow

Rating 2 mm2

% Voltage Drop

kW Losses

kvar Losses

STT

Chiều dài

Icp

Tên gọi đơn vị

Tiết diện mm2

Tổn thất điện áp

Tổn thất CSTD

Tổn thất CSPK

I A

P kW

Q kVAr

15 16 17 18 19

20 21 22 23

24 25 26 27 28

29,534 14,151 14,326 380 33,199 15,956 37,017 3,73 4,643 3,837 3,453 8,362 1,913 1,085 12,177 -4,35 -1,376 -1,98 -0,391 -2,487 -0,08 -0,031 -0,725 -1,205 -0,27 -1,131 -0,03 -0,022 -0,074 63,3 62,9 61,4 57,1 52,8 52,5 49,3 46 45,4 41,3 40,8 35,6 32,4 31,3 29,9 3,9 1,6 1,2 0,9 0,6 0,7 2,6 2,4 2,8 2,1 1,1 1,2 0,4 1,2 23,827 11,418 11,569 308 26,941 12,949 30,141 3,049 3,799 3,162 2,849 6,99 2,601 1,487 16,893 0,85 0,041 0,03 0,003 0,009 0 0,002 0,046 0,113 0,013 0,016 0 0 0,001 330 160 170 5230 536 260 688 80 102 103 95 305 155 95 1186 3460 966 1374 270 1710 50 20 500 847 184 730 20 15 50 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 124 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 49,5 77,3 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 461,8 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 259 343,2 292,1 290,4 283,6 263,7 243,7 242,6 227,6 212,3 209,8 190,5 188,3 164,6 111,2 107,4 102,5 13,52 5,631 4,02 2,98 1,945 1,707 6,826 8,269 11,92 7,088 4,849 4,068 1,129 4,228 10149 10067 9825 9143 8183 8120 7623 6983 6902 6283 6209 5452 3775 3651 3492 235 183 131 97,659 61,154 58,085 231 267 385 228 157 131 36,215 135 5923 5857 5696 5255 4463 4406 4081 3953 3900 3501 3451 2965 1810 1731 1629 -448 104 73,89 53,602 39,33 36,256 146 170 244 146 99,054 83,27 23,167 86,653 4A2 4A3 4A4 4A5 4A6 4A7 4A8 4A9 4A10 4A11 4A12 4A13 4A14 4A15 4A16 4A17 4A18 4A19 4A20 4A21 4B2 4B3 4B5/1 4B5/2 4B5/3 4B5/4 4B5/5 4B6/1 4B7/1

