mẹo hay

Lỗi không thể login trong ecodial 4.8

1. HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH 60 NGUYỄN NHÂN BỔN LÊ VĂN ĐẠI ÖÙNG DUÏNG PHAÀN MEÀM ETAP TRONG COÂNG NGHEÄ LÖÔÙI ÑIEÄN THOÂNG MINH
2. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******************* TS. NGUYỄN NHÂN BỔN TS. LÊ VĂN ĐẠI ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP TRONG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2020
3. MỀM ETAP TRONG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH NGUYỄN NHÂN BỔN, LÊ VĂN ĐẠI Chịu trách nhiệm xuất bản và nội dung TS ĐỖ VĂN BIÊN Biên tập NGUYỄN THỊ NGỌC ANH Sửa bản in PHƯỚC HUỆ Trình bày bìa TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Website: //hcmute.edu.vn Đối tác liên kết – Tổ chức bản thảo và chịu trách nhiệm tác quyền TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Website: //hcmute.edu.vn NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phòng 501, Nhà Điều hành ĐHQG-HCM, phường Linh Trung, quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh ĐT: 028 6272 6361 - 028 6272 6390 E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn Website: www.vnuhcmpress.edu.vn VĂN PHÒNG NHÀ XUẤT BẢN PHÒNG QUẢN LÝ DỰ ÁN VÀ PHÁT HÀNH Tòa nhà K-Trường Đại học Khoa học Xã hội & Nhân văn, số 10-12 Đinh Tiên Hoàng, phường Bến Nghé, Quận 1, TP Hồ Chí Minh ĐT: 028 66817058 - 028 62726390 - 028 62726351 Website: www.vnuhcmpress.edu.vn Nhà xuất bản ĐHQG-HCM và tác giả/ đối tác liên kết giữ bản quyền© Copyright © by VNU-HCM Press and author/ co-partnership. All rights reserved. ISBN: 978-604-73-7792-3 Xuất bản lần thứ 1. In 250 cuốn, khổ 16 x 24 cm, XNĐKXB số: 2442-2020/CXBIPH/4- 53/ĐHQGTPHCM. QĐXB số 116/QĐ-NXB ĐHQGTPHCM, cấp ngày 29/6/2020. In tại: Công ty TNHH In & Bao bì Hưng Phú. Đ/c: 162A/1, KP1A, P. An Phú, TX. Thuận An, Bình Dương. Nộp lưu chiểu: Quý III/2020.
4. MỀM ETAP TRONG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH NGUYỄN NHÂN BỔN, LÊ VĂN ĐẠI . Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM, NXB ĐHQG-HCM và TÁC GIẢ. Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật Xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM và Tác giả. ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN!
5.
6. thời buổi được xem là thời kỳ Cách mạng công nghiệp lần 4 hiện nay, vai trò của những ứng dụng tự động, phần mềm hỗ trợ con người trong việc tính toán, thiết kế kỹ thuật càng trở nên cần thiết hơn. Điểm ưu việt dễ nhận thấy hơn cả là máy tính sẽ tính nhanh hơn con người và độ chính xác rất cao. Có những phần mềm hỗ trợ những bài toán đơn giản, có những phần mềm lại có rất nhiều ứng dụng chuyên sâu và quy mô rộng rãi trên nhiều dạng bài toán phức tạp đặt ra. Đối với các ngành kỹ thuật nói chung, trong cả quá trình học tập hay làm việc thì việc tính toán hầu như là xuyên suốt. Đối với những bài toán đơn giản thì sẽ dễ dàng kiểm định lại tính chính xác, độ tin cậy của thông số tính toán được. Còn đối với những bài toán nhiều số liệu liên kết với nhau và quy mô phức tạp hơn thì việc “sai một ly, đi một dặm” là điều không hiếm, và việc kiểm tra tính chính xác cũng mất nhiều thời gian. Trong bộ môn Điện Công nghiệp có rất nhiều bài toán như thế. Chính vì lý do đó mà có nhiều phần mềm ra đời hỗ trợ trong tính toán thiết kế điện như Matlab, Ecodial, PowerSim, Etap,… và ETAP là phần mềm mà chúng tôi thực hiện nghiên cứu, tìm hiểu các tiện ích trong đó. ETAPlà một trong những phần mềm ưu việt trong tính toán thiết kế hệ thống điện và nhiều ứng dụng khác được thiết kế bởi tập đoàn Operation Technology Inc. ở thành phố Irvine, California, Mỹ. Phần mềm này có thể hỗ trợ truy xuất kết quả tính toán để người thiết kế có thể căn cứ áp dụng hoặc đối chiếu với kết quả tính toán bằng phương thức tự tính toán. TS. Nguyễn Nhân Bổn phụ trách chương 1, 2, 3, 6, 7. TS. Lê Văn Đại phụ trách chương 4, 5. Quá trình tìm hiểu phần mềm này trong cuốn sách chúng tôi chỉ tập trung vào một số ứng dụng trong rất nhiều ứng dụng được tích hợp trong đó cùng với những kiến thức đã học được trong môn học cung cấp điện và hệ thống điện, sau đó là kết luận những gì rút ra được trong quá trình nghiên cứu đó. Chính vì vậy sẽ không thể tránh khỏi sai sót. Rất mong nhận được đóng góp của quý thầy, cô để chúng tôi có thể hoàn thiện hơn kiến thức và khai thác hiệu quả hơn các ứng dụng này trong tương lai. Mọi ý kiến đóng góp xin gởi về: TS. Nguyễn Nhân Bổn; TS. Lê Văn Đại Email: bonnn@hcmute.edu.vn; lvd160178@gmail.com
7.
