Luận văn Nghiên cứu sử dụng TCSC để năng cao khả năng truyền tải của đường dây 500kv (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu sử dụng TCSC để năng cao khả năng truyền tải của đường dây 500kv (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN VĂN HẢI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TCSC ĐỂ NĂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI CỦA ĐƯỜNG DÂY 500KV NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 605250 S KC 0 0 4 0 9 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. LUÂN VĂN THẠC SĨGVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ và tên: PHAN VĂN HẢI Ngày 12 tháng 10 năm sinh: 1977 Nơi sinh: Quảng Nam Địa chỉ liên lạc: 118/1 khu A Tân Thắng Tân Bình Dĩ An Bình Dương Điện thoại: 0988604002 Email: haiphan.pm@gmail.com Quá trình đào tạo: -Từ năm 1996 đến năm 2001 theo học ngành Hệ Thống Điện tại Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng -Từ năm 2011 đến năm 2013 theo học Cao học ngành Thiết bị, Mạng và Nhà máy điện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Quá trình công tác: Từ năm 2002 đến nay công tác tại Công ty Truyền Tải Điện 4; địa chỉ: số 07 Quốc lộ 52, Phường Trường Thọ, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh. HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang i
3. LUÂN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGSTS QUYỀN HUY ÁNH LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2013 Người viết cam đoan Phan Văn Hải HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang ii
4. LUÂN VĂN THẠC SĨGVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH CẢM TẠ Trong thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, với sự dạy bảo tận tình của các thầy cô trong Khoa Điện và quí thầy cô trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, em đã học tập được rất nhiều kiến thức quí báu và những kinh nghiệm thực tế từ quí thầy cô. Với vốn kiến thức tích luỹ này đã góp phần xây nền tảng cho em vững tin bước vào lĩnh vực kỹ thuật trong tương lai. Qua luận văn này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS.QUYỀN HUY ÁNH người Thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị, bạn bè và người thân trong gia đình đã luôn luôn cố gắng tạo điều kiện, giúp đỡ động viên em trong quá trình thực hiện luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2013 Người thực hiện. Phan Văn Hải HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang iii
5. LUÂN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGSTS QUYỀN HUY ÁNH TÓM TẮT Những hệ thống điện hiện hữu luôn tồn tại các nhánh xung yếu nhất có khả năng dẫn đến quá tải thường xuyên. Khi mạng lưới truyền tải điện bị quá tải sẽ là một trong những nguyên nhân dẫn đến hệ thống bị sụp đỗ. Bằng nhiều giải pháp, các nhà cung cấp điện luôn tìm cách giảm suất sự cố để hệ thống điện về gần với trạng thái ổn định. Một trong những giải pháp được đề cập trong nội dung nghiên cứu này là ứng dụng tính hiệu quả của TCSC trong việc nâng cao khả năng tải của đường dây hiện hữu phục vụ tốt hơn trong công tác vận hành lưới điện. Để giải quyết bài toán đặt ra, nội dung nghiên cứu được trình bày như sau. Qua quá trình thực tế vận hành hệ thống điện Việt Namđã xuất hiện các chế độ vận hành mà công suất truyền tải trên đường dây khá lớn - vào mùa hè , các hồ của nhà máy thủy điện ở Miền Bắc thiếu nước không thể phát đáp ứng yêu cầu phụ tải nên phải huy đôṇ g lươṇ g côn g suất từ miền Nam và mi ền Trung ra miền Bắc- làm cho các đường dây bị quá tải, điện áp tại một số nút trên đường dây giảm thấp dễ dẫn đến mất ổn định điện áp. Từthực tiễn vận hành đặt ra yêu cầu chohướng tiếp cận