77 78 79 80 81 82 83 84

4B7/2 4B7/3 4B8/1 4B8/2 4B9 4B10/1 4B10/2 4B13/1 4B13/1/1 4B13/1/2 4B13/2 4B13/2/1 4B13/3 4B13/3/1 4B13/3/2 4B13/3/3 4B13/3/4 4B13/3/5 4B13/3/6 4B13/3/7 4B13/3/8 4B13/3/9 4B13/3/10 4B13/3/11 4B13/3/12 4B13/3/13 4B13/4 4B13/4/1 4B13/5 4B13/5/1 4B13/5/2 4B13/6 4B13/6/1 4B13/7 4B13/7/1 4B13/8 4B13/8/1 4B13/8/2 4B13/8/3 4B13/9 4B13/9/1 4B13/9/2 4B14 4B15 4B16/3 4B16/4 4B16/5 4B17 4B18 4B19 4B20 4B41 4B42 4B43 174 48,999 150 81,85 29,856 36,163 190 1146 46,903 199 900 249 651 91,529 633 76,641 732 62,326 950 155 -22,941 90,341 68,754 392 506 85,575 89,393 87,709 828 191 75,497 754 82,526 672 86,075 586 42,052 110 66,725 99,192 273 115 77,879 101 856 70,202 18,993 32,282 33,157 20,912 23,119 169 78,928 179 16,262 8,507 2,39 7,43 4,018 1,471 1,786 9,351 53,79 2,312 9,848 41,65 12,29 29,38 4,569 34,95 3,834 38,7 3,099 49,43 7,646 0,736 4,492 3,415 20,72 25,16 4,23 4,464 4,336 41,48 9,46 3,758 37,8 4,1 33,71 4,309 29,44 2,103 5,494 3,362 4,967 13,62 5,731 3,836 4,991 42,48 3,494 0,946 1,603 1,655 1,05 1,156 7,875 3,675 8,347 0,788 2,5 0,7 2,2 0,9 0,6 0,7 3,6 12,5 0,9 2,9 9,7 3,6 6,8 1,8 8,1 1,5 9 1,2 11,5 3 0,2 1,7 1 8 7,3 1,6 1,3 1,7 9,6 3,7 1,1 8,8 1,2 7,8 1,3 6,8 0,8 1,6 1 1,2 4 1,7 0,9 1,2 12,4 1 0,4 0,5 0,5 0,3 0,3 3 1,4 3,2 0,2 0,024 0 0,051 0 0 0 0,004 0,902 0,001 0,009 0,691 0,014 2,451 0,001 0,368 0,001 0,607 0 0,921 0,01 0 0,001 0 0,35 0,293 0,001 0,001 0,011 3,638 0,218 0,031 0,327 0,001 1,747 0,002 2,133 0 0,002 0,002 0,04 0,126 0,001 0 0 2,448 0,007 0 0 0,003 0 0,007 0,003 0,001 0,007 0 -0,349 -0,075 -0,971 -0,006 -0,071 -0,014 -0,027 0,528 -0,099 -0,096 0,147 -0,091 -1,757 -0,028 -0,063 -0,042 0,044 -0,014 0,448 -0,107 -0,821 -0,039 -0,029 -0,352 -0,259 -0,021 -0,029 -0,371 0,786 -1,506 -2,385 0,01 -0,043 -0,443 -0,086 -1,447 -0,01 -0,077 -0,214 -2,507 -0,616 -0,021 -0,008 -0,006 0,56 -0,65 -0,098 -0,036 -1,165 -0,233 -6,36 -0,031 -0,079 -0,076 -0,447 5B5/6 245 50 679 4 50 10 20 331 70 70 423 70 3006 20 320 30 430 10 400 80 560 28 20 385 341 15 20 268 2242 1155 1657 243 30 1630 60 2608 7 55 150 1716 500 15 5 4 1000 450 70 25 800 160 4365 20 50 50 284 m 77,3 77,3 77,3 111 49,5 49,5 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 49,5 111 49,5 111 49,5 111 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 77,3 49,5 111 49,5 77,3 111 77,3 111 77,3 111 49,5 77,3 77,3 111 77,3 77,3 111 111 77,3 77,3 49,5 77,3 77,3 77,3 77,3 49,5 49,5 49,5 111 343,2 343,2 343,2 431,1 259 259 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 259 431,1 259 431,1 259 431,1 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 343,2 259 431,1 259 343,2 431,1 343,2 431,1 343,2 431,1 259 343,2 343,2 431,1 343,2 343,2 431,1 431,1 343,2 343,2 259 343,2 343,2 343,2 343,2 259 259 259 431,1 A 272 76,45 237 128 46,856 56,892 297 1670 73,236 313 1283 389 893 145 1147 122 1254 98,126 1594 241 15,338 142 108 671 796 134 141 137 1315 298 118 1193 129 1064 135 927 65,83 172 106 156 426 179 121 158 1338 110 29,828 50,521 52,249 33,238 36,49 266 124 281 25,338

Bảng 3. 10 Dữ liệu kết quả phân bố công suất và điện áp bus-tải lộ 472

Chế độ vận hành 2b

DỮ LIỆU KẾT QUẢ GIẢI TÍCH, MÔ PHỎNG ĐIỆN ÁP TRÊN BUS-TẢI VÀ CÔNG SUẤT TẢI NHẬN ĐƯỢC

Chế độ vận hành 2b: 105%Uđm ; Smax; Kết nối LL10%

Số tải có U% >100 : 5,00 Số tải có U% < =100 : 66,00 Số tải có U% >= 95 : 13,00 MaxVoltage (%) 104,50 Số tải có U% < 90 : 0,00 94,03