8. ĐẦU..........................................................................................3 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ETAP 1. Tổng quát về phần mềm ETAP..............................................................9 2. Các thành phần và giao diện của ETAP.................................................9 3. Quản lý dữ liệu trong ETAP. ................................................................11 CHƯƠNG 2: CHỌN CÁP HẠ ÁP VÀ TRUNG ÁP 1. Cơ sở lý thuyết.....................................................................................13 1.1. Khái nhiệm chung........................................................................13 1.2. Cáp mạng phân phối....................................................................13 1.3. Phương pháp lựa chọn dây/cáp trong mạng phân phối cao áp..........14 2. Chủng loại cáp [CADIVI]. ...................................................................15 2.1. Cáp vặn xoắn hạ áp LV-ABC.......................................................15 2.2. Dây cáp điện lực CV....................................................................15 2.3. Dây cáp điện lực 2, 3, 4 ruột CVV. ..............................................15 2.4. Dây đơn 1 sợi [nhiều sợi] VC......................................................15 3. Phương pháp lựa chọn.........................................................................15 3.1. Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng................................16 3.1.1. Xác định tiết diện cáp không chôn ở dưới đất. .....................16 3.1.2. Xác định tiết diện cáp chôn ngầm trong đất.........................16 3.2. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ. ...........................17 3.2.1. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB.....................................17 3.3. Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt...........17 3.3.1. Kiểm tra theo tổn thất điện áp..............................................17 3.3.2. Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch. .....................................19 4. Ứng dụng trong phần mềm ETAP. .......................................................20 4.1. Giới thiệu thư viện cáp trong ETAP. ............................................21
9. chuẩn áp dụng......................................................................21 4.3. Trang thông tin ............................................................................22 4.4. Mô phỏng ví dụ trong ETAP .......................................................22 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DÂY DẪN CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI TRÊN KHÔNG 1. Các tính toán cần thiết. .........................................................................28 2. Ứng dụng phần mềm ETAP tính toán lựa chọn dây dẫn cho đường dây truyền tải trên không..............................................................28 CHƯƠNG 4: MÁY PHÁT TUABIN GIÓ 1. Tổng quan về năng lượng gió..............................................................37 1.1. Thực trạng năng lượng và môi trường.........................................37 1.2. Ưu điểm năng lượng gió..............................................................39 1.3. Nhược điểm năng lượng gió........................................................39 1.4. Sự liên quan giữa công suất và độ cao.........................................40 2. Mô phỏng máy phát tuabin gió trong ETAP........................................41 2.1. Phân tích ổn định động................................................................41 2.2. Thanh công cụ phân tích ổn định động........................................42 2.3. Mô phỏng ví dụ trong ETAP........................................................44 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 1. Cơ sở lý thuyết.....................................................................................54 1.1 Tính toán công suất phụ tải...........................................................54 1.2. Tính toán dung lượng máy biến áp theo sơ đồ phân bố phụ tải trong mạng điện..................................................................................54 1.3. Tính toán dung lượng máy biến áp theo đồ thị phụ tải................55 2. Lựa chọn máy biến áp..........................................................................58 3. Ứng dụng ETAP chọn máy biến áp. .....................................................58 3.1. Thẻ Rating [thông số cơ bản của biến áp]...................................58 3.2. Thẻ thông số trở kháng máy biến áp [Impedance]. ......................62 3.3. Thẻ nối đất [Grounding]..............................................................63 3.4. Thẻ định kích thước biến áp [Sizing]. ..........................................65
10. ƯU LẮP ĐẶT TỤ BÙ 1. Cơ sở lý thuyết.....................................................................................69 1.1. Lợi ích của việc bù công suất phản kháng...................................69 1.2. Lý thuyết bù kinh tế.....................................................................70 2. Tổng quan chức năng tính toán lắp đặt tụ bù của ETAP......................72 2.1. Tổng quan về chế độ tính toán tối ưu tụ bù của ETAP................73 2.2. Chỉnh sửa Study Case của chế độ OCP.......................................73 2.2.1. Thẻ Info................................................................................74 2.2.2. Thẻ Voltage Constraint.........................................................75 2.2.3. Thẻ Capacitor.......................................................................76 2.3. Phương thức tính toán..................................................................77 3. Ví dụ - áp dụng mô phỏng ETAP.........................................................78 CHƯƠNG 7: PHỐI HỢP VÀ BẢO VỆ QUÁ DÒNG MẠNG ĐIỆN 1. Phối hợp bảo vệ các relay quá dòng....................................................82 1.1. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh [chức năng 50 hay 50N]..........82 1.2. Bảo vệ quá dòng điện cực đại [chức năng 51 hay 51N]..............84 1.2.1. Phối hợp thời gian các đặc tính độc lập...............................85 1.2.2. Phối hợp thời gian các đặc tính phụ thuộc...........................86 1.3. Ứng dụng ETAP vào tính toán bảo vệ mạng điện. .......................87 1.3.1. Tổng quát chức năng tính toán phối hợp bảo vệ..................87 1.3.2. Thanh công cụ......................................................................87 1.3.3. Chỉnh sửa Study Case..........................................................89 2. Ví dụ - áp dụng mô phỏng ETAP.........................................................91 TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................95
11.
