ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
_________________________________
BÙI HOÀNG THIÊN ÂN
TỰ HỒI PHỤC TRONG LƯỚI ĐIỆN 220KV
TỈNH ĐỒNG NAI
Chuyên ngành
: Kỹ thuật điện
Mã số ngành
: 8520201
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
_________________________________
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Phúc Khải
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS Phạm Đình Anh Khôi
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Lê Văn Đại
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM
ngày 23 tháng 01 năm 2021
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1.
PGS. TS Nguyễn Văn Liêm
2.
PGS. TS Phạm Đình Anh Khôi
3.
TS. Huỳnh Quốc Việt
4.
TS. Vũ Phan Tú
5.
TS. Lê Văn Đại
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
PGS. TS Nguyễn Văn Liêm
TRƯỞNG KHOA
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: BÙI HOÀNG THIÊN ÂN
MSHV: 1970039
Ngày, tháng, năm sinh: 23/02/1995
Nơi sinh: Đồng Nai
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201
I. TÊN ĐỀ TÀI:
Tự hồi phục trong lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai
(Self-Healing in the 220kV power grid of Dong Nai province)
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-
Tìm hiểu về khái niệm tự hồi phục
-
Tìm hiểu về lưới điện 220kV Đồng Nai
-
Xây dựng phương án tự hồi phục cho lưới điện 220kV Đồng Nai
-
Mô phỏng và đánh giá kết quả
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/09/2020
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/01/2021
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Phúc Khải
TP. HCM, ngày 03 tháng 01 năm 2021
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
TS. Nguyễn Phúc Khải
TS. Nguyễn Nhật Nam
TRƯỞNG KHOA
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
LỜI CÁM ƠN
Trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Bách Khoa TP.HCM em đã
nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, điều đó thật đáng quý và trân
trọng. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giáo
trường Đại học Bách Khoa TP. HCM, đặc biệt là các thầy cô bộ môn Hệ thống điện,
khoa Điện – Điện tử đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích, giúp em khắc
phục được nhiều thiếu sót trong quá trình học tập, nghiên cứu và làm việc.
Đặc biệt, em xin gửi đến TS. Nguyễn Phúc Khải người đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này lời cảm ơn sâu sắc nhất.
Thầy đã hỗ trợ em rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn, không quản là vào
những ngày nghỉ Thầy vẫn nhiệt tình hỗ trợ, cho em những lời khuyên bổ ích giúp
em có thể hoàn thành được luận văn này.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến anh Nguyễn Cảnh Chương, Kỹ sư Phương thức
Hệ thống điện miền Nam, Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Nam đã hỗ trợ
nhiệt tình em trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn.
Sau cùng em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe, tràn đầy vui tươi để
tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao quý của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai
sau.
TP. HCM, ngày 03 tháng 01 năm 2021
Học viên thực hiện
Bùi Hoàng Thiên Ân
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tự hồi phục trong lưới điện là một vấn đề quan trọng trong hệ thống điện cần
được quan tâm. Với một sự cố xảy ra ở một hoặc nhiều phần tử trên lưới điện nếu
như không được xử lý sự cố kịp thời và khôi phục đúng cách cũng như nhanh chóng
thì nguy cơ sự cố lan rộng và kéo dài thời gian mất điện càng cao. Vì vậy, giảm thời
gian ngừng hoạt động của lưới điện đã trở thành chìa khóa để cải thiện độ tin cậy
của việc cung cấp điện. Việc tự hồi phục có thể giúp lưới điện:
- Phát hiện nhanh và đúng các sự cố trên lưới điện.
- Phân bổ lại trào lưu công suất trên lưới điện để tránh các tác động bất lợi.
- Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện trong bất kỳ điều kiện nào.
- Tối thiểu hóa thời gian hồi phục cung cấp điện.