mới trong nội dung nghiên cứu này chính làviệc thay thế các tụ bù cố định hiện hữu tại nút xung yếu trên đường dây truyền tải Bắc Nam bằng TCSC . Kết hợp giữa giải thuật đề xuất và phần mềm giải bài toán phân bố công suất bằng Matlab cùng với tính năng ưu việt của TCSC để chống quá tải hệ thống điện. Kết quả bài toán đã chỉ ra được rằng viêc̣ đăṭ TCSC làm cho hê ̣thống vâṇ hành linh hoạt hơn . Ở các chế độ khác nhau, ta có thể điều khiển giá trị XTCSC cho phù hợp để truyền tải được lượng công suất mà phụ tải yêu cầu, đồng thời đảm bảo điều kiện ổn định điện áp và giảm tổn thất công suất. HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang iv
6. LUÂN VĂN THẠC SĨGVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH SUMMARY The existing electrical system there is always the most critical branch is likely to lead to frequent overload. When the transmission network will be one of the causes leading to system collapse. By many measures, the power supply always looking for ways to reduce the problem to the system capacity close to the steady state. One of the solutions mentioned in the content of this research is the effective application of TCSC control power flows on the grid to overload. To solve the problem posed, research contents are as follows. Through practical operation of the power system Vietnam appeared that the operating modes on power transmission lines are quite large - in the summer , the lake of hydroelectric power plants in the North can not detect water shortage meet load requirements should be mobilized power flow from the South and the North - Central makes the line is overloaded , the voltage at a node on the lower lines easily lead to electrical instability pressure. From practical operational requirements set out for a new approach in the context of this research is the replacement of the existing fixed capacitors at critical nodes in the north-south transmission line with TCSC. Combining proposed algorithm and solve software distribution capacity by Matlab along with premium features of TCSC Vietnam to overload the electrical system. Results indicate the problem has been that placing TCSC make the operating system more flexible . In the different modes , we can control the value XTCSC appropriate to convey the power of load requirements , while ensuring stable voltage conditions and power losses. HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang v
7. LUÂN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGSTS QUYỀN HUY ÁNH MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Tóm tắt lý lịch trích ngang i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các từ viết tắt ix Danh sách các hình x PHẦN A: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 1 2.1 Mục tiêu của đề tài 1 2.2 Nhiệm vụ của đề tài 2 3. Điểm mới của luận văn 2 4. Giá trị thực tiễn của đề tài 2 PHẦN B: NỘI DUNG Chương 1 : Tổng quan về hệ thống điện Việt Nam 1.1. Giới thiệulưới điêṇ siêu cao áp 500kV Việt Nam 3 1.2. Đặc điểm kỹ thuật của đường dây siêu cao áp 5 Chương 2 : Các biện pháp nâng cao khả năng tải của đường dây 2.1.Khả năng tải của đường dây 8 2.2.Các biện pháp nâng cao khả năng tải 8 2.2.1 Nâng cao điện áp đầu và cuối đường dây 9 - Điều chỉnh điện áp máy phát - Đặt thiết bị bù ngang HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang vi