12. PHẦN MỀM ETAP 1. TỔNG QUÁT VỀ PHẦN MỀM ETAP ETAP là sản phẩm của công ty Operation Technology, Inc [OTI]. ETAP được ra đời ngay từ những buổi đầu tiên khi máy tính điện toán bắt đầu được sử dụng để hỗ trợ công việc. Ban đầu, ETAP là một phần mềm chuyên về thiết kế lưới điện, tính toán các thông số của một lưới điện tĩnh [Off-line]. Năm 1992, ETAP cũng giới thiệu mảng thứ hai, toàn diện và thiết thực hơn, đó là quản lý lưới điện trong thời gian thực [Real-time] với khả năng điều khiển, kiểm soát và dự báo lưới điện ngay trong kho vận hành thực tế. Kể từ đó, ETAP phát triển rất nhanh với việc độc quyền trên nền tảng thời gian thực, ETAP thu hút được số lượng người dùng đông đảo và ngày càng được tin dùng. Phần mềm ETAP được chia thành hai mảng chính là ETAP Off-line và ETAP Real-time. ETAP Off-line cung cấp cái nhìn đầu tiên, mô phỏng hệ thống điện cần quy hoạch trên mô hình và kiểm tra trước khi thi công dự án. ETAP Real-time hướng đến một hệ thống điện tự hành, bao gồm thu nhận dữ liệu, giám sát và dự báo trước những biến cố có thể xảy ra, quy hoạch động cũng như thao tác tập trung hệ thống đang vận hành. Bên cạnh đó, các chức năng của ETAP can thiệp được trong tất cả giai đoạn của quá trình tính toán, giúp cho quá trình chuyển giao giai đoạn, ghép nối các khâu hay bảo trì, vận hành dễ dàng do sử dụng nền tảng, ngôn ngữ chung. 2. CÁC THÀNH PHẦN VÀ GIAO DIỆN CỦA ETAP ETAP là một giải pháp toàn diện cho việc thiết kế, mô phỏng, phân tích hệ thống điện trong quá trình phát điện, truyền tải, phân phối và điện công nghiệp. ETAP tổ chức công việc trên một nền tảng dự án. Mỗi dự án được tạo ra, ETAP cung cấp tất cả những dụng cụ cần thiết và hỗ trợ cho việc mô hình hóa và phân tích một hệ thống điện. Với giao diện và các thành phần trực quan, dễ sử dụng, ETAP phù hợp cho tất cả các đối tượng học tập, nghiên cứu và vận hành.
13. diện phần mềm ETAP Khi một dự án được khởi tạo, ETAP sẽ cung cấp dự liệu của dự án trong file có phần mở rộng là *.OTI. Cơ sở dữ liệu được lưu trong một tập tin cơ sở dữ liệu ODBC [Open Data Connectivity – kết nối cơ sở dữ liệu mở] như Microsoft Access [*.MDB]. Các file của dự án được lưu trong một thư mục có tên là tên của dự án. ETAP cũng lưu trữ các báo cáo trong thư mục này. ETAP được thiết kế và phát triển bởi đội ngũ kỹ sư để giải quyết các vấn đề của hệ thống điện sử dụng gói phần mềm được tích hợp sẵn với nhiều giao diện như: mạng điện AC và DC, mương cáp, cáp ngầm, lưới nối đất, hệ thống thông tin địa lý [GIS], phối hợp thiết bị bảo vệ, sơ đồ hệ thống điều khiển AC và DC,…
14. công cụ chính ETAP cung cấp ETAP cung cấp tất cả các hệ thống và các giao diện để giúp người sử dụng có thể mô hình hóa và phân tích tất cả các vấn đề của hệ thống điện, từ các hệ thống điều khiển đến các bảng điều khiển, cũng như các lưới điện truyền tải và phân phối lớn. Các giao diện được hiển thị đồ họa hoàn chỉnh và các đặc tính kỹ thuật của mỗi thành phần mạng điện có thể được điều chỉnh trực tiếp. Các kết quả tính toán của ETAP được hiển thị trực quan và thuận tiện cho người sử dụng. Tất cả hệ thống ETAP tận dụng lợi thế của việc sử dụng chung một cơ sở dữ liệu. ETAP cũng chưa một thư viện tích hợp sẵn và có thể truy cập từ các tập tin dự án. Người dùng có thể tạo ra thư viện mới hoặc hiệu chỉnh lại thư viện hiện tại để thêm dữ liệu của nhà sản xuất Giao diện và hệ thống ETAP có thể được kết nối bằng cách sử dụng thanh công cụ hệ thống. 3. QUẢN LÝ DỮ LIỆU TRONG ETAP ETAP thiết lập một hệ thống điện trong một dự án riêng. Trong dự án này, ETAP tạo ra ba thành phần chính của hệ thống.