Rating

Rated kV

Amp

kvar

%V termal

N0 MinVoltage (%) % Loading

Tên bus-tải đơn vị

STT

Sđm kVA 189 kVA

Uđm kV 0,4

Ubus-tai % 94,7

Kpt % 100,1

Q kVAr 94,423

I A 273,2

P kW 152

1 BAC NGA. 2 BAN DAY. 63 kVA 0,4 95,84 100,1 31,834 91,01 51,366 3 BAN NGA. 209 kVA 0,4 94,43 100,2 104 302,2 168 4 BAN ROOC. 44 kVA 0,4 95,95 100,1 22,259 63,56 35,916 5 BD TINH LS. 68 kVA 0,4 96,59 100,1 34,622 98,21 55,865 6 BE TONG TN. 146 kVA 0,4 95,37 100,1 73,435 211 118 7 BEN BAC 3. 300 kVA 0,4 102,19 100 162 433,1 261 8 BOM D3. 153 kVA 0,4 96,1 100,1 77,515 221 125 9 BV DA KHOA. 65 kVA 0,4 104,5 100,1 35,816 93,91 57,792 10 BV PHU SAN. 140 kVA 0,4 102,08 100 75,303 202,1 122 11 BVDK CAO LOC. 291 kVA 0,4 95,1 100,1 146 420,6 236 12 BVDK T1. 562 kVA 0,4 96,72 100,1 286 811,6 462 13 BVDK T2. 1088 kVA 0,4 95,43 100,1 548 1572 884 14 BVDK TINH LS. 353 kVA 0,4 94,89 100,1 177 510,2 285 15 CAO LOC2, 146 kVA 0,4 96,71 100,1 74,421 210,9 120 16 CAO LOC 3. 468 kVA 0,4 95,6 100,1 236 676,2 381 17 CAO LOC 4, 264 kVA 0,4 95,98 100,1 134 381,4 216 18 CAO LOC 5. 375 kVA 0,4 96,28 100,1 190 541,7 307 19 CAO LOC 6. 310 kVA 0,4 96,35 100,1 157 447,8 254 20 CAO LOC 7. 283 kVA 0,4 97,12 100 145 408,7 234 21 CAO LOC 8. 174 kVA 0,4 96,35 100,1 88,375 251,3 143 22 CAO LOC 9. 118 kVA 0,4 96,04 100,1 59,747 170,5 96,406 23 CAP2 -600 kvar 22 98,17 98,2 -578 15,46 0 24 CAP3 -300 kvar 22 99,2 99,2 -295 7,81 0 25 CAU QUAN. 164 kVA 0,4 95,37 100,1 82,486 237 133 26 CHI LE. 370 kVA 0,4 95,73 100,1 187 534,6 301 27 CHIEU SANG QL1A. 43 kVA 0,4 96,78 100,1 21,935 62,1 35,393 28 CON LUOT. 143 kVA 0,4 95,07 100,1 71,706 206,7 116 29 CS KCN 2. 37 kVA 0,4 96,45 100,1 18,811 53,44 30,352 30 CT HUNG HUONG. 165 kVA 0,4 94,98 100,1 82,661 238,5 133 31 CT QUYET THANG 2. 501 kVA 0,4 94,66 100,2 250 724,2 404 32 CT QUYET THANG 3. 562 kVA 0,4 94,72 100,1 281 812,4 453 33 0,4 95,5 100,1 158 452,3 254 CT TNHH HOANG TAN. 313 kVA 34 CT TUAN SON LS. 91 kVA 0,4 96,39 100,1 131,4 74,61 46,239 35 CT VTBM. 554 kVA 0,4 94,71 100,1 277 800,8 447 36 CUC THUE LS. 380 kVA 0,4 95,91 100,1 192 549 310 37 DINH VAN TINH. 80 kVA 0,4 94,57 100,2 115,7 64,406 39,915

Từ các dữ liệu kết quả trên bảng 3.9 và 3.10 chỉ ra giải pháp kết nối liên lạc là rất

hiệu quả, cụ thể nhƣ sau:

- Dữ liệu kết quả trên bảng 3.9 cho thấy: dòng điện trên đƣờng dây trục chính từ gồm các đoạn từ 4A2 đến 4A13 đƣợc phân bố lại và có giá trị giảm đáng kể (xấp xỉ 1/3) so với ban đầu (bảng 3.1).