8. LUÂN VĂN THẠC SĨGVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH 2.2.2 Thay đổi cấu trúc hệ thống điện 9 - Tăng giảm số mạch đường dây - Đặt thiết bị bù dọc 2.3. Bù dọc trong hệ thống điện 10 23.1 Khái niệm 10 2.3.2. Các tác dụng của tụ bù dọc 11 2.3.2.1. Nâng cao khả năng tải 11 2.3.2.2.Tăng đô ̣dư ̣ trữ ổn điṇ h tiñ h 11 2.3.2.3.Tăng đô ̣dư ̣ trữ ổn điṇ h đôṇ g 11 2.3.2.4.Điều chỉnh điêṇ áp và ngăn ngừ a sup̣ đổ điêṇ áp 12 2.3.2.5.Giảm tổn thất công suất và điều khiển trào lưu công suất 12 Chương 3 : Nâng cao khả năng truyền tải của đường dây bằng thiết bị TCSC 3.1 Khái niệm 14 3.2Môṭ số lơị ích của thiết bi ̣TCSC 15 3.3 Cấu taọ của thiết bị TCSC 16 3.4 Các chế độ vâṇ hành của TCSC 16 3.4.1.Thyristor khóa 17 3.4.2.Thyristor nối tắt 18 3.4.3Thyristor dẫn một phần 18 3.5 Mức độ nâng cao của TCSC 19 3.6 Mô hình điều khiển của TCSC 20 3.7 Biểu thức tính toán 21 Chương 4: Ứng dụng MATLAB tính toán trào lưu công suất Hệ thống điện Việt Nam 4.1.Đặt vấn đề 26 4.2. Các phương pháp tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện 26 4.2.1.Phương pháp Gauss-Seidei 27 4.2.2.Phương pháp Newton-Raphson 29 4.2.3.Các bước tính phân bố công suất sử dụng Newton-Raphson 32 HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang vii
9. LUÂN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGSTS QUYỀN HUY ÁNH 4.2.4.Sơ đồ thuật toán thành lập ma trận YBus 34 4.2.5.Sơ đồ thuật toán của phương pháp Newton Raphson trong tính toán phân bố công suất hệ thống điện 35 4.3 Tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện khi có đặt thiết bị TCSC 36 4.3.1.Các bước tính toán khi gắn thêm thiết bị TCSC vào hệ thống 36 4.3.2.Sơ đồ thuật toán khi gắn thiết bị TCSC vào hệ thống 41 Chương 5 : Tính toán các chế độ vận hành của hệ thống điện 500kV Viêṭ Nam 5.1.Lúc non tải khi miền Bắc thiếu điêṇ 42 5.1.1 Khi chưa đăṭ TCSC 44 5.1.2 Khi đăṭ TCSC 45 5.2.Lúc bình thường khi miền Bắc thiếu điện 48 5.2.1 Khi chưa đăṭ TCSC 48 5.2.2 Khi đăṭ TCSC 50 5.3.Lúc nặng tải khi miền Bắc thiếu điêṇ 53 5.3.1 Khi chưa đăṭ TCSC 55 5.3.2 Khi đăṭ TCSC PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 1. Kết luận 58 2. Hướng phát triển đề tài 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 60 HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang viii
10. LUÂN VĂN THẠC SĨGVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC Alternating Current DC Direct Current FACTS Flexible AC Transmission Systems SSSC Static Synchronous Series Compensator SVC Static Var Compensator TCR Thyristor Controlled Reactor TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor TCVR Thyristor Controlled Voltage Regulator VSC Voltage Source Converter HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang ix
11. LUÂN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGSTS QUYỀN HUY ÁNH DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ CÁC BẢNG Trang Hình 2.1 : Sơ đồ đơn giản đường dây truyền tải 8 Hình 2.2 : Tụ bù nối tiếp ở Ấn Độ 10 Hình 2.3 Đặc tính P((δ) khi không đặt tụ bù dọc và khi đặt tụ bù dọc 11 Hình 3.1 : Thiết bị TCSC của hãng ABB được lắp đặt tại MỸ 14 Hình 3.2 :Thiết bị TCSC của hãng ABB được lắp đặt tại CANADA 14 Hình 3.3 :Cấu tạo đơn gian của TCSC 15 Hình 3.4 : Cấu tạo trên thực tế của thiết bị TCSC 16 Hình 3.5 : Điều khiển TCSC ở chế độ dung kháng 19 Hình3.6 : Dòng điện qua TCSC và mức độ nâng cao của TCSC 20 Hình 3.7 : Mô hình điều khiển của thiết bị TCSC 21 Hình 3.8 : Mạch tương đương 1 pha của TCSC 21 Hình 3.9 : Sự thay đổi điện kháng theo góc mở của TCSC 23 Hình 4.1 : Sơ đồ thuật toán thành lập ma trận 34 Hình 4.2 :Sơ đồ thuật toán của phương pháp Newton Raphson 35 Hình 4.3 : Sơ đồ thuật toán của phương pháp Newton Raphson khi gắn TCSC vào hệ thống 41 Hình 5.1 : Sơ đồ phân bố công suất khi chưa đặt TCSC lúc non tải 44 Hình 5.2 : Sơ đồ phân bố công suất khi đặt TCSC vào hệ thống lúc non tải 46 Hình 5.3 : Giá trị điện áp lúc vận hành non tải 47 Hình 5.4 : Sơ đồ phân bố công suất khi chưa đặt TCSC lúc bình thường 49 Hình 5.5 : Sơ đồ phân bố công suất khi đặt TCSC vào hệ thống lúc bình thường 51 Hình 5.6 : Giá trị điện áp lúc vận hành bình thường 52 Hình 5.7 : Sơ đồ phân bố công suất khi chưa đặt TCSC lúc nặng tải 44 Hình 5.8 : Sơ đồ phân bố công suất khi đặt TCSC vào hệ thống lúc nặng tải 46 HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang x