15. diện hệ thống quản lý dữ liệu - Hiển thị [Presentation]: thiết lập số lượng không bị giới hạn, hiển thị đồ học độc lập của sơ đồ đơn tuyến mà nó mô tả dữ liệu thiết kế hoặc bất kỳ mục đích nào khác [ví dụ: sơ đồ trở kháng, các kết quả nghiên cứu hoặc đồ thị]. - Cấu hình [Configuration]: Thiết lập với số lượng không bị giới hạn, hệ thống cấu hình độc lập có thể nhận dạng tình trạng của các khóa điện [mở hoặc đóng], động cơ và tải [liên tục, gián đoạn và dự trữ], các chế độ vận hành của máy phát [ cân bằng, điều khiển điện áp, điều khiển công suất phản kháng, điều khiển hệ số công suất] và MOVs [Mở, đóng, điều tiết và dự trữ]. - Dữ liệu hiệu chỉnh [Revision Data]: Dữ liệu cơ sở được thiết lập với số lượng không bị giới hạn với các dữ liệu hiệu chỉnh để theo dõi các thay đổi và điều chỉnh các đặc tính kỹ thuật. Ba thành phần hệ thống này được tổ chức ở dạng trực giao để cung cấp khả năng và độ linh hoạt cao cho việc xây dựng và thao tác dự án ETAP. Sử dụng khái niệm Hiển thị, Trạng thái cấu hình và Dữ liệu hiệu chỉnh, người sử dụng có thể tạo vô số sự kết hợp các lưới điện từ các cấu hình đa dạng và các tính chất kỹ thuật khác nhau, cho phép khảo sát và nghiên cứu đầy đủ các tính chất của lưới điện dựa trên một dữ liệu ban đầu. Điều này có nghĩa là người dùng không cần sao chép dữ liệu cho các cấu hình hệ thống khác nhau. ETAP dựa trên khái niệm cơ sở dữ liệu ba chiều để thực hiện tất cả Hiển thị, Cấu hình, Dữ liệu cơ sở và hiệu chỉnh. Việc sử dụng khái niệm dữ liệu nhiều chiều cho phép người dùng lựa chọn tùy ý như Hiển thị, Cấu hình, Dữ liệu cơ sở và hiệu chỉnh cụ thể với cùng một dữ liệu dự án.
16. HẠ ÁP VÀ TRUNG ÁP 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Khái nhiệm chung Dây dẫn và cáp là một trong các thành phần chính của mạng cung cấp điện. Vì vậy, việc lựa chọn dây dẫn và cáp đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế sẽ góp phần đảm bảo chất lượng điện, cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc hạ thấp giá thành truyền tải và phân phối điện năng, mang lại lợi ích không chỉ cho ngành điện mà còn cho cả các ngành kinh tế quốc dân. Tùy theo loại mạng điện và cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng vai trò quyết định và điều kiện kỹ thuật đóng vài trò quan trọng hay ngược lại. Do đó, cần phải nắm vững bản chất của mỗi phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp để sử dụng đúng chỗ và có hiệu quả. 1.2. Cáp mạng phân phối Cáp mạng phân phối được chế tạo chắc chắn, có thể đặt trong đất hoặc trong hầm dành riêng cho cáp nên tránh được va đập, tránh được ảnh hưởng trực tiếp của khí hậu. - Cáp ở cấp điện áp U < 10 kV, thường được chế tạo theo kiểu ba pha bọc chung một vỏ chì. - Cáp ở cấp điện áp U > 10 kV, thường được chế tạo theo kiểu bọc rẽ từng pha. Cáp thường dùng lõi nhôm một sợi hoặc nhiều sợi, chỉ sử dụng lõi đồng ở những nơi đặc biệt như dễ cháy nổ, trong hầm mỏ, nguy hiểm do khí và bụi. Lõi cáp có thể làm bằng một sợi hoặc nhiều sợi xoắn lại, các sợi có dạng tròn, ô van, cung quạt, có thể ép chặt hoặc không ép chặt.
17. thường là loại 3 hay 4 ruột. Với cáp 4 ruột, ruột trung tính thường có tiết diện bé hơn. Các ruột dẫn có bọc cách điện để bọc từng pha với nhau bên ngoài được bao một lớp vỏ bằng chì, nhôm, cao su hoặc nhựa tổng hợp để ngăn ngừa lớp vỏ bị ăn mòn hoặc bị hỏng, phí bên ngoài cũng được phủ một lớp bảo vệ gồm: - Lớp bảo vệ tránh ăn mòn, thường là bitum quét lên vỏ cáp và một lớp băng giấy tẩm sulfat, trên đó lại quét một lớp bitum thứ hai. - Lớp đệm phủ, để tránh cho vỏ cáp không bị hư khi đặt một lớp bọc thép. Nó gồm lớp dây tẩm hoặc giấy tẩm sulfat và phủ ngoài một lớp bitum. - Lớp vỏ bọc thép bảo vệ cho vỏ không bị hỏng cơ học làm bằng thép hoặc dây thép mạ kẽm. 1.3. Phương pháp lựa chọn dây/cáp trong mạng phân phối cao áp Nguyên tắc chung chọn dây/cáp là phải đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, thường hai chỉ tiêu này mang tính đối lập cho nên căn cứ vào đặc điểm của mạng phân phối, truyền tải điện được xem xét và các yếu tố ảnh hưởng khác mà việc lựa chọn dây/cáp sẽ được tiến hành trên cơ sở kinh tế hay kỹ thuật là chính. Tuy nhiên, dù được chọn dựa trên cơ sở nào thì cũng phải kiểm tra cơ sở còn lại. Các phương pháp chọn cáp trên cơ sở chỉ tiêu kinh tế bao gồm: - Phương pháp chọn cáp theo mật độ dòng kinh tế - Phương pháp chọn dây cáp theo khối lượng kim loại màu cực tiểu Các phương pháp chọn cáp theo cơ sở chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: - Phương pháp chọn cáp theo điều kiện phát nóng - Phương pháp chọn cáp theo điều kiện tổn thất điện áp - Phương pháp xem xét đồng thời cả hai chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật là phương pháp mật độ dòng điện J không đổi.