- Điện áp các bus lân cận điểm kết nối liên lạc đƣợc nâng cao, đạt trên 98%Uđm.

Tƣơng ứng, kết quả giải tích thu đƣợc trên sơ đồ hình 3.8 cho thấy giá trị điện áp

tại các bus xa nguồn nhất trên đƣờng dây 22 kV nhƣ sau.

DONG EN. 315 kVA 0,4 162 454,8 100 97,46 38 261 HA SA1. 218 kVA 0,4 108 315,2 100,2 94,27 39 175 HA SA2. 300 kVA 0,4 149 433,8 100,2 94,03 40 240 HOANG THANH. 318 kVA 0,4 171 459,1 100 102,02 41 276 HTX HOP THINH. 123 kVA 0,4 62,023 177,7 100,1 95,63 42 100 HUNG VUONG - TB. 534 kVA 0,4 269 771,6 100,1 95,47 43 434 HUNG VUONG. 161 kVA 0,4 81,854 232,5 100,1 96,45 44 132 KHANH PHUONG. 88 kVA 0,4 44,32 127,2 100,1 95,51 45 71,514 KHANH UNG. 153 kVA 0,4 77,515 221 100,1 96,1 46 125 KHON CUONG 74 kVA 0,4 36,892 107 100,2 94,49 47 59,529 KHON QUYEN' 61 kVA 0,4 30,626 88,15 100,1 95,19 48 49,418 KHU CNDP 2. 139 kVA 0,4 71,184 200,7 100 97,18 49 115 NA CHUONG. 360 kVA 0,4 180 520,3 100,1 94,97 50 291 NA LENH. 40 kVA 0,4 32,883 20,379 57,77 100,1 96,66 51 NA LUOT. 270 kVA 0,4 138 389,9 100 97,23 52 223 NHIET DIEN 2. 260 kVA 0,4 141 375,4 100 102,71 53 227 PHAI LUONG. 133 kVA 0,4 66,924 192,2 100,1 95,42 54 108 PHAI TRAN. 324 kVA 0,4 165 467,9 100,1 96,75 55 267 56 QUAN HO, 155 kVA 0,4 80,07 223,8 100 98,04 129 TBA KHOI 6. 177 kVA 0,4 89,396 255,7 100,1 95,79 57 144 TDC N16 130 kVA 0,4 65,624 187,8 100,1 95,74 58 106 TDC N18. 153 kVA 0,4 77,936 221 100,1 96,64 59 126 TDC N20 161 kVA 0,4 80,77 232,7 100,1 95,11 60 130 TH GIA CAM NL. 36 kVA 0,4 18,129 52,02 100,1 95,49 61 29,252 THANH TRUNG. 356 kVA 0,4 180 514,3 100,1 95,82 62 290 TRAI CA BAN NGA. 128 kVA 0,4 64,54 184,9 100,1 95,62 63 104 VIBA QUAN HO. 30 kVA 0,4 15,31 43,32 100,1 96,83 64 24,703 VIEN LAO. 156 kVA 0,4 78,013 225,5 100,1 94,8 65 126 VUON QUA 272 kVA 0,4 138 392,9 100,1 95,94 66 222 VUON QUA 2. 171 kVA 0,4 86,441 247 100,1 95,88 67 139 XN GOM. 170 kVA 0,4 86,383 245,5 100,1 96,4 68 139 XN OTO. 190 kVA 0,4 96,059 274,5 100,1 95,89 69 155 XUONG GACH KCN2. 56 kVA 0,4 28,463 80,88 100,1 96,42 70 45,927 XUONG VLXD. 85 kVA 0,4 42,981 122,8 100,1 95,91 71 69,353

Hình 3. 14 Kết quả mô phỏng điện áp bus xa nguồn trên đƣờng dây 22 kV lộ 472

Trong đó, điện áp tại bus 421 xa nguồn nhất đạt 98%Uđm (hình 1.14) so với chế

độ vận hành 1a là 94%Uđm (hình 3.6)

Nhận xét chế độ vận hành 2:

Kết luận giải pháp tái cấu trúc lƣới theo hình thức kết nối liên lạc giữa lộ 472 với

các lộ 473 và lộ 474 là hiệu quả và có tính khả thi. Trên đây là kết quả xét cho một trƣờng hợp cụ thể lộ 472 nhận 10% công suất từ hai lộ 473 và 474. Ngƣợc lại, trong trƣờng hợp khác lố 472 cũng có thể truyền công suất liên lạc theo chiều ngƣợc lại sang các lộ khác với lƣợng công suất phù hợp (nội dung này đƣợc nghiên cứu cụ thể trong

đề tài khác).