Vào chiều ngày 22/05/2013, tại đoạn đường dây 500kV Di Linh – Tân Định đi
qua khu vực phường Hòa Phú, TP. Thủ Dầu Một (Bình Dương), một cây dầu cao
hơn 10m từ vườn ươm gần đó ngã đụng vào đường dây 500kV gây nổ. Đây là
đường dây truyền tải điện từ trạm biến áp 500kV Di Linh vào trạm biến áp 500kV
Tân Định, cung cấp điện cho toàn bộ khu vực miền Nam. Lúc này trên đường dây
500kV Di Linh – Tân Định đang truyền tải một lượng công suất rất cao từ Bắc vào
Nam. Khi sự cố đường dây này, phía Nam đã thiếu hụt một lượng công suất lớn làm
cho tần số và điện áp giảm thấp, lúc này bảo vệ tần số thấp tác động sa thải một
lượng phụ tải lớn nhằm cân bằng công suất để giữ cho hệ thống điện miền Nam ổn
định và ngay lúc đó hệ thống điều tốc của một số nhà máy cũng làm việc ở chế độ
lồng tốc, kết hợp với lượng công suất sa thải do tần số thấp làm cho hệ thống càng
dao động mạnh, do khả năng điều tần của các nhà máy kém nên không giữ được ổn
định và gây tan rã toàn bộ hệ thống miền Nam. Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN
– Vietnam Electricity) cho biết, khi sự cố xảy ra vào chiều ngày 22/05/2013, đã có
15 nhà máy điện với 43 tổ máy phát điện phải tách ra khỏi lưới điện. Việc tái lập lại
hệ thống này mất nhiều thao tác khiến tổng thời gian khôi phục lại mạng lưới kéo
dài 8 tiếng. Hậu quả của vụ việc được đánh giá là rất nghiêm trọng, gây tác động
không nhỏ đến đời sống của người dân, doanh nghiệp lẫn thiệt hại về phía EVN do
khắc phục sự cố. Sự cố cũng khiến hàng loạt nhà máy nước tại miền Nam ngưng
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
hoạt động sản xuất và cung cấp nước nhiều giờ liền. Thiệt hại chỉ đối với ngành
điện ước tính ban đầu là 14 tỷ đồng. Tính đến ngày 25/05, có tổng cộng 8 triệu
khách hàng bị ảnh hưởng bởi sự cố, trong đó tại thành phố Hồ Chí Minh có 1.8 triệu
hộ dân và khách hàng điện.
Từ những hậu quả to lớn trên, đòi hỏi lưới điện phải có khả năng tự hồi phục,
có thể phản ứng nhanh chóng và chính xác với các tác động bất lợi lên lưới điện để
tránh các trường hợp đáng tiếc như sự cố trên.
Nhận thấy cần phải đánh giá khả năng tự hồi phục của lưới điện 220kV tỉnh
Đồng Nai, nội dung của luận văn sẽ tập trung nghiên cứu khả năng tự hồi phục của
lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai với các kịch bản sự cố N-1 nghiêm trọng xảy ra trên
lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai năm 2020. Luận văn sẽ nghiên cứu chi tiết các
phương pháp tự hồi phục có thể được áp dụng trên lưới điện Việt Nam, từ đó đề
xuất biện pháp bảo vệ chống quá tải cho máy biến áp và đường dây 220kV bằng
cách kết hợp một số phương pháp phù hợp và có sẵn trên lưới điện Việt Nam như:
phương pháp sa thải phụ tải dùng hệ thống relay bảo vệ kết hợp với các phương án
chuyển tải để xử lý sự cố N-1 nghiêm trọng. Luận văn thực hiện mô phỏng trên
phần mềm PSS/E diễn biến quá trình từ khi xảy ra sự cố N-1 và lúc tiến hành các
biện pháp bảo vệ chống quá tải mà luận văn đã nêu ra để xử lý sự cố N-1. Luận văn
sẽ trình bày 5 kịch bản sự cố N-1 trên lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai, các kịch bản
trên được lựa chọn xây dựng sẵn dựa trên các bài tính N-1 cụ thể trên phần mềm
PSS/E. Từ đó có thể đánh giá được khả năng tự hồi phục của lưới điện 220kV tỉnh
Đồng Nai khi xảy ra sự cố N-1 và chứng minh được tính phù hợp của giải pháp bảo
vệ chống quá tải máy biến áp và đường dây 220kV được trình bày trong luận văn
giúp lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai xử lý sự cố N-1 nhanh chóng, kịp thời, tránh
sự cố lan rộng và giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện.
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
ABSTRACT
Self-healing in power grid is an important issue in the power system that needs
attention. If a fault occurs in one or more elements on the grid, if it is not promptly
handled and restored properly and quickly, the higher risk of the problem spreading
and prolonging the power outage. Therefore, reducing the grid downtime has become
the key to improving the reliability of the power supply. Self-healing in power grid can
help: Quickly and correctly detect grid problems; Reallocating power flow on the grid
to avoid adverse effects; Ensure continuity of power supply under any conditions;
Minimize power supply recovery time.