18. CÁP [CADIVI] 2.1. Cáp vặn xoắn hạ áp LV-ABC Đây là loại cáp được bọc cách điện bằng XPLE, thường cáp này có 2,3 hoặc 4 ruột, ruột dẫn được làm bằng nhồm xoắn ép chặt lại. Tiết diện danh định nằm trong khoảng từ 16 150mm2, được dùng với cấp điện áp 0,6/1 kV và làm việc lâu dài ở nhiệt độ bằng 90o C. Do cấu tạo được xoắn chung thành chùm nên có nhiều chắc năng ưu việt, an toàn khi sử dụng, bảo đảm mỹ quan thành phố thuận tiện khi lắp đặt và sửa chữa. 2.2. Dây cáp điện lực CV Cáp điện lực CV là loại cáp được bọc cách điện bằng nhựa PVC, ruột dẫn được làm bằng đồng nhiều sợi xoắn chặt lại với nhau. Tiết diện danh định từ 11 400 mm2 . Cáp điện lực CV thường dùng cho mạng điện phân phối khu vực có điện áp 660V. Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép là 70o C, nhiệt độ cực đại cho phép khi có sự cố là 80o C trong khoảng thời gian 24 giờ. 2.3. Dây cáp điện lực 2, 3, 4 ruột CVV Đây là cáp được bọc cách điện bằng nhựa PVC, gồm 2, 3, 4 lõi. Ruột dẫn được làm bằng đồng nhiều sợi nhỏ xoắn chặt lại với nhau. Tiết diện danh định từ 2 50 mm2 . Cáp điện lực CVV thường dùng để cấp điện cho các động cơ điện 2 pha hoặc 3 pha. Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép là 70o C, nhiệt độ cực đại cho phép khi có sự cố là 80o C trong khoảng thời gian 24 giờ. 2.4. Dây đơn 1 sợi [nhiều sợi] VC Đây là dây điện được bọc cách điện bằng nhựa PVC, ruột dẫn được làm bằng đồng một sợi. Tiết diện danh định từ 1o C 7 mm2 . Dây VC thường dùng trong thiết bị đường dẫn điện chính trong nhà. Nhiệt độ làm việc dài hàn ở 70o C và khi gặp sự cố là 80o C trong khoảng thời gian 24 giờ. 3. PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly truyền tải ngắn
19. kinh tế chỉ đóng vài trò quan trọng mà không đóng vai trò quyết định như chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm khi chọn cáp bao gồm: - Nhiệt độ cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép quy định bởi nhà chế tạo trong chế độ vận hành bình thường cũng như trong chế độ vận hành sự cố khi xuất hiện ngắn mạch. - Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép. 3.1. Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn đạt đến trị số nguy hiểm cho cách điện của dây. Điều này được thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của cáp phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong dây dẫn. 3.1.1. Xác định tiết diện cáp không chôn ở dưới đất Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của cáp không chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần: - Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt - Hệ số K2 xét đến số mạch cáp trong một hàng đơn - Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 30o C K = K1 x K2 x K3 [2.1] 3.1.2. Xác định tiết diện cáp chôn ngầm trong đất Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của cáp chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần: - Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt - Hệ số K5 xét đến số mạch cáp trong một hàng đơn - Hệ số K6 xét đến tính chất của đất - Hệ số K7 xét đến nhiệt độ đất khác 20o C K = K4 x K5 x K6 x K7 [2.2]
20. dẫn kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ Trong mạng hạ áp, thường sử dụng máy cắt [CB] hay cầu chì để bảo vệ quá tải thiết bị tiêu thụ điện và cáp. Do đó, việc chọn cáp trong mạng hạ áp liên quan chặt chẽ với việc chọn thiết bị bảo vệ. 3.2.1. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB Khi tính toán được dòng làm việc cực đại của phụ tải IB , chọn CB có dòng định mức In thỏa điều kiện: In > IB [2.3] Từ đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của cáp mà CB có thể có khả năng bảo vệ: Icp = In [2.4] Từ điều kiện lắp đặt thực tế của cáp tìm được hệ số hiệu chỉnh K. Từ đây, xác định dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt: Icptt cp I K ≥ [2.5] Chọn loại cáp và tiết diện phù hợp có dòng phát nóng định mức [Icpđm] thỏa điều kiện: Icpđm > Icptt [2.6] Sau đó, tính sụt áp ∆U và kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép: ∆U < ∆Ucp [2.7] Nếu điều kiện sụt áp cho phép không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên và kiểm tra lại sụt áp. Nếu thỏa điều kiện sụt áp cho phép thì tiếp tục kiểm tra độ ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch: F > Fnh [2.8] 3.3. Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt 3.3.1. Kiểm tra theo tổn thất điện áp Đối với mạng hạ áp, do trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện áp rất quan trọng. Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