Từ kết quả nghiên cứu chế độ vận hành 2a và 2b có thêm đƣợc một số nhận xét

quan trọng đối với lộ 472

- Nâng cấp tiết diện đƣờng dây đối với những đoạn dây trục chính là cần thiết

trong tƣơng lai gần.

- Giải pháp tái cấu trúc lƣới theo các phƣơng thức liên lạc kết nối lộ 472 với các

lộ khác nhau trong lƣới 22 kV là hiệu quả và khả thi. Tuy nhiên, vấn đề chiều chỉnh độ

lớn và chiều công suất liên lạc cần thiết phải đƣợc nghiên cứu thêm (ngoaig phạm vị của luận văn này)

3.4 Giải pháp áp dụng nguồn phân tán máy phát turbine gió WTG

Trên cơ sở phân tích trong chƣơng 2, về khả năng ứng dụng nguồn WTG đối với

lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn có thể đƣợc triển khai dựa trên một số cơ sở sâu đây:

- Đặc điểm vị trí địa lý, thời tiết, khí hậu trong khu vực - Đặc điểm lƣới điện về cấu trúc đƣờng dây, phân bố phụ tải, địa hình khu vực,...

- Chính sách khuyến khích phát triển nguồn WTG trong lƣới điện phân phối theo

thông tƣ 16/2017/TT-BCT, [12].

- Thƣ viện nguồn WTG của phần mềm ETAP

- Có tham khảo những mô hình tƣơng tự đã áp dụng trong thực tế.

- Giá trị thẩm mỹ của công trình, tác động môi trƣờng và các yếu tố văn hóa, xã

hội khác đối với thành phố Lạng Sơn.

Từ đó, luận văn lựa chọn mô hình nguồn WTG loại công suất nhỏ đƣợc lắp đặt

phía hạ thế các máy biến áp 22/0,4 kV, tùy theo địa hình và công suất MBA mà các

WTG đƣợc tổ hợp dƣới hình thức đơn chiếc WTG hoặc nhóm gồm 3 đến 4 chiếc

WTG. Ví dụ minh họa nhƣ trên hình 3. 15.

Hình 3. 15 Nguồn phân tán WTG trong lƣới phân phối

3.4.1 Chế độ vận hành 3a: Nguồn WTG đơn chiếc

 Mục tiêu của giải pháp nguồn WTG đơn chiếc:

- Cung cấp công suất cho các phụ tải có cùng kết nối tại thứ cấp của máy biến áp,

phần công suất dƣ thừa phát qua máy biến áp lên lƣới 22 kV, WTG phát công suất tác

dụng phụ thuộc tốc độ gió,

- Bù công suất phản kháng theo hình thức bù phân tán. Công suất bù chỉ phụ

thuộc côgn suất danh định của WTG, không phụ thuộc tốc độ gió.

Lƣu ý rằng, công suất WTG không nên chọn lớn hơn công suất MBA.

 Kết quả và ý nghĩa của giải pháp nguồn WTG đơn chiếc:

- Phân bố công suất đƣợc cải thiện hợp lý hơn, giảm áp lực nguồn cung cấp, các

thiết bị và đƣờng dây trục chính, nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối.

- Nâng cao chất lƣơng điện áp và giảm tổn thất công suất trong lƣới điện phân

phối

- Khai thác hiệu quả tiềm năng nguồn năng lƣợng tái tạo tại địa phƣơng, góp

phần ân ninh năng lƣợng quốc gia.

Dựa trên cơ sở phân tích WTG trong chƣơng 2, căn cứ đặc điểm cụ thể lƣới điện

phân phối lộ 472. Sau đây xin đề xuất thiết lập 05 WTG đơn chiếc tại khu vực cuối

đƣờng dây đoạn nhánh từ bus 413/11 đến 413/13. Các WTG có thông số chính nhƣ

- Type 3 (DFIG), chế độ phát công suất Genetic.