On the afternoon of 22th, May, 2013, at the 500kV Di Linh - Tan Dinh
transmission line passing through Hoa Phu ward, Thu Dau Mot city (Binh Duong), a
tree of oil higher than 10m from a nearby nursery fell crashed into the 500kV line and
exploded. This is the transmission line that transmits electricity from the 500kV Di
Linh transformer station to the 500kV Tan Dinh substation, supplying electricity for the
entire southern region. At that time, on the 500kV Di Linh - Tan Dinh line, it is
transmitting a very high amount of power from the North to the South. When this line
fault, the South has a large capacity shortage, making the frequency and voltage drop
low, at this time the low-frequency protection impacts a large amount of load to
balance the capacity to keep the power down. For the southern power system to be
stable, and at that moment, the speed control system of some factories also worked in
the speed cage mode, combined with the amount of power shedding due to the low
frequency, making the system more difficult. Due to the low frequency control capacity
of the factories, it was not stable and caused the disintegration of the whole system in
the South. According to EVN (Vietnam Electrictity), when the fault occurred on the
afternoon of May 22, 2013, there were 15 power plants with 43 generating units to be
separated from the grid. This system re-installation took a lot of work, resulting in 8
hours total network restore time. The consequences of the case are assessed to be very
serious, causing significant impacts on the lives of people and businesses as well as
damage to EVN due to troubleshooting. The fault also caused a series of water plants in
the South to stop production and supply water for many hours. Damage to the power
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
sector only was initially estimated at 14 billion VND. As of 25th, May, there were 8
million customers affected by the fault, of which 1.8 million households in Ho Chi
Minh City and electricity customers were affected. From there, it requires the power
grid to be able to self-healing, be able to react quickly and accurately to adverse
impacts on the grid to avoid unfortunate cases like the above fault.
Realizing the need to assess the self-healing of the 220kV power grid in Dong
Nai province, the content of the thesis will focus on researching the self-healing of the
220kV power grid in Dong Nai province with 5 fault scenarios serious occurrence on
the 220kV grid in Dong Nai province in 2020. The thesis will study in detail selfhealing methods that have been studied and applied in the world as well as some
methods already applied on the Vietnamese grid. Since then, the thesis proposes
methods to protect against overloads for transformers and lines 220kV by combining a
number of suitable and available methods on the Vietnamese grid such as: load
shedding method use the protective relay system in combination with the load transfer
plan to handle the problem. The thesis performed simulation on PSS/E software, the
progression from the (N-1) fault and at the time of implementing the overload
protection measures that the thesis has outlined to handle the (N-1) fault. The thesis
will present 5 (N-1) fault scenarios on 220kV grid in Dong Nai province. The above
scenarios are pre-built based on specific (N-1) fault calculations on PSS/E software.
From there, it is possible to evaluate the self-recovery ability of the 220kV grid in
Dong Nai province when the (N-1) fault occurs and prove the suitability of the solution
to protect against overloading 220kV transformers and lines presented in the thesis to
help the 220kV grid in Dong Nai province to quickly and promptly handle the (N-1)
fault, to avoid the problem spreading and to minimize the time of power supply
interruption.
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là Bùi Hoàng Thiên Ân, xin cam đoan luận văn thạc sĩ đề tài “ Tự hồi
phục trong lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai ” là công trình nghiên cứu của chính bản
thân tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Phúc Khải.
Các số liệu, kết quả mô phỏng trong luận văn này là trung thực. Tôi cam đoan
không sao chép bất kỳ công trình khoa học nào của người khác, mọi sự tham khảo
đều có trích dẫn rõ ràng.