21. định tổn thất điện áp trên cáp trình bày ở bảng sau: Mạch Sụt áp ∆U ∆U ∆U% 1 pha: pha/pha 1 pha: pha/trung tính 3 pha cân bằng: 3 pha [có hoặc không có trung tính] Bảng 2.1. Bảng công thức tính toán tổn thất điện áp Bảng công thức tính toán tổn thất điện áp cho phép Trong đó: • I B là dòng làm việc lớn nhất [A] • r0 là điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài [Ω/km] • x0 là cảm kháng của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài [Ω/km] • Uđm là điện áp định mức [V] • L là chiều dài đường dây [km] • là góc pha giữa điện áp và dòng điện trong dây • r0 được bỏ qua khi tiết diện lớn hơn 55 mm2 r0 = cho dây đồng và r0 = cho dây nhôm x0 được bảo qua cho dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2 Nếu không có thông tin nào khác chọn x0 = 0.08Ω/km Cos được chọn như sau: - Đối với phụ tải chiếu sáng Cos = 0,6 1 - Đối với phụ tải động cơ Khi khởi động
22. bình thường Trong thực tế, để đơn giản trong tính toán tổn thất điện áp có thể áp dụng biểu thức sau: [2.9] Trong đó: Vd là điện áp rơi trên mỗi đơn vị chiều dài đường dây [V/A.km], I là dòng điện phụ tải [A] , L là chiều dài của dây [km] Khi mà nhà chế tạo cáp cho trước giá trị Vd thì có thể xác định tiết diện dây dẫn đảm bảo tổn thất điện áp qua bảng tra. Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép: [2.10] Trong đó: là tổn thất điện áp cho phép [ + 5% hoặc 2.5% tùy loại phụ tải], là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng. Nếu trong mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh thì phải tìm điểm nào có tổn thất điện áp lớn nhất để so sánh 3.3.2. Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch Khi chưa mang tải, nhiệt độ trong dây dẫn bằng với nhiệt độ môi trường. Khi ngắn mạch, nhiệt lượng trong dây dẫn sẽ sinh ra rất lớn và tỏa vào lớp bọc cách điện. Nếu các thiết bị bảo vệ không cô lập sự cố kịp thời sẽ dẫn đến cách điện dây dẫn bị phá hủy. Cần phải kiểm tra khả năng chịu nhiệt của cáp khi xuất hiện ngắn mạch theo biểu thức: [2.11] Hay: [2.12] Trong đó: t là thời gian tồn tại dòng ngắn mạch [s], I N là dòng điện ngắn mạch [A], F là tiết diện của cáp [mm2], Kcđ là hằng số đặc trưng cho loại cách điện [A2.s/mm4] Giá trị Kcđ được tra:
23. cực đại Hằng số Kcđ Chế độ xác lập Chế độ kết thúc ngắn mạch Đồng Nhôm PVC 70 160 115 76 Cao su tổng hợp 85 135 135 90 PE, XLPE 90 143 143 94 Bảng 2.2. Hằng số cách điện 4. MÔ PHỎNG VÍ DỤ TRONG ETAP Phần mềm ETAP cung cấp các tùy chọn khác nhau có thể được sử dụng cho các yêu cầu thiết kế. Các yêu cầu thiết kế này có thể do người dùng xác định hoặc tự động xác định từ lưu lượng tải, ngắn mạch và kết quả tính toán thiết bị bảo vệ. Nghiên cứu kích thước cáp ETAP tính toán kích thước cáp tối ưu và thay thế cho dây dẫn pha dựa trên các tiêu chí sau: - Dòng tải - Sụt áp - Áp khởi động động cơ tối thiểu - Dòng ngắn mạch - Thiết bị bảo vệ - Sóng hài Các tính năng chính: - Tính toán thông số cáp - Dựa trên giao diện lưới để sắp xếp, tìm kiếm và lọc - Nhiều bộ lọc để lựa chọn - Cập nhật hàng loạt từ thư viện - Lựa chọn hàng loạt từ thư viện - Truy cập vào biểu mẫu - Báo cáo cá nhân hoặc hợp nhất
24. thư viện cáp trong ETAP Trên thanh tiêu đề, ta chọn “Library”, sau đó chọn “Cable” để xuất hiện hộp thoại thư viện cáp như hình 2.2: Các thông số và ký hiệu trong hộp thoại thư viện cáp: Unit Đơn vị đo lường theo English hoặc Mertic Freq Tần số, đơn vị: Hz Type Vật liệu dẫn, Đồng [CU] hoặc Nhôm [AL] kV Điện áp dây định mức của cáp [ đơn vị: kV] %Class Cấp điện áp phần trăm định mức : 100%, 133% #/C Cáp đơn [1/C], cáp 3 lõi [3/C],… Insul Loại cách điện: Rubber [ Cao Su ], XLPE, PVC,… Source Tiêu chuẩn áp dụng Instal Kiểu lắp đặt có từ tính hoặc không Bảng 2.3. Hộp thoại Cable Library 4.2. Tiêu chuẩn áp dụng Đối với mạng hạ áp [£ 1 kV]: IEEE 399 [under ground installations], ICEA P-54-440 [above ground trays], NEC, IEC 60364, BS 7671, NF C15-100. Đối với mạng trung áp [< 35 kV]: IEEE 399, ICEA P-54-440, NEC, IEC 60502. Hình 2.2. Tiêu chuẩn áp dụng
25. ground trays] 4.3. Trang thông tin Hình 2.3. Thanh AC Elements Editor 4.4. Mô phỏng ví dụ trong ETAP Tính toán lựa chọn cáp hạ áp, cho sơ đồ đơn tuyến như hình sau với các thông số sau: - Công suất điện đinh mức của lưới nguồn: 100 MVA - Máy biện áp hạ áp 4.16/0.48 kV, 120 kVA - Công suất của Motor1 là 125 HP
26. toán lựa chọn cáp 1. Lưu ý: ví dụ đang được tính ở tiêu chuẩn ANSI, để đổi qua IEC người dùng có thể vào phần “Project” sau đó chọn “Standards…” Hình 2.4. Sơ đồ đơn tuyến mạng trung hạ thế đơn giản Các bước mô phỏng trong ETAP Bước 1: Nhập các thông số như trong hình Hình 2.5. Thông số lưới điện
27. T1: Hình 2.6. Thông số máy biến áp Động cơ 1 Hình 2.7. Thông số Động cơ 1 Bước 2: Tính toán, nhập thông số cáp Vào thẻ Rating của máy biến áp T1, ở phần Voltage Rating, dòng định mức ở sơ cấp là 144.3A
28. số điện áp máy biến áp Tra catalogue ta chọn cáp 3 × 1 × 250 AWG/kcmil AL/Rubber [đơn vị đo lường tiết diện theo tiêu chuẩn ANSI]. Nhấp đúp chuột vào cáp, nhập thông số chiều dài 20ft, chọn Library để mở hộp thoại thư viện ra sau đó chọn cáp. Hình 2.9. Chọn thông số Cáp - Sau đó điều hướng sang trang Impedance để coi trở kháng. - Điều hướng sang trang Ampacity cài đặt Type. - Qua trang Loading, tích vào ô Operating Current để hiển thị dòng tải hoạt động.