- Sđm = 225 kVA; Uđm = 0,4 kV

- Tốc độ gió cơ sở (Avg. Base speed) = 10m/s.

Cụ thể, các WTG đƣợc thiết lập thể hiện trên sơ đồ mô phỏng hình 3.16

Hình 3. 16 Mô phỏng vị trí thiết lập các WTG đơn chiếc trên lộ 472

Hoạt động của các WTG đƣợc nghiên cứu thông qua hai trạng thái tốc độ gió

 Trạng thái thứ nhất:

- 05 WTG nhận tốc độ gió giống nhau 10 m/s, - 05 WTG phát công suất phản kháng giống nhau: Q = 120 kVAr

Kết quả giải tích trạng thái vận hành thứ nhất thu đƣợc chất lƣợng điện áp khu

vực nhƣ thể hiện nhƣ trên sơ đồ mô phỏng hình 3.17

Hình 3. 17 Mô phỏng chất lƣợng điện áp trạng thái thứ nhất

 Trạng thái thứ hai: - WTG D1 và WTG D2 nhận tốc độ gió 5 m/s - WTG D3, WTG D4 và WTG D2 nhận tốc độ gió 6 m/s,

- 05 WTG phát công suất phản kháng giống nhau: Q = 120 kVAr

Kết quả giải tích trạng thái vận hành thứ hai thu đƣợc chất lƣợng điện áp khu vực

nhƣ thể hiện nhƣ trên sơ đồ mô phỏng hình 3.18

Hình 3. 18 Mô phỏng chất lƣợng điện áp trạng thái thứ hai

Từ kết quả giải tích, mô phỏng cho thấy chất lƣợng điện áp đƣợc nâng lên cả

phía 22 kV và phía hạ áp 0,4 kV của các MBA có kết nối WTG, điều này có ý nghĩa

trực tiếp với các phụ tải của MBA, đồng thời giảm công suất truyền tải qua MBA,

giảm các tổn thất trên MBA và trên lƣới chung. Khi tốc độ gió thấp, thậm trí có thể là

không có gió các WTG vẫn có thể đóng vai trò nhƣ một thiết bị bù, bởi WTG đƣợc sử dụng loại „„Type 3‟‟ là loại DFIG nhƣ phân tích tại chƣơng 2. Công suất bù đƣợc điều khiển vô cấp theo công nghệ chế tạo của máy bù (Luận văn không xét đến) nên giải bù có ƣu điểm hơn so bù tụ điện tĩnh. Trên cơ sở này, trong lộ 472 có thể thiết lập một cách tƣơng tự cho nhiều WTG khác.

3.4.2 Chế độ vận hành 3b: Vận hành nguồn WTG nhóm (Wind Farm)

 Mục tiêu của giải pháp nguồn WTG nhóm:

- Cung cấp công suất cho các phụ tải của máy biến áp có công suất lớn (400 ÷

1000) kVA, Phần công suất dƣ thừa phát qua máy biến áp lên lƣới 22 kV.

- Bù công suất phản kháng theo hình thức bù tập trung, Công suất bù chỉ phụ

thuộc côgn suất danh định của WTG, không phụ thuộc tốc độ gió.

 Kết quả và ý nghĩa của giải pháp nguồn WTG nhóm:

Giải pháp nguồn WTG nhóm có ý nghĩa tƣơng tự nhƣ nguồn WTG đơn chiếc,

nhƣng hiệu quả cao hơn do công suất nguồn phát lớn hơn.

Căn cứ đặc điểm cụ thể lƣới điện phân phối lộ 472. Hai vị trí điển hình đƣợc lựa

chọn thiết lập nguồn WTG đó là:

Trạm biến áp Công ty Quyết Thắng 2: nhóm gồm 3 WTG có thông số nhƣ sau

- Type 3 (DFIG), chế độ phát công suất Genetic.

- Sđm = 225 kVA; Uđm = 0,4 kV, Iđm = 382 A

- Tốc độ gió cơ sở (Avg. Base speed) = 10m/s.

Trạm biến áp Công ty VTBM: nhóm gồm 4 WTG có thông số nhƣ sau

- Type 3 (DFIG), chế độ phát công suất Genetic.