TP. HCM, ngày 03 tháng 01 năm 2021
Người cam đoan
Bùi Hoàng Thiên Ân
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................... 6
1.1. Khái niệm tự hồi phục trong lưới điện .............................................................6
1.2. Tự hồi phục trong lưới điện truyền tải ............................................................12
1.3. Kết luận ...........................................................................................................14
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỂN TẢI 220KV TỈNH
ĐỒNG NAI ................................................................................................................... 15
2.1. Các tiêu chuẩn vận hành trong lưới điện 220kV ............................................15
2.1.1. Tần số .......................................................................................................15
2.1.2. Ổn định hệ thống điện ..............................................................................16
2.1.3. Điện áp .....................................................................................................18
2.2. Hệ thống relay bảo vệ trong lưới điện 220kV ................................................18
2.2.1. Bảo vệ máy biến áp 220kV ......................................................................19
2.2.2. Bảo vệ đường dây 220kV .........................................................................20
2.2.3. Thời gian loại trừ sự cố ............................................................................22
2.3. Tổng quan lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai ....................................................22
2.3.1. Nguồn điện ...............................................................................................22
2.3.2. Lưới điện ..................................................................................................22
2.3.3. Phụ tải .......................................................................................................23
2.4. Kết luận ...........................................................................................................23
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP BẢO VỆ CHỐNG QUÁ TẢI MÁY BIẾN ÁP VÀ
ĐƯỜNG DÂY 220KV .................................................................................................. 25
3.1. Hệ thống sa thải phụ tải chống quá tải các máy biến áp 220kV vận hành song
song ........................................................................................................................25
3.2. Giải pháp bảo vệ chống quá tải Máy biến áp 220kV......................................26
3.3. Giải pháp bảo vệ chống quá tải đường dây 220kV ........................................28
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TỰ HỒI PHỤC TRONG LƯỚI
ĐIỆN 220KV TỈNH ĐỒNG NAI ................................................................................ 34
4.1. Kịch bản 1: Sự cố máy biến áp AT3 (250MVA) trạm 220kV Sông Mây......35
4.1.1. Dữ liệu ban đầu ........................................................................................35
4.1.2. Nhận định và phương án xử lý sự cố........................................................35
4.1.3. Mô phỏng .................................................................................................37
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
4.1.4. Kết quả mô phỏng kịch bản 1 - Sự cố máy biến áp AT3 trạm 220kV Sông
Mây .....................................................................................................................39
4.2. Kịch bản 2: Sự cố máy biến áp AT1 (250MVA) trạm 220kV Long Bình .....43
4.2.1. Dữ liệu ban đầu ........................................................................................43
4.2.2. Nhận định và phương án xử lý sự cố........................................................44
4.2.3. Mô phỏng .................................................................................................45
4.2.4. Kết quả mô phỏng kịch bản 2 - Sự cố máy biến áp AT1 trạm 220kV Long
Bình ....................................................................................................................47
4.3. Kịch bản 3: Sự cố máy biến áp AT1 (250MVA) trạm 220kV Long Thành ..52
4.3.1. Dữ liệu ban đầu ........................................................................................52
4.3.2. Nhận định và phương án xử lý sự cố........................................................53
4.3.3. Mô phỏng .................................................................................................55
4.3.4. Kết quả mô phỏng kịch bản 2 - Sự cố máy biến áp AT1 trạm 220kV Long
Thành ..................................................................................................................56
4.4. Kịch bản 4: Sự cố đường dây 220kV Long Thành – Long Bình ...................60
4.4.1. Dữ liệu ban đầu ........................................................................................60
4.4.2. Nhận định và phương án xử lý sự cố........................................................60
4.4.3. Mô phỏng .................................................................................................61
4.4.4. Kết quả mô phỏng kịch bản 4 - Sự cố đường dây 220kV Long Thành –
Long Bình ...........................................................................................................62
4.5. Kịch bản 5: Sự cố đường dây 220kV Long Thành – Phú Mỹ ........................67