29. phương pháp lắp đặt Cáp - Điều hướng sang trang Sizing – Phase để xem kết quả Hình 2.11. Tính toán tối ưu lắp đặt Cáp Bước 3: Chạy phân bố công suất - Vào Load Flow Study Case, tích vào ô Cable Load Amp để hiển thị dòng tải trong cáp. - Chạy phân bố công suất, kiểm tra sụt áp. Hình 2.12. Kết quả phân bố công suất, kiểm tra sụt áp
30. file Report Manager Trang thông tin về cáp như sau: Hình 2.13. Kết quả thông tin về cáp
31. DÂY DẪN CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI TRÊN KHÔNG 1. CÁC TÍNH TOÁN CẦN THIẾT Phần mềm ETAP hỗ trợ tính toán lựa chọn dây dẫn cho đường dây truyền tải trên không với các tính toán sau: - Tính toán thông số của dây dẫn. - Tính toán khả năng tải dòng và phát nóng của dây dẫn. - Tính toán độ võng và độ căng của dây dẫn. - Tính toán thông số của dây dẫn. Phần mềm ETAP cung cấp chức năng tự động tính toán các thông số của dây dẫn như điện trở [R], điện kháng [X], điện dung ký sinh [Y] dựa trên các thông số về dây dẫn, cấu hình trụ, lưới nối đất, các mạch đường dây đi chung với nhau. Các giá trị tính toán là giá trị tương đối [Ω hoặc µs/ đơn vị chiều dài] hoặc tuyệt đối [Ω hoặc µs]. Ngoài ra ETAP còn tự động tính toán ma trận thông số R, X, Y để tham khảo nếu cần. Các tính toán được ETAP thực hiện dựa trên các phương trình trong tiêu chuẩn IEC 60909-3, IEC 60287-1-1 và ICEA P-34-359 và người sử dụng không thể hiệu chỉnh các tính toán này. Các thông số cơ bản của dây dẫn phục vụ tính toán thông số của đường dây truyền tải như điện trở ban đầu, điện kháng lý tưởng, đường kính ngoài dây dẫn, bán kính trung bình hình học,… người dùng có thể sử dụng từ thư viện của ETAP hoặc nhập vào trực tiếp để phù hợp với đường dây khảo sát. 2. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI TRÊN KHÔNG Ví dụ: Cho sơ đồ lưới điện 500 kV như hình dưới và các thông số lưới điện đã biết như sau:
32. cùng lớn: Isc = 40 kA; X/R = 20; Máy phát GEN: P = 660 MW; Qmax/min = + 300 Mvar; PF = 0.85; Máy biến áp T1: S = 800 MVA; Các phụ tải Load 1 = 300 MVA, PF = 0.95; Load 2 = 600 MVA, PF = 0.95; Load 3 = 500 MVA, PF = 0.95; Thông tin về các đường dây truyền tải cho trong Bảng 3.1: Đường dây Chiều Dài [km] Vận tốc gió [m/s] Hướng gió [0] Nhiệt độ [0C] Độ cao lắp đặt [m] Hỗ cảm A-B 300 5 0 20 1.000 50 km B-C 100 3 45 25 800 không B-D 100 2 90 40 300 không Bảng 3.1. Thông tin về các đường dây truyền tải Hình 3.1.Sơ đồ lưới điện khảo sát Các bước thực hiện tính toán chọn dây dẫn cho đường dâyA-B như sau: - Xây dựng sơ đồ lưới điện. - Nhập các thông số cho đường dây A-B. - Trang Info. - Trang Parameter.