- Sđm = 125 kVA; Uđm = 0,4 kV, Iđm = 212 A

- Tốc độ gió cơ sở (Avg. Base speed) = 10m/s.

Cụ thể, các WTG đƣợc thiết lập thể hiện trên sơ đồ mô phỏng hình 3.19

Hình 3. 19 Vị trí thiết lập nguồn WTG nhóm

Hoạt động của các WTG nhóm đƣợc nghiên cứu thông qua một trạng thái tốc độ

gió ngẫu nhiên nhƣ sau:

Đối với WTG nhóm công suất 225 kW:

- Tốc độ gió = 8 m/s - Phát công suất phản kháng: Q = 130 kVAr

Đối với WTG nhóm công suất 125 kW: - Tốc độ gió = 7,5 m/s - Phát công suất phản kháng: Q = 80 kVAr

Kết quả giải tích thu đƣợc chất lƣợng điện áp khu vực nhƣ thể hiện nhƣ trên sơ

đồ mô phỏng hình 3.20

Hình 3. 20 Mô phỏng các WTG nhóm phát công suất với trạng thái gió ngẫu nhiên

Từ kết quả giải tích, mô phỏng cho thấy khác các WTG nhóm có tác dụng tƣơng tự nhƣ WTG đơn chiếc, tuy nhiên việc ghép nối nhiều WTG đòi hỏi một số yêu cầu

của kỹ thuật hòa đồng bộ. Điều này có thể gây nhiễu lƣới đối với các máy phát đồng

bộ khi tốc độ gió thay đổi, nhƣng luận văn đã chọn sử dụng máy phát Type 3 (DFIG)

cho WTG nên vẫn đề nhiễu lƣới nhƣ trên không xảy ra, chất chất điện áp hoàn toàn không bị ảnh hƣởng.

Nhận xét chế độ vận hành 3:

Việc thiết lập các WTG đơn chiếc và WTG nhóm đã cho thấy hiệu quả mang lại của nguồn phân tán máy phát turbine gió. Từ những phân tích lý thuyết, áp dụng thực tế

thí điểm cho hai phƣơng thức thiết lập nguồn WTG đơn chiếc và WTG nhóm trong lộ 472

trong các trạng thái vận hành khác nhau của tốc độ gió là cơ sở cho đề xuất nghiên cứu

thiết kế mở rộng cho toàn bộ lƣới điện phân phối 22 kV thành phố Lạng Sơn.

Kết luận chƣơng 3

Trên cơ sở nội dung và ý nghĩa của chƣơng 1 và chƣơng 2, Chƣơng 3 đã giải quyết trọn vẹn những mục tiêu đề ra của luận văn thông qua 03 chế độ vận hành thực trạng lƣới điện và những đề xuất mới nhằm nâng cao chất lƣợng điện áp và độ tin cậy đối với lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn.

Khẳng định đề xuất áp dụng nguồn phân tán máy phát turbine gió WTG trong

lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn là có đầy đủ cơ sở khoa học và thực tiễn.

KẾT LUẬN CHUNG

Nội dung thực hiện trong luận văn tốt nghiệp đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu củ

đề tài, cụ thể là:

- Đã trực tiếp thu thập đầy đủ dữ liệu lộ 472 lƣới điện 22 kV tại thành phố Lạng Sơn đảm bảo đủ cơ sở cho các nghiên cứu theo yêu cầu của đề tài. Các dữ liệu đƣợc thể

hiện trên sơ đồ nguyên lý dạng một sợi kèm theo mô tả phƣơng thức vận hành thực tế.

- Mô hình hóa thành công lộ 472 lƣới điện 22 kV thành phố Lạng Sơn bằng phần

mềm ETAP với khối lƣợng rất lớn các phần tử có trong một lƣới điện thực tế.

- Kết quả mô phỏng hoạt động của lƣới điện đã cho thấy rõ trạng thái vận hành lƣới điện thể hiện qua những thông số kỹ thuật chính, đó là: Phân bố công suất trên

đƣờng dây; điện áp tại các bus chính và bus-tải làm cơ sở cho đánh giá độ sai lệch điện

áp để có giải pháp khắc phục hợp lý.