4.5.1. Dữ liệu ban đầu ........................................................................................67
4.5.2. Nhận định và phương án xử lý sự cố........................................................67
4.5.3. Mô phỏng .................................................................................................68
4.5.4. Kết quả mô phỏng kịch bản 5 - Sự cố đường dây 220KV Long Thành –
Phú Mỹ ...............................................................................................................69
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .................. 74
5.1. Kết luận ...........................................................................................................74
5.2. Hướng phát triển của đề tài.............................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 76
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 78
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
DANH MỤC VIẾT TẮT
HTĐ
: Hệ thống Điện
ĐZ, ĐD
: Đường dây
MÁY BIẾN ÁP, TBA
: Máy biến áp, trạm biến áp
NMĐ
: Nhà máy điện
NMTĐ
: Nhà máy thủy điện
NMNĐ
: Nhà máy nhiệt trời
SG
: Smart Grid (Lưới điện thông minh)
DG
: Distributed Generation (Nguồn phân tán)
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 - Các thành phần chính của Smart Grid .......................................................7
Hình 1.2 - Sơ đồ khối của Smart Grid ........................................................................8
Hình 1.3 - Các đối tượng tham gia trong SG ..............................................................9
Hình 1.4 - Mục tiêu của hệ thống Self-healing ...........................................................9
Hình 1.5 - Bảy đặc điểm chính của lưới hiện đại......................................................10
Hình 2.1 - Sơ đồ nguyên lý bảo vệ máy biến áp .......................................................20
Hình 2.2 - Sơ đồ nguyên lý bảo vệ đường dây .........................................................21
Hình 2.3 - Sơ đồ lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai .....................................................22
Hình 3.1 - Sơ đồ nguyên lý mạch sa thải phụ tải đặc biệt chống quá tải các máy biến
áp 220kV vận hành song song ..................................................................................25
Hình 3.2 - Giải pháp chống quá tải máy biến áp 220kV ...........................................26
Hình 3.3 - Giải pháp chống quá tải đường dây 220kV .............................................28
Hình 3.4 - Sơ đồ lưới điện đường dây Long Thành – Long Bình.............................30
Hình 3.5 - Sơ đồ nguyên lý mạch sa thải nguồn khi sự cố đường dây Long Thành –
Long Bình ..................................................................................................................31
Hình 3.6 - Sơ đồ lưới điện đường dây Long Thành – Phú Mỹ .................................32
Hình 3.7 - Sơ đồ nguyên lý mạch sa thải nguồn khi sự cố đường dây Long Thành –
Phú Mỹ ......................................................................................................................33
Hình 4.1 - Phiếu chỉnh định relay bảo vệ mạch sa thải phụ tải đặc biệt chống quá tải
máy biến áp AT4 trạm 220KV Sông Mây ................................................................36
Hình 4.2 - Công suất P – Máy biến áp AT4 trạm 220kV Sông Mây ........................39
Hình 4.3 - Công suất Q – Máy biến áp AT4 trạm 220kV Sông Mây .......................39
Hình 4.4 - Công suất P – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Bình .......................40
Hình 4.5 - Công suất Q – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Bình ......................40
Hình 4.6 - Công suất P – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Thành .....................41
Hình 4.7 - Công suất Q – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Thành ....................41
Hình 4.8 - Công suất P – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Xuân Lộc ........................42
Hình 4.9 - Công suất Q – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Xuân Lộc ........................42
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
Hình 4.10 - Phiếu chỉnh định relay bảo vệ mạch sa thải phụ tải đặc biệt chống quá
tải máy biến áp AT2 trạm 220kV Long Bình ...........................................................44
Hình 4.11 - Công suất P – Máy biến áp AT2 trạm 220kV Long Bình .....................47
Hình 4.12 - Công suất Q – Máy biến áp AT2 trạm 220kV Long Bình ....................47
Hình 4.13 - Công suất P – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Thành ...................48
Hình 4.14 - Công suất Q – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Thành ..................48
Hình 4.15 - Công suất P – Máy biến áp AT3 trạm 220kV Sông Mây ......................49
Hình 4.16 - Công suất Q – Máy biến áp AT3 trạm 220kV Sông Mây .....................49
Hình 4.17 - Công suất P – Đường dây 110kV Sông Mây – Thống Nhất .................50
Hình 4.18 - Công suất Q – Đường dây 110kV Sông Mây – Thống Nhất.................50
Hình 4.19 - Công suất P – Đường dây 110kV Loteco – Long Bình .........................51
Hình 4.20 - Công suất Q – Đường dây 110kV Loteco – Long Bình ........................51
Hình 4.21 - Phiếu chỉnh định relay bảo vệ mạch sa thải phụ tải đặc biệt chống quá
tải máy biến áp AT2 trạm 220kV Long Thành .........................................................53