12. LUÂN VĂN THẠC SĨGVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Hình5.9 : Giá trị điện áp lúc vận hành nặng tải HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang xi
13. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH PHẦN A : GIỚI THIỆU LUÂN VĂN 1 . ĐẶT VẤN ĐỀ Khả năng truyền tải của đường dây siêu cao áp và các tiêu chí kỹ thuật liên quan như điện áp vận hành, ổn định, tổn thất công suất trên đường dây, là những vấn đề được các nhà nghiên cứu, kỹ sư thiết kế, vận hành đặt biệt quan tâm. Hệ thống điện 500kV Việt Nam được xây dựng và đưa vào vận hành từ năm 1994, sau hơn 15 năm vận hành hệ thống này được liên tục mở rộng và phát triển (hiêṇ nay hệ thống gồm có 3266 km chiều dài đường dây và 13 trạm biến áp với tổng công suất là 7650 MVA) nhằm đáp ứng yêu cầu truyền tải, cung cấp điện cho phụ tải của cả nước. Qua quá trình thực tế vận hành hệ thống điện đã xuất hiện các chế độ vận hành mà công suất truyền tải trên đường dây khá lớn vào mùa hè , các hồ của nhà máy thủy điện ở Miền Bắc thiếu nước không thể phát đáp ứng yêu cầu phụ tải nên phải huy đôṇ g lươṇ g công suất từ miền Nam và mi ền Trung ra miền Bắc làm cho các đường dây bị quá tải, điện áp tại một số nút trên đường dây giảm thấp dễ dẫn đến mất ổn định điện áp. Từ thực tiễn vận hành đặt ra yêu cầu cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư phải tìm ra giải pháp để nâng cao khả năng truyền tải của đường dây 500kV Việt Nam. Ngày nay, với sự phát triển của các thiết bị công suất ngày càng đáp ứng được những vấn đề kỹ thuật đặt ra trong quá trình truyền tải công suất.Thiết bị FACTS (Flexible Alternating Current Tranmission Systems) đã được thiết kế để giúp cho việc truyền tải công suất trên đường dây một cách nhanh chóng,linh hoạt mà vẫn đảm bảo được các vấn đề kỹ thuật trong quá trình truyền tải. TCSC có khả năng thay đổi nhanh t ổng trở đường dây, từ đó có thể đáp ứ ng đươc̣ các chế đô ̣vâṇ hành khác nhau của hệ thống điện . Vì vậy việc lắp đặt TCSC ở một số nút quan trọng là giải pháp hữu hiệu để tăng khả năng truyền tải của Hệ thống điện. 2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu của đề tài Tìm hiểu các chế độ vận hành của hệ thống điện Việt Nam. HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang1
14. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Nguyên lý cấu tạo, hoạt động và mô hình toán của TCSC. Vị trí tối ưu của TCSC trên lưới điện truyền tải cấp 500KV Việt Nam. 2.2 Nhiệm vụ của đề tài Tính toán luồng công suất trong các chế độ vận hành khác nhau. Sử dụng TCSC để nâng cao khả năng truyền tải của lưới điện. Xác định vị trí tối ưu để thay các tụ bù cố định bằng TCSC trên lưới điện truyền tải. Ứng dụng thuật toán để giải bài toán cụ thể. 3. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN Từ thực tế trong vận hành bằng các lập luận khả thi đề tài đã chỉ ra vị trí để thay các tụ bù cố định bằng TCSC trên lưới điện truyền tải 500KV Việt Nam và kiểm tra bằng phần mềm Matlab. 4. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Xác định vị trí để thay các tụ bù cố định bằng TCSC để nâng cao khả năng tải nhằm giải quyết bài toán giới hạn công suất truyền và điện áp các nút trong vận hành. HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang2
15. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH PHẦN B : NỘI DUNG CHƢƠNG I :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1Giới thiệu lƣới điện siêu cao áp 500KV Việt Nam Cả một thời kỳ dài từ sau giải phóng miền Nam đến đầu những năm 90 của thế kỷ trước, các tỉnh phía Nam và miền Trung bị cắt điện triền miên đã ảnh hưởng không nhỏ đến phát triển kinh tế xã hội, trong khi miền Bắc dư thừa điện vì có nhiều nhà máy điện như Phả Lại, Ninh Bình, Thác Bà, Hòa Bình. Trong khi nhiều ý kiến tính đến chuyện xuất khẩu điện thì lãnh đạo Bộ Năng lượng, dưới sự chỉ đạo của Thủ tướng Võ Văn Kiệt đã quyết định xây dựng đường dây 500kV Bắc-Nam để truyền tải điện năng từ miền Bắc vào miền Nam và miền Trung. Ngày 27/5/1994,Hệ thống điện Việt Nam chính thức được hợp nhất sau khi đóng điện thành công tại trạm biến áp 500 kV Đà Nẵng. Đường dây 500 kV đã thực sự trở thành xương sống của hệ thống điện quốc gia, đóng vai trò là đường dây liên HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang3
16. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH kết hệ thống, truyền tải công suất và điện năng theo cả 2 chiều Nam- Bắc, góp phần khai thác tối ưu các nguồn phát điện trong hệ thống, tạo ra lợi ích kinh tế lớn cho đất nước. Giá trị công trình đường dây 500 kV không chỉ tính bằng lợi ích kinh tế mà còn có ý nghĩa chính trị xã hội lớn lao, khẳng định sự trưởng thành của ngành Điện Việt Nam. Đường dây siêu cao áp 500 KV Bắc Nam, chuyển tải điện từ nhà máy thủy điện Hòa Bình vào Miền Trung, Tây Nguyên và Miền Nam. Công suất truyền tải thiết kế 600-800 MW. Chiều dài đường dây 1487 km, bắt đầu từ nhà máy thủy điện Hòa Bình, kết thúc là trạm biến áp 500 KV Phú Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, đi qua 14 tỉnh, thành phố,phần lớn nằm trong vùng núi hiểm trở hoặc đầm lầy, có 3436 cột điện, 4 trạm biến áp và 1 trạm bù. Ở các trạm có đặt thiết bị bù dọc, bù ngang để tăng khả năng tải của đường dây, cải thiện điều kiện phân bố điện áp và nâng cao tính ổn định của hệ thống. Tính chung cho cả đường dây, mức bù dọc khoảng 60% và mức bù ngang khoảng 70%. Sau khi đường dây 500 kV Bắc Nam được đưa vào vận hành, đã lập tức phát huy hiệu quả rõ rệt, nhất là giai đoạn 1994 – 1997. Với một lượng lớn công suất và điện năng được truyền tải vào để cung cấp cho nhu cầu phát triển kinh tế và xã hội tại miền Nam và miền Trung, đã chấm dứt tình trạng thiếu điện triền miên, phải cắt điện luân phiên. Từ năm 1998-2005, đường dây 500kV đã thực sự đóng vai trò là đường dây liên kết hệ thống,truyền tải công suất và điện năng theo cả 2 chiều Nam-Bắc, tạo điều kiện khai thác tối ưu các nguồn phát điện trong hệ thống, tạo ra lợi ích kinh tế lớn cho đất nước,trung bình mỗi năm lưới điện miền Nam giao nhận 1,5-2,2 tỷ KWh với các nguồn điện miền Bắc thông qua đường dây 500KV mạch 1.Tuy nhiên, đến năm 2002,miền Nam có trung tâm nhiệt điện Phú Mỹ nên dư công suất, hàng năm cung cấp 2.800 MW trong khi miền Bắc thiếu điện mà không đủ nguồn,đường dây 500kV mạch 1 đã quá tải.Chính vì vậy, tháng 12/2003, đường dây 500kV mạch 2 được gấp rút khởi công xây dựng để chống quá tải và cung cấp điện cho sự phát triển kinh tế,xã hội bình thường của miền Bắc và mặt khác là nâng cao độ tin cậy HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang4
17. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH của hệ thống khi có đường dây mạch kép 500kV Bắc-Nam.Đường dây 500 kV mạch 2 đi vào vận hành đã giải quyết ngay tình trạng thiếu điện ở miền Bắc từ giữa năm và cuối năm 2005 và kể từ năm 2005 đến nay, cả 2 mạch đường dây 500kV liên tục phải truyền tải công suất cao, có thời điểm đến 1600MW nhằm đảm bảo cung cấp điện mùa nắng nóng. Sản lượng truyền tải từ miền Nam ra qua 2 mạch đường dây chiếm 29-36% sản lượng điện cung cấp cho toàn miền Bắc.Bên cạnh đó khi đường dây 500kV mạch 2 vào vận hành đã nâng cao sự ổn định của hệ thống.Trước đây hệ thống dễ bị mất điện trên diện rộng thì thời điểm này đã đảm bảo an toàn hơn trong cung ứng điện và vận hành đảm bảo được 2 tiêu chí quan trọng là tính phù hợp và an toàn hệ thống điện, mặt khác đảm bảo được sự hợp lý về mặt kinh tế. 1.2Đặc điểm kỹ thuật của đƣờng dây siêu cao áp - Khoảng cách cách điện và chiều dài chuỗi sứ rất lớn. Chiều dài chuỗi sứ siêu cao áp chỉ phải xác định theo điện áp vận hành. Số bát sứ của đường dây 500kV có thể từ 22-25 bát và lớn hơn. Chuỗi sứ 500kV dài khoảng 4-5m và có thể hơn nữa.Điều này làm cho độ lệch ngang của chuỗi sứ rất lớn, dẫn đến khoảng cách pha phải lớn, cột phải cao làm chi phí đường dây sẽ cao hơn. HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang5
18. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH - Ảnh hưởng đến môi trường xung quanh đường dây. Chiếm nhiều đất để xây dựng trạm và móng cột, tiếng ồn do vầng quang, nhiễu vô tuyến, ảnh hưởng do cường độ điện trường đến khoảng không gian dưới đường dây và mặt đất, có thể gây ra điện thế nguy hiểm trên các vật liệu kim loại dưới đường dây. Cường độ điện trường cho phép từ 5-25kV/cm, tùy thuộc vào loại đường dây. - Độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi rất cao, vì đường dây siêu cao áp cấp điện cho phụ tải với công suất rất lớn.Nếu không đảm bảo độ tin cậy có thể gây ra thiệt hại lớn về kinh tế, tài sản và con người. - Tổn thất điện năng do vầng quang điện rất cao. Do xung quanh dây dẫn khi vận hành xuất hiện điện trường với cường độ rất cao,điện trường này sinh ra hồ quang do đó dẫn đến tổn thất công suất và điện năng rất lớn đồng thời gây nhiễu vô tuyến. Vì vậy để giảm tổn thất điện năng người ta phải phân pha dây dẫn.Tuy nhiên khi thời tiết xấu (mưa, ẩm ) thì tổn thất này vẫn khá lớn. - Công suất phản kháng do đường dây sinh ra rất lớn, sự phân pha dây dẫn làm cho công suất này lớn hơn,gây ra các vấn đề về kinh tế, kỹ thuật cần giải quyết trong các chế độ không tải hoặc non tải của lưới điện và đường dây. Sự tăng cao điện áp cuối đường dây có thể vượt quá khả năng chịu đựng của thiết bị phân phối, đường dây 500 kV không được cao hơn 525KV). Công suất phản kháng do điện dung mà máy phát điện phải chịu có thể lớn hơn khả năng chịu đựng của nó. Nguy cơ tự kích thích và tự dao động tăng dần lớn. - Đối với đường dây siêu cao áp xuất hiện nhiều vấn đề kỹ thuật, đặc biệt là lượng công suất phản khảng do bản thân đường dây sinh ra khá lớn làm ảnh hưởng đến chế độ vận hành của hệ thống điện và khả năng tải của đường dây. Ở chế độ non tải lượng công suất phản kháng dư thừa trên đường dây sẽ tràn vào mạng điện áp thấp làm phân bố lại công suất và điện áp của mạng này hoặc tràn vào các máy phát điện của các nhà máy nối vào đường dây gây nên hiện tượng tự kích thíchtrong máy phát, đối với các đường dây liên lạc giữa 2 hệ thống trong chế độ non tải hoặc HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang6
19. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH không tải sẽ gây ra hiện tượng điện áp giữa đường dây tăng cao so với 2 đầu, nhất là đối với đường dây dài, đôi khi vượt ra ngoài giới hạn cho phép.Trong chế độ phụ tải cực đại, nếu đường dây cấp điện từ hệ thống cho nút phụ tải thì tổn thất điện áp có thể rất lớn, do đó người ta tránh không tải công suất phản kháng trên đường dây siêu cao áp, để cung cấp công suất phản kháng cho phụ tải phải đặt bù tại các nút tải khu vực. HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang7
20. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Chƣơng II : CÁC BIỆN PHÁP ĐỂ NÂNG CAO KHẢ NĂNG TẢI CỦA ĐƢỜNG DÂY 500KV 2.1. Khả năng tải Khả năng tải của lưới điện là công suất lớn nhất mà một đường dây của lưới điện có thể tải được mà không gây ra các nguy hại cho bản thân đường dây điện,hệ thống điện và phụ tải điện còn có thể gọi là khả năng tải kỹ thuật. -Nguy hại cho bản thân lưới điện là phát nóng dây dẫn,máy biến áp do dòng điện vượt quá sức chịu đựng cho phép của dây dẫn và máy biến áp. -Nguy hại cho hệ thống điện là gây ra mất ổn định tĩnh và mất ổn định động của phụ tải, khả năng này có nguy cơ cao ở các đường dây liên lạc của hệ thống, các nút tải xa thiếu công suất phản kháng. -Nguy hại cho phụ tải là chất lượng điện áp không đảm bảo. Vấn đề đặt ra là trong vận hành cần xác định được khả năng tải của đường dây truyền tải theo điều kiện giới hạn cho phép.Đối với đường dây siêu cao áp thì khả năng tải thường bị hạn chế bởi điều kiện ổn định tĩnh.Về vấn đề điện áp, mặc dù điện áp tại các nút đầu và nút cuối nằm trong giới hạn cho phép nhưng điện áp phân bố dọc chiều dài đường dây truyền tải có thể có những vị trí vượt ngoài giới hạn cho phép. 2.2.Các biện pháp để nâng cao khả năng tải của đƣờng dây Xét hệ thống điện đơn giản gồm nguồn, đường dây và tải: xc xL 1 2 U1 U2 2.1. Sơ đồ đơn giản đường dây truyền tải khi Ta có UU (2.1) P 12 sin XXLC 0 UU12 Khi δ=90 Pmax (2.2) XXLC HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang8
21. LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD : PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Qua đó ta thấy công suất truyền tải phụ thuộc vào điện kháng đường dây, điện áp 2 đầu đường dây và góc lệch pha giữa chúng.Trên lưới điện siêu cao áp việc truyền tải công suất trên đường dây trên không thường bị giới hạn bởi điện kháng của đường dây,giá trị điện kháng rất cao này ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế,kỹ thuật của đường dây,làm giảm khả năng truyền tải của đường dây, làm tăng góc lệch pha của điện áp giữa 2 đầu đường dây,tổn thất công suất và điện áp trên đường dây cao. Ta thấy rằng nhà máy không thể truyền vào hệ thống công suất lớn hơn Pmax. Giá trị Pmax này phụ thuộc vào cấu trúc của lưới điện thông qua thành phần XL và XC, góc lệch pha giữa 2 đầu đường dây,và chế độ của hệ thống điện thông qua thành phần U1 và U2. Trong vận hành thường sử dụng nhiều biện pháp khác nhau nhằm nâng cao khả năng truyền tải và cải thiện chất lượng điện áp vận hành. Vì vậy muốn nâng cao khả năng tryền tải ta có thể dung các phương pháp sau: 2.2.1 Nâng cao điện áp ở đầu và cuối đƣờng dây -Việc nâng cao điện áp đầu đường dây hay nâng cao điện áp máy phát ở mạng điện 500KV là mạng điện lớn có công suất truyền tải lớn, và khoảng cách truyền tải xa.Ở hệ thống điện có nhiều nhà máy điện nối lại với nhau thay vì mức tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện thường rất lớn (có khi từ 25-30%) trong khi phạm vi điều chỉnh của máy phát rất hẹp (± 5%), và vì việc thay đổi điện áp máy phát lúc vận hành là có giới hạn nên ta không thể nâng cao khả năng truyền tải bằng cách điều chỉnh điện áp của máy phát. Đặt kháng bù ngang : kháng bù ngang là ph ần tử tiêu thụ công suất phản kháng, có tác dụng tiêu thụ phần công suất phản kháng dư thừa trên hệ thống trong trường hợp đường dây không tải hoặc non tải đặc biệt đối với đường dây siêu cao áp. Trong trường hợp đường dây không tải hoặc non tải, điện áp ở cuối đường dây có thể tăng cao quá ứm c cho phép. 2.2.2 Thay đổi cấu trúc của hệ thống điện bằng cách thay đổi các đại lƣợng XL và XC HVTH : PHAN VĂN HẢI Trang9