- Hiểu rõ nguyên tắc và sự ảnh hƣởng của điều chỉnh điện áp nguồn (điều chỉnh đầu phân áp MB trạm biến áp trung gin) đến ổn định và nâng coa chất lƣợng điện áp lƣới trung thế cũng nhƣ điện áp tại các bus-tải trong lƣới.

- Nắm đƣợc cấu trúc cơ bản và khả năng ứng dụng thực tế củ nguồn điện máy phát turbine gió WTG đơn chiếc và WTG nhóm. Đây là một nghiên cứu mới có tính

khoa học và thực tiễn cao đối với lƣới điện phân phối tỉnh Lạng Sơn.

- Ngoài cơ sở lý thuyết khoa học và thực tiễn, luận văn luôn bám sát các Quy định chung trong lĩnh vực năng lƣợng, cập nhật các thông tƣ của Bộ Công thƣơng đối

với EVN.

- Công cụ nghiên cứu chủ yếu bằng phần mềm chuyên dụng ETAP có tích hợp các công cụ toán học hiện đại nhất xét tại thời điểm này áp dụng cho giải tích và mô phỏng hệ

thống điện. Trong ETAP cung cấp đầy đủ các thƣ viện thiết bị theo tiêu chuẩn Quốc tế

(tƣơng đồng với TCVN) thay vì tra cứu thiết bị từ các tài liệu thiếu tin cậy.

Tổng thể luận văn đã nghiên cứu một nội dung khá lớn, gồm nhiều vấn đề có tính thời sự, khoa học và thực tiễn. Tuy nhiên, do bƣớc đầu làm một đề tài thực tế có khối lƣợng dữ liệu lớn, thời gian hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những sai sót. Kính

mong nhận đƣợc sự góp ý xây dựng của các thầy cô Trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Ban lãnh đạo Công ty Điện lực Sơn Lạng cùng toàn thể các đồng nghiệp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[ Davood Mohammadi Souran, Hossein Hoshmandi Safa, Behrooz Gohari Moghadam, Mehran Ghasempour, Behrooz Razeghi, and Parisa Tavakkoli Heravi, “An Overview of Automation in Distribution Systems”, „“An Overview of Automation in Distribution Systems”“. Mr. G Hari Krishna - Assistant Professor, EEE,, “transmission and distribution [ systems”, 2000. [ Nader Samaan, Nate Hausman, „Enabling High Penetrations of Distributed Solar through the Optimization of Sub-Transmission Voltage Regulation,“ Clean Energy States Alliance (CESA) Webinar, 28 3 2019. [Online]. Available: https://cesa.org/assets/2019-Files/SEIN-webinar-slides-3-28-2019.pdf. Nguồn tƣ liệu Công ty Điện lực Lạng Sơn. [

[ Authors, “E l e c t r i c P o w e r D i s t r i b u t i o n H a n d b o o k”, © 2014 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business, No claim to original U.S. Government works, Version Date: 20140131, 2014. Thông tƣ Bộ công thƣơng số 39/2015/TT-BC, HN: 18/11/2015, 2015. [

„ETAP Software 12.6,“ [Online]. [

Etap 12_16_18 getting started., OTI , 2018. [

10]

11]

[ Authors, Hƣớng dẫn sử dụng ETAP 7.00, TP Hồ Chí Minh: Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh, 2017. [ By S. Muller, m. Deicke, & RiKw. De Doncker, „“Doubly Fed Induction Generator Systems for Wind Turbines”,“ May-June 2002. Ngô Minh Đức, Ngô Đức Minh, Đặng Danh Hoằng, „“Xây dựng cấu trúc hệ [ thống và mô phỏng hoạt động hệ nguồn lai (PVG – WG) áp dụng trong mạng điện phân tán”,“ 2016. Thông tư 16/2017/TT-BCN, 2017. [

12]

13]

[ Habib, Benbouhenni, „Using Four-Level NSVM Technique to Improve DVC Control of a DFIG Based Wind Turbine Systems,“ 2019. [ Y. Yang, F. Blaabjerg, W. Chen, „Advanced and Intelligent Control in Power Electronics and Drives,“ Springer International Publishing Switzerland, 2014.

14]