Hình 4.22 - Công suất P – Máy biến áp AT2 trạm 220kV Long Thành ...................56
Hình 4.23 - Công suất Q – Máy biến áp AT2 trạm 220kV Long Thành ..................56
Hình 4.24 - Công suất Q – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Bình ....................57
Hình 4.25 - Công suất Q – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Long Bình ....................57
Hình 4.26 - Công suất P – Máy biến áp AT3 trạm 220kV Sông Mây ......................58
Hình 4.27 - Công suất Q – Máy biến áp AT3 trạm 220kV Sông Mây .....................58
Hình 4.28 - Công suất P – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Xuân Lộc ......................59
Hình 4.29 - Công suất Q – Máy biến áp AT1 trạm 220kV Xuân Lộc ......................59
Hình 4.30 - Công suất P – Đường dây 220kV Long Thành – Long Bình ................63
Hình 4.31 - Công suất Q – Đường dây 220kV Long Thành – Long Bình ...............63
Hình 4.32 - Công suất P – Đường dây 220kV Long Thành – Phú Mỹ.....................63
Hình 4.33 - Công suất Q – Đường dây 220kV Long Thành – Phú Mỹ ....................64
Hình 4.34 - Công suất P – Đường dây 220kV Long Thành – Xuân Lộc .................64
Hình 4.35 - Công suất Q – Đường dây 220kV Long Thành – Xuân Lộc .................65
Hình 4.36 - Công suất P – Đường dây 220kV Long Bình – Sông Mây ...................65
Hình 4.37 - Công suất Q – Đường dây 220kV Long Bình – Sông Mây...................66
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
Hình 4.38 - Công suất P đường dây 220kV Long Thành – Phú Mỹ ........................69
Hình 4.39 - Công suất Q đường dây 220kV Long Thành – Phú Mỹ ........................69
Hình 4.40 - Công suất P đường dây 220kV Long Thành – Long Bình ....................70
Hình 4.41 - Công suất Q đường dây 220kV Long Thành – Long Bình ...................70
Hình 4.42 - Công suất P đường dây 220kV Long Thành – Xuân Lộc .....................71
Hình 4.43 - Công suất Q đường dây 220kV Long Thành – Xuân Lộc .....................71
Hình 4.44 - Công suất P đường dây 220kV Long Bình – Sông Mây .......................72
Hình 4.45 - Công suất Q đường dây 220kV Long Bình – Sông Mây ......................72
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 - Dải tần số được phép dao động và thời gian khôi phục HTĐ về chế độ
vận hành bình thường trong các chế độ vận hành khác của HTĐ QG .....................15
Bảng 2.2 - Dải tần số được phép và số lần được phép tần số vượt quá giới hạn trong
trường hợp sự cố nhiều phần tử, sự cố nghiêm trọng hoặc chế độ cực kỳ khẩn cấp
...................................................................................................................................16
Bảng 2.3 - Tiêu chuẩn về ổn định hệ thống điện ......................................................17
Bảng 2.4 - Điện áp tại thanh cái cho phép vận hành trên lưới điện truyền tải .........18
Bảng 4.1 - Mức mang tải của các máy biến áp trong khu vực khi sự cố xảy ra.......35
Bảng 4.2 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực khi sự cố xảy ra .........35
Bảng 4.3 - Mức mang tải của các máy biến áp trong khu vực sau khi xử lý sự cố ..37
Bảng 4.4 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực sau khi xử lý sự cố ....37
Bảng 4.5 - Mức mang tải của các máy biến áp trong khu vực khi sự cố xảy ra.......43
Bảng 4.6 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực khi sự cố xảy ra .........43
Bảng 4.7 - Mức mang tải của các máy biến áp trong khu vực sau khi xử lý sự cố ..44
Bảng 4.8 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực sau khi xử lý sự cố ....45
Bảng 4.9 - Mức mang tải của các máy biến áp trong khu vực khi sự cố xảy ra.......52
Bảng 4.10 - Mức mang tải của các máy biến áp trong khu vực khi sự cố xảy ra.....53
Bảng 4.11 - Mức mang tải của các máy biến áp trong khu vực sau khi xử lý sự cố 54
Bảng 4.12 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực sau khi xử lý sự cố ..54
Bảng 4.13 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực khi sự cố xảy ra .......60
Bảng 4.14 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực sau khi xử lý sự cố ..61
Bảng 4.15 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực khi sự cố xảy ra .......67
Bảng 4.16 - Mức mang tải của các đường dây trong khu vực sau khi xử lý sự cố ..67
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
PHẦN MỞ ĐẦU
I.
Lý do chọn đề tài
Đi cùng với quá trình phát triển kinh tế, nhu cầu tiêu thụ năng lượng của Quốc
Gia ngày càng tăng cao, do đó ngành điện đóng vai trò rất quan trọng và để đáp ứng
được nhu cầu trên, hệ thống điện ngày càng phát triển mạnh về quy mô và hiện đại
hóa trong cách thức vận hành. Ngành điện Việt Nam dần thay đổi diện mạo của bản
thân nhờ vào những cơ cấu tổ chức quản lý mới, những thiết bị hiện đại và những
giải pháp tự động hóa mang tính hiệu quả cao. Hầu như tất cả các khâu trong hệ
thống điện: phát điện, truyền tải, phân phối đều đang thay đổi mình với mục đích
nâng cao độ tin cậy và chất lượng điện năng đến tay khách hàng sử dụng điện.
Hệ thống điện miền Nam cấp điện cho 22 tỉnh và thành phố, liên kết với hệ
thống điện 500kV qua trạm biến áp 500kV: Di Linh, Sông Mây, Tân Uyên, Chơn
Thành, Vĩnh Tân, Trung Nam, Phú Mỹ, Tân Định, Nhà Bè, Cầu Bông, Phú Lâm,
Mỹ Tho, Ô Môn, Duyên Hải. Liên kết với hệ thống điện miền Trung qua đường dây
220kV Tháp Chàm - Nha Trang 2, Bình Long 2 – ĐắkNông 2 và 03 đường dây
110kV Đa Nhim - Cam Ranh, Ninh Hải - Nam Cam Ranh, Bù Đăng - ĐắkLắk ĐắkNông. Liên kết với hệ thống điện Campuchia qua 02 mạch đường dây 220kV
Châu Đốc – Tà Keo.
Phụ tải của hệ thống điện miền Nam chiếm tỷ lệ khoảng 45% so với phụ tải
của hệ thống điện Quốc gia. Theo thống kế phụ tải của hệ thống điện miền Nam
thường đạt công suất cực đại vào khoảng tháng 4, 5 hàng năm. Hiện tại phụ tải
max/min của miền Nam khoảng 16,220/9,329 MW với sản lượng bình quân ngày
312,284,637 kWh.
Trong hệ thống điện miền Nam có các tỉnh, thành phố có phụ tải đặc biệt quan
trọng, chiếm tỷ trọng cao như: Thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương, Đồng Nai,
Bà Rịa Vũng Tàu... Trong đó, phụ tải tỉnh Đồng Nai là đặc biệt quan trọng. Phụ tải
Đồng Nai chiếm tỷ trọng cao, chiếm khoảng 12- 14% phụ tải của miền Nam, Đồng
Nai có sản lượng cao vượt hơn nhiều các tỉnh khác trong miền Nam do khu vực này
chủ yếu tập trung nhiều KCN lớn như: Amata, An Phước, Biên Hòa, Nhơn Trạch,
Long Thành, Tam Phước…
Trang 1
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
Lưới điện 220kV đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện khi nó
là cầu nối liên kết giữa lưới điện 500kV và lưới điện phân phối (từ 110kV trở
xuống). Với một sự cố xảy ra ở một hoặc nhiều phần tử trên lưới điện 220kV nếu
như không được xử lý sự cố kịp thời và khôi phục đúng cách cũng như nhanh chóng
thì nguy cơ sự cố lan rộng và kéo dài thời gian mất điện càng cao. Vì vậy, giảm thời
gian ngừng hoạt động của lưới điện 220kV đã trở thành chìa khóa để cải thiện độ tin
cậy của việc cung cấp điện.
Tự hồi phục trong lưới điện có nghĩa là trong trường hợp không có hoặc chỉ
một số ít sự can thiệp của con người, bằng phương pháp giám sát tiên tiến, liên tục
chẩn đoán và đánh giá tình trạng hoạt động của lưới điện một cách kịp thời và
nhanh chóng điều chỉnh để loại bỏ mối nguy hiểm ẩn tàng. Khi xảy ra sự cố, lưới
điện có thể nhanh chóng cách ly sự cố và tự hồi phục, không ảnh hưởng đến nguồn
điện thông thường của người dùng hoặc giảm thiểu tác động của sự cố. Tự hồi phục
lưới điện tổng quát bao gồm vận hành tối ưu, đánh giá rủi ro, cảnh báo, xử lý sự
cố…
Vì vậy, việc phân tích khả năng tự hồi phục của lưới điện rất cần được quan
tâm nhiều hơn nữa và có những biện pháp giúp tăng khả năng tự hồi phục trên lưới
điện.
Xuất phát từ các vấn đề trên, em chọn đề tài “ Tự hồi phục trong lưới điện
220kV tỉnh Đồng Nai ”.
II.
Mục đích nghiên cứu
Để đảm bảo vận hành hệ thống điện an toàn và ổn định cần duy trì hệ thống
điện ở trạng thái vận hành bình thường bằng cách liên tục theo dõi dòng điện, công
suất chạy trong đường dây và điện áp tại các thanh cái. Duy trì tần số hệ thống điện
trong giới hạn cho phép, duy trì công suất trên các đường dây không vượt quá giới
hạn truyền tải cho phép.
Luận văn đề cập đến việc xây dựng các giải pháp bảo vệ chống quá tải để đảm
bảo lưới điện có thể tự hồi phục sau những sự cố lớn.
Luận văn đưa ra giải pháp tự hồi phục để đối phó với các sự cố N-1 nghiêm
trọng như sự cố 1 máy biến áp 220kV hoặc một đường dây truyền tải 220kV dẫn
Trang 2
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
đến hệ thống rơi vào trạng thái cực kỳ khẩn cấp. Theo phân tích của luận văn, một
giải pháp sa thải phụ tải được thiết kế dựa trên mức độ quá tải của thiết bị để hạn
chế mức độ quá tải và đảm bảo khả năng tự hồi phục của lưới điện khi xảy ra các sự
cố nghiêm trọng, quá trình sa thải phụ tải được thực hiện bằng hệ thống thiết bị
relay bảo vệ. Sau đó, các hành động xử lý sau khi xảy ra sự cố như: tái lập tải,
chuyển tải giữa các trạm được thực hiện bởi các “ lệnh điều độ ” của các Điều độ
viên dựa vào mức độ mang tải của các thiết bị trên lưới điện tại thời điểm sau sự cố
để đảm bảo các thiết bị trên hệ thống vận hành ở mức mang tải cho phép. Từ đó có
thể mau chóng xử lý sự cố, khôi phục cung cấp điện trong thời gian nhanh nhất để
giảm thiểu tối đa thời gian ngừng cung cấp điện cũng như lượng công suất bị cắt
giảm, góp phần giúp đảm bảo vận hành hệ thống điện an toàn, tin cậy, ổn định, chất
lượng và kinh tế.
