Hệ thống điện truyền tải và phân phối

HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐITRÌNH BÀYTS. TRƯƠNG VIỆT ANHHỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?Đường dâyPhụ tảiMáy phát điệnS = UIIĐường dâyPhụ tảiMáy phát điệnQuá tốn chi phí kim lọai màu do phải tăng tiết diện dây dẫnHỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?Đường dâyPhụ tảiMáy phát điệnS = UISụt áp tăng Tổn thất công suất tăngChiều dài đường dâyNMĐ ở gần tải được đưa ra xa phụ tải vi:+ Ô nhiễm môi trường+ Gần nguồn nguyên liệu (Gió, mặt trời, nhiên liệu hóa thạch)+ Nơi xây dựng được thủy điện+ Nơi xây được NMĐ hạt nhânHỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?Đường dâyPhụ tảiMáy phát điệnS = UIĐường dâyPhụ tảiMáy phát điệnMBA tăng ápMBA giảm áp  I  U và P ,QU  Chi phí cách điệnLựa chọn U phù hợpHỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?Đường dâyPhụ tảiMáy phát điệnS = UICác trạm tăng ápCác trạm giảm ápCác khóa điệnCác trạm bùNhiều đường dâyMạng điệnNhiều NMĐCác nhà máy điệnNhiều phụ tảiCác phụ tải tiêu thụTập hợp tất cả các:Phụ tảiNhà máy điệnĐường dây, trạm biến ápPhân loạiTruyền tải : trạm tăng, giảm áp, TBĐC, thiết bị bù, thiết bị điều khiển cưỡng bức dòng công suất đường dây Phân phối : trạm hạ áp, TBĐC, thiết bị bù, đường dâyCác thiết bị bảo vệ đường dây, trạm: Chống quá ápCác thiết bị điều khiển TBĐC: vận hành HTĐ HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ?Được sản xuất, phân phối và biến đổi thành các dạng năng lượng khác trong cùng 1 thời điểm Không dự trữ được Toàn thể các phần tử trong HTĐ là 1 hệ thống nhấtTổng năng lượng phát = tổng năng lượng tiêu thụ Các quá trình quá độ xảy ra nhanh chóng Gắn liền với sự phát triển của công nghiệp, sinh hoạt, thông tin, giao thôngĐảm bảo độ tin cậy cung cấp điệnChất lượng điện năng Công suất dự trữ của HTĐ phải hợp lýĐẶC ĐIỂM CỦA HTĐKhông thể dự trữ sản phẩn điện năng được:Khi thiếu hụt nguồn phát  phải có nguồn phát dự phòng Khi thiếu hụt tải  sẽ không tận dụng được toàn bộ công suất chuyên tải của các thiết bị nếu như không có các TB điều khiển trên HTĐKhi công suất phát giảm thì công suất tải sẽ tự động giảm theo và ngược lại  chất lượng điện năngĐặc điểm này ảnh hưởng nghiêm trọng đến công tác thiết kế, qui họach nguồn và lướiÝ NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂMQuá trình quá độ xảy ra nhanh chóngPhải sử dụng các thiết bị tự động đặc biệt tác động nhanh để các quá trình quá độ diễn ra trong phạm vi cho phépChỉnh định các TB tự động, bảo vệ chống quá áp, bảo vệ relay phải xem xét HTĐ như 1 cơ cấu duy nhấtĐặc điểm này cho thấy việc áp dụng tự động hóa trong HTĐ rất cần thiết và đa dạng về chủng loại và số lượngĐiều khiển trạm biến áp, nhà máy điện, TBĐC trong HTĐPhát triển hệ thống giám sát thông số trạng thái (SCADA)Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂMGắn liền với sự phát triển của nền kinh tế quốc dânSự phát triển nguồn và lưới phải theo kịp với mức tăn trưởng hàng năm. (khỏang 1.3-1.5 GDP)Nếu không thỏa mãn thì chính ngành năng lượng sẽ kìm hãm sự phát triển của đất nướcMức tiêu thụ điện năng/đầu người là chỉ tiêu đánh giá chất lượng cuộc sốngĐặc điểm này cho thấy