Hệ thống điện - Tổng quan Hệ thống điện

TỔNG QUAN - HỆ THỐNG ĐIỆN TRÌNH BÀY TS. TRƯƠNG VIỆT ANH 1 HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ? Đường dây Phụ tải Máy phát điện S = UI I Đường dây Quá tốn chi phí kim lọai màu do phải tăng tiết diện dây dẫn Phụ tải Máy phát điện 2 HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ? Đường dây Phụ tải Máy phát điện S = UI Sụt áp tăng Tổn thất công suất tăng Chiều dài đường dây NMĐ 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 nhân 3 HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ? S = UI Đường dây Phụ tải Máy phát điện Đường dây Phụ tải Máy phát điện MBA tăng áp MBA giảm áp  I  U và P ,Q U  Chi phí cách điện Lựa chọn U phù hợp 4 HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ? Đường dây Phụ tải Máy phát điện S = UI Các trạm tăng áp Các trạm giảm áp Các khóa điện Các trạm bù Nhiều đường dây Mạng điện Nhiều NMĐ C a ùc n h a ø m a ùy đ ie än Nhiều phụ tải C a ùc p h u ï t a ûi t ie âu t h u ï 5 • Tập hợp tất cả các: – Phụ tải – Nhà máy điện – Đường dây • Truyền 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 dây • Các thiết bị bảo vệ đường dây, trạm: Chống quá áp • Các thiết bị điều khiển TBĐC: vận hành HTĐ HỆ THỐNG ĐIỆN LÀ GÌ ? 6 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ 7 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ 8 • Nâng điện áp để nâng cao cơng suất chuyên tải và khả năng truyền tải đi xa • Giảm điện áp làm việc của lưới điện khi cung cấp điện cho phụ tải. • Xác định điện áp làm việc hợp lý cho đường dây • Liên kết các đường dây, nguồn điện và phụ tải để đảm bảo tin cậy cung cấp điện • Xây dựng lưới điện quốc gia nhằm vận hành kinh tế và nâng cao độ tin cậy SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ 9 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HTĐ 10 • 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 nhất – Tổng 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 thông – Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện – Chất lượng điện năng – Công suất dự trữ của HTĐ phải hợp lý ĐẶC ĐIỂM CỦA HTĐ 11 • Không 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 HTĐ – Khi công suất phát giảm thì công suất tải sẽ tự động giảm theo và ngược lại  chất lượng điện năng • Đặc điểm này ảnh hưởng nghiêm trọng đến công tác thiết kế, qui họach nguồn và lưới Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM 12 • Quá trình quá độ xảy ra nhanh chóng – Phải sử dụng các thiết bị tự động đặc biệt tác động nhanh để các quá trình quá độ diễn ra trong phạm vi cho phép – Chỉnh định các TB tự động, bảo vệ chống quá áp, bảo vệ relay phải xem xét HTĐ như 1 cơ cấu duy nhất • Đặc điểm này cho thấy việc áp dụng tự động hóa trong HTĐ rất cần thiết và đa dạng về chủng loại và số lượng – Điều khiển trạm biến áp, nhà máy điện, TBĐC trong HTĐ – Phát triển hệ thống giám sát thông số trạng thái (SCADA) Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM 13 • Gắn liền với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân – Sự 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 ch1nh ngành năng lượng sẽ kìm hãm sự phát triển của đất nước – Mức tiêu thụ điện năng/đầu người là chỉ tiêu đánh giá chất lượng cuộc sống • Đặc điểm này cho thấy việc phát triển HTĐ phải nhịp nhàng với đà tăng trưởng nền kinh tế – Dự báo phụ tải và qui hoạch HTĐ cực kỳ quan trọng – Thúc đầy ngành kỹ thuật điện phát triển công nghệ mới Ý NGHĨA CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM 14 • Giảm 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 ĐTPT • Hỗ trợ công suất phát và tiêu thụ tại các HTĐ khác nhau – Theo mùa. (đặc biệt là thủy điện) – Khi sửa chữa thiết bị của 1 HTĐ nào đó LIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI NHAU AC HVDC HTĐ1 HTĐ2 15 • Những 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 khác – Đảm bảo cân bằng công suất ở các HTĐ khi cần cô lập chúng – Tự động điều chỉnh tần số trong HTĐ có liên kết sẽ ảnh hưởng đến công suất liên lạc LIÊN KẾT CÁC HTĐ VỚI NHAU 16 • Điều 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 tải – ĐK Phân rã: Trung tâm điều độ quốc gia chỉ quan tâm đến điều kiện biên của các HTĐ với nhau • Tuân 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 ưu – Truyền 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 hiệu – Ghi lại và phân tích các trạng thái để tích lũy kinh nghiệp – tự học – Dự đoán và qui hoạch HTĐ ĐIỀU KHIỂN TRONG HTĐ 17 • Điều 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 HTĐ • Xác lập và duy trì P dự trữ bằng cách thứ tự, thờ điểm đóng cắt các tổ máy trong các NMĐ • Thay đổi sơ đồ vận hành của HTĐ (lưới và NMĐ) để giảm In và đảm bảo sự làm việc ổn định của HTĐ • Lên lịch sửa chữa và phương án vận hành sửa chữa các TB quan trọng trong HTĐ • Đề phòng và giải quyết sự cố trong HTĐ • Giải quyết các sự cố nghiêm trọng làm mất điện của 1 bộ phận hộ tiêu thụ TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ 18 • Các bài toán chế độ xác lập • Các bài toán chế độ quá độ • Các bài toán thiết kế – qui hoạch CÁC BÀI TOÁN TRONG HTĐ 19 CHẾ ĐỘ XÁC LẬP • Chế 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 HTĐ – Vận hành tối ưu HTĐ – Dự báo phụ tải trong nhiều khoảng thời gian khác nhau – Tính 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 HTĐ – Chỉnh định Relay bảo vệ các phần tử trong HTĐ 20 CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ • Chế 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 gồm – Tính toán ổn định động – Phục vụ các bài toán tính cách điện của thiết bị điện, vật liệu cách điện của đường dây và cáp ngầm – Nghiên cứu sự ảnh hưởng của xung sét lên HTĐ – Nghiên 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 HTĐ 21 BÀI TOÁN THIẾT KẾ • Bài 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 suất – Qui hoạch nguồn : xác định vị trí tối ưu, loại năng lượng sơ cấp, đặc điểm NMĐ – Qui 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 năng – Lựa chọn thiết bị và vật tư trên HTĐ. 22 MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ĐIỆN • Hệ thống điện chỉ có các tính chất sau: – Duy nhất, đắt tiền – Khi hư hỏng gây hậu quả về kinh tế, xã hội nghiêm trọng • Dùng 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 dụng – Mô hình vật lý – Mô hình tương tự – Mô hình toán học • Chủ yếu là mô hình toán học vì rẻ tiền 23 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HTĐ POWERWORLD 24 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HTĐ PSS/ADEPT 25 NHÀ MÁY ĐIỆN 26 NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 27 NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 28 NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 29 NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN Lị nưới sơi Boiling Water Reaction Lị nước áp lực cao Presure Water Reaction 30 NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 31 NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 32