III.
Tổng quan tình hình nghiên cứu
Trên thế giới, việc nghiên cứu các giải pháp tự hồi phục trên lưới điện được
tiến hành sâu rộng với nhiều phương pháp kỹ thuật tiên tiến như: hệ thống giám sát
diện rộng (WAMS – Wide Area Monitoring System), phân phối lại dòng điện thông
qua điều khiển hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS – Flexible
Alternating Current Transmission System), điều khiển dòng điện thống nhất (UPFC
- Unifile Power Flow Controller)… Các giải pháp trên đã được sử dụng phổ biến ở
các nước có hệ thống điện lớn, hiện đại như các nước trong khu vực Châu Âu, Mỹ
và đã có kết quả góp phần nâng cao khả năng tự hồi phục trong lưới điện.
Hiện nay việc đánh giá khả năng tự hồi phục trên lưới điện ở Việt Nam chưa
được thực hiện nhiều, chỉ dừng ở mức độ các bài tính toán để giải quyết sự cố N-1
nghiêm trọng trên lưới điện. Do hạn chế về mặt thiết bị điện trên lưới nên luận văn
chỉ đi nghiên cứu các giải pháp có sẵn và áp dụng được ngay trên lưới điện Việt
Nam. Luận văn đưa ra giải pháp bảo vệ chống quá tải cho đường dây và máy biến
áp 220kV dựa trên hệ thống relay sa thải phụ tải bảo vệ cho các máy biến áp vận
hành song song cùng với các phương án chuyển tải phù hợp cho từng kịch bản sự cố
N-1 nghiêm trọng. Luận văn đã trình bày tất cả các lợi ích của giải pháp bảo vệ
chống quá tải cho máy biến áp và đường dây 220kV đảm bảo cho lưới điện 220kV
Trang 3
GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải
HVTH: Bùi Hoàng Thiên Ân
tỉnh Đồng Nai có khả năng tự hồi phục khi xảy ra các sự cố N-1 nghiêm trọng, góp
phần tăng độ tin cậy cung cấp điện. Luận văn đã chứng minh được tính hữu dụng
của giải pháp bảo vệ chống quá tải trên là hoàn toàn phù hợp cho hành động tự hồi
phục sau những sự cố N-1 nghiêm trọng trong lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai thông
qua kết quả mô phỏng dựa trên phần mềm PSS/E của hãng Siemens PTI.
IV.
Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Luận văn sẽ thực hiện mô phỏng và khảo sát khả năng tự hồi phục của lưới
220kV tỉnh Đồng Nai ở miền Nam khi gặp phải một số sự cố nghiêm trọng khác
nhau trên lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai. Qua các kết quả mô phỏng sẽ đánh giá
được độ dữ trự và khả năng tự hồi phục của lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai, từ đó
có những nhận xét và đề xuất góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới
220kV tỉnh Đồng Nai.
V.
Phương pháp nghiên cứu
Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu
như sau:
- Nghiên cứu các phương pháp tính toán, phân tích khả năng tự hồi phục của
lưới điện.
- Tìm hiểu các phần mềm ứng dụng tính toán.
- Tiến hành thu thập thông tin, dữ liệu tính toán của Hệ thống điện Việt Nam,
lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai tại thời điểm hiện tại.
- Xây dựng các giải pháp tự hồi phục như: giải pháp chống quá tải cho máy
biến áp 220/110kV, giải pháp chống quá tải cho đường dây 220kV.
- Mô phỏng quá trình tự hồi phục của lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai khi có
các sự cố khác nhau trên lưới sử dụng các giải pháp tự hồi phục đã nêu trước đó.
- Sử dụng phần mềm PSS/E để mô phỏng và khảo sát quá trình tự hồi phục
của lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai.
VI.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Luận văn sẽ tiến hành nghiên cứu khả năng tự hồi phục của lưới điện 220kV
tỉnh Đồng Nai, từ đó đưa ra cảnh báo cho các trường hợp sự cố N-1 có nguy cơ gây
ra nguy hiểm cho lưới điện 220kV tỉnh Đồng Nai. Luận văn sẽ tính toán các trường
Trang 4
- Xem thêm -