việc phát triển HTĐ phải nhịp nhàng với đà tăng trưởng nền kinh tếDự báo phụ tải và qui hoạch HTĐ cực kỳ quan trọngThúc đầy ngành kỹ thuật điện phát triển công nghệ mớiÝ NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂMGiảm được dự trữ tổng về công suất Nâng cao tính hiệu quả của các nhà máy thủy điện trong các HTĐ (công suất và năng lượng)Giảm được đỉnh phụ tải tổng, phẳng hoá ĐTPTHỗ trợ công suất phát và tiêu thụ tại các HTĐ khác nhauTheo mùa. (đặc biệt là thủy điện)Khi sửa chữa thiết bị của 1 HTĐ nào đóLIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI NHAUACHVDCHTĐ1HTĐ2Những lưu ý khi liên kết các HTĐ với nhau thì Công suất liên lạc giữa các HTĐ Không quá lớn để đảm bảo sự thay đổi chế độ của HTĐ này không ảnh hưởng đến HTĐ khácĐảm bảo cân bằng công suất ở các HTĐ khi cần cô lập chúngTự động điều chỉnh tần số trong HTĐ có liên kết sẽ ảnh hưởng đến công suất liên lạcLIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI NHAUĐiều khiển HTĐ tập trung và phân rã.ĐK Tập trung: Ở trung tập điều độ quốc gia sẽ quyết định từng thông số trạng thái của mọi nút có trong lưới truyền tảiĐK Phân rã: Trung tâm điều độ quốc gia chỉ quan tâm đến điều kiện biên của các HTĐ với nhauTuân thủ nguyên tác điều khiển học:Có thông tin đầy đủ về trạng thái của HTĐ (nút, nhánh, U,,P,Q)Gia công nhanh số liệu để có các quyết định trong điều khiển tối ưuTruyền nhanh mệnh lệnh và không sai lệch đến TB điều khiển (trạm, nhà máy, TBĐC được điều khiển từ xa)Có khả năng nhận tín hiệu phản hồi và hiệu chỉnh được tín hiệuGhi lại và phân tích các trạng thái để tích lũy kinh nghiệp – tự họcDự đoán và qui hoạch HTĐĐIỀU KHIỂN TRONG HTĐĐiều chỉnh tần số và phân bố P giữa các NMĐ (TĐ và NĐ)Điều chỉnh U tại các nút chính và phân bố Q trong HTĐXác lập và duy trì Pdự trữ bằng cách thứ tự, thờ điểm đóng cắt các tổ máy trong các NMĐThay đổi sơ đồ vận hành của HTĐ (lưới và NMĐ) để giảm In và đảm bảo sự làm việc ổn định của HTĐLên lịch sửa chữa và phương án vận hành sửa chữa các TB quan trọng trong HTĐĐề phòng và giải quyết sự cố trong HTĐGiải quyết các sự cố nghiêm trọng làm mất điện của 1 bộ phận hộ tiêu thụTRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘCác bài toán chế độ xác lập Các bài toán chế độ quá độCác bài toán thiết kế – qui hoạchCÁC BÀI TOÁN TRONG HTĐCHẾ ĐỘ XÁC LẬPChế độ xác lập : chế độ làm việc lâu dài và ổn định của HTĐ. Các nghiên cứu gồm:Xác định trạng thái vận hành của HTĐVận hành tối ưu HTĐDự báo phụ tải trong nhiều khoảng thời gian khác nhauTính toán khả năng chịu đựng của HTĐ trong thời gian lâu dài trong các tình huống vận hành.Tính toán ngắn mạch ở các cấu trúc vận hành, đảm bảo khả năng chịu đựng của TB, khả năng ổn định HTĐChỉnh định Relay bảo vệ các phần tử trong HTĐCHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘChế độ quá độ: là khoảng thời gian HTĐ chuyển từ chế độ xác lập thứ i sang chế độ xác lập thứ i+1. Các nghiên cứu gồmTính toán ổn định độngPhục vụ các bài toán tính cách điện của thiết bị điện, vật liệu cách điện của đường dây và cáp ngầmNghiên cứu sự ảnh hưởng của xung sét lên HTĐNghiên cứu sự ảnh hưởng của việc đóng cắt các thiết bị như MC đường dây, tụ bù, MBA, phụ tải có công suất lớn trong THĐ.Chỉnh định Relay bảo vệ các phần tử trong HTĐBÀI TOÁN THIẾT KẾBài toán thiết kế: Thực chất là bài toán vận hành ở tương lai. Các nghiên cứu tập trung vào:Dự báo phụ tải trong thời gian dài để đảm bảo việc cân bằng công suấtQui hoạch nguồn : xác định vị trí tối ưu, loại năng lượng sơ cấp, đặc điểm NMĐQui hoạch HTĐ và mở rộng HTĐ để đảm bảo không gian vận hành tối ưu trong tương lai.Tính toán kiểm tra độ tin cậy, tính kinh tế của THĐ và đảm bảo chất lượng điện năngLựa chọn thiết bị và vật tư trên HTĐ.Hệ thống điện chỉ có các tính chất sau:Duy nhất, đắt tiềnKhi hư hỏng gây hậu quả về kinh tế, xã hội nghiêm trọngDùng để xây dựng một phòng thí nghiệm ảo chuyên nghiên cứu xác định các thông số cho các bài toán vận hành, thiết kế, qui hoạch hệ thống Các mô hình được ứng dụngMô hình vật lýMô hình tương tựMô hình toán họcChủ yếu là mô hình toán học vì rẻ tiền MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ĐIỆNTRÌNH TỰ XÂY DỰNG MH HTĐThành lập mô hình toán học phù hợpXác định mục đích yêu cầu của bài toánXây dựng mô hình thay thế các phần tử và độ phức tạp cần thiếtXây dựng cấu trúc hệ thống, tập thông số chế độ Xây dựng và lựa chọn phương pháp giải phù hợpXây dựng giải thuật chi tiết Chọn ngôn ngữ thảo chương phù hợpXây dựng giao diện người – máy, tạo tiện íchPHẦN TỬ TRONG MH HTĐMô hình hệ thống điện được lắp ghép từ các phần tử đơn giản trong hệ thống điện.Để mô hình hóa hệ thống điện phải mô hình các phần tử đơn giản trước tiênCác phần tử chính bao gồm:Máy biến ápĐường dâyPhụ tải, tụ bù tĩnhMáy phát điện, máy bù đồng bộThiết bị đóng cắtTHÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY VÀ CÁPTS. Trương Việt AnhĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNGĐường dây cao áp trên không chủ yếu sử dụng dây nhôm vì lý do kinh tế và dễ thực hiện. Nhôm lõi thép hay hợp kim nhôn lõi thépVặn xoánĐường dây tải điện siêu cao áp dùng dây rỗng hay dùng kỹ thuật phân pha đểGiảm tổn thất vầng quangGiảm cảm kháng đường dâyCÁP NGẦMCáp ngầm chủ yếu dùng dây đồng vặn xoán có 1 lõi hay nhiều lõi, có cách điện với nhau và với vỏ.Cáp 1 lõi có tiết diện trònCáp nhiều lõi tiết diện nan quạt hay bầu dục để tiết kiệm không gian bên trong vỏ cápCách điện của cáp ngầmCách điện bằng giấy tẩm dầu: Ucao , dễ hỏngCách điện PE: cách điện tốt, bền, nứt gãy do tia cực tímCách điện PVC: Uthấp, fCN, dễ gia nhiệt, bền hoáCách điện cao su: bền, chống gãy nứt, đắt tiềnCách điện XLPE: bền cơ, hoá, làm việc ở 90oC CÁP NGẦMMàng chắn điện từ dùng cho cáp trung, cao thế để phân bố lại điện trường từ lõi cáp đến vỏ cápĐIỆN CẢM CỦA ĐƯỜNG DÂYĐiện cảm của đường dây tải điện: sự hỗ cảm của các pha lên nhau, phụ thuộc vào:Đường kính hình học của dây dẫnKhoảng cách giữa các phaĐiện kháng đường dây gây ra sụt áp không đồng đều trên các pha nên phải tiến hành hoán vị các pha DDDDddĐIỆN DUNG CỦA ĐƯỜNG DÂYĐiện dung của đường dây tải điện: hình thành từ các bảng cực của các pha lên nhauĐường kính hình học của dây dẫnKhoảng cách giữa các phaKhoảng cách với đất tương đốiDây chống sét, dây trung tính, đấtĐiện dung đường dây gây ra sụt áp không đồng đều trên các pha nên phải tiến hành hoán vị các pha DDDDdd