33. với lưới điện 500 kV Việt Nam, tiết diện dây thường sử dụng là ACSR 330 mm2 và thư viện ETAP hiện tại không có tiết diện dây này nên trong ví dụ lựa chọn dây có tiết diện tương đối để tính toán cho khả năng tải dòng. - Trang Configuration. Lưu ý: Đối với lưới điện 500 kV Việt Nam thường sử dụng dây phân pha 4, tuy nhiên ở lần tính đầu tiên, ví dụ chọn dây phân pha một 1 để kiểm tra, nếu không đạt sẽ thay đổi cấu hình này. - Trang Grouping. Hình 3.2. Thông tin thiết lập trang Info
34. tin thiết lập trang Parameter Hình 3.4. Thông tin thiết lập trang Configuration
35. tin thiết lập trang Grouping - Trang Earth: Hình 3.6
36. Earth Lưu ý: Trong ví dụ không xem xét ảnh hưởng nhiều của đất nên các giá trị để mặc định theo ETAP, tuy nhiên trong bài toán thực tế cần cung cấp thông tin ở trang này theo kết quả khảo sát. - Trang Impedance. - Trang Protection. - Trang Sag & Tension. Hình 3.7. Giao diện trang Impedance
37. diện trang Protection Hình 3.9. Giao diện thiết lập trang Sag & Tension
38. dung này nhằm tính toán độ võng đường dây và lực căng lên trụ điện phục vụ cho công tác thiết kế trụ. Ở vị dụ này, mục tiêu là đạt độ võng 3m, tuy nhiên với các khoảng vượt đề ra thì độ võng luôn lớn hơn 3m, để cải thiện điều này, cần giảm độ dài khoảng vượt hoặc tăng cường lực căng của cột. - Trang Ampacity Hình 3.10. Giao diện trang Ampacity Từ kết quả trang này, ta thấy rằng với các thông số, cấu hình đường dây như đã trình bày, đường dây A-B có khả năng tải dòng lớn nhất là 806.2 A, khi đó nhiệt độ dây dẫn đạt mức tối đa cho phép là 750 C. Người dùng có thể nhập giá trị dòng tải thực tế vào ô “Operating Ampacity” để kiểm tra nhiệt độ dây dẫn thực tế. Trong trường hợp nhiệt độ vận hành dây dẫn lớn hơn nhiệt độ cho phép [750 C] người dùng cần lựa chọn lại dây dẫn [chọn dây phân pha, tăng tiết diện dây,…]. Các trang Reliability, Remarks và Comments không ảnh hưởng đến việc lựa chọn dây dẫn nên không đề cập trong ví dụ này.
39. số tương tự cho các đường dây B-C và B-D. - Chạy chương trình tính toán trào lưu công suất, ta có kết quả như hình 3.11. - Từ kết quả trên ta thấy rằng các dây dẫn lựa chọn làm cho sụt áp tại các nút rất lớn nên cần phải lựa chọn lại. Giữ nguyên các thông số khác, thay đổi cấu hình dây dẫn, sử dụng phân pha bốn [4] khoảng cách phân pha là 40 cm, chạy lại chương trình tính toán trào lưu công suất ta có kết quả như hình 3.12. Với sự thay đổi trên,, ta thấy rằng điện áp các nút đã được cải thiện và đảm bảo theo quy đinh [< 5%]. Người dùng cũng có thể tiếp tục thay đổi thông số đường dây B-C để cải thiện điện áp tại nút C. Hình 3.11. Kết quả tính trào lưu công suất với dây dẫn lựa chọn lần 1 Hình 3.12. Kết quả tính trào lưu công suất với dây dẫn lựa chọn lần 2
40. TUABIN GIÓ 1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.1. Thực trạng năng lượng và môi trường Năng lượng là một trong các điều kiện thiết yếu của đời sống con người. Từ thế kỷ XX, con người đã sử dụng năng lượng hóa thạch, năng lượng hạt nhân, bước đầu sử dụng năng lượng tái tạo để phát điện nhằm phục vụ sản xuất và cải thiện đời sống cho nhân loại. Ngày nay trữ lượng than, dầu, khí đang ngày càng cạn kiệt. Mặt khác, khi dùng chúng phát điện sẽ thải khí nhà kính vào khí quyển làm cho Trái Đất ngày càng nóng lên, gây biến đổi khí hậu toàn cầu. Xây dựng các nhà máy điện bằng sức gió là một giải pháp nhanh chóng nâng cao sản lượng điện, đáp ứng nhu cầu điện năng trong một thời gian không lâu. Các máy phát điện sử dụng sức gió đã được sử dụng nhiều ở các nước Châu Âu, Châu Mỹ và các nước công nghiệp phát triển khác. Sau thảm họa Chernobyl [Ukraine 1986], cuộc đấu tranh đòi hủy bỏ các nhà máy điện nguyên tử tại Đức diễn ra ngày càng mãnh liệt nên điện bằng sức gió phát triển rất mạnh, sản lượng đã vượt xa sản lượng thủy điện và trở thành nguồn năng lượng đáng kể trên cường quốc công nghiệp này. Tại Việt Nam, năm 2004 đầu tư cho đảo Bạch Long Vĩ 800 kW điện gió 414 kW kết hợp điêden hết 938150 USD. Đầu tư cho điện gió không lớn so với đầu tư cho các nhà máy điện khác tại Việt Nam: nhà máy điện Uông Bí 890000 USD/MW, Nhà máy điện Ninh Bình 2 gần 1 triệu USD/ MW, Nhà máy điện Khí Phú Mỹ 3: 627784 USD/MW, thủy điện Đại Ninh: 1.45 triệu USD/MW, thủy điện Sơn la 1 triệu USD/MW. Theo bản đồ phân bố các cấp độ gió của tổ chức Khí tượng thế giới và bản đồ phân bố các cấp tốc độ gió của khu vực Đông Nam Á, do tổ chức True Wind Solutions LLC [Mỹ] lập theo yêu cầu của Ngân hàng Thế giới, xuất bản năm 2001 cho thấy: Khu vực ven biển từ Bình Định đến Bình Thuận, Tây Nguyên, dãy Trường Sơn phía Bắc rung Bộ, nhiều nơi có tốc độ gió đạt từ 7.0; 8.0 và 9.0 m/giây, có thể phát điện với công suất lớn [nối lưới điện quốc gia], hầu hết ven biển còn lại trên lãnh thổ, một số nơi, vùng núi trong đất liền.
41. Nam đã đưa vào vận hành Tua-bin phát điện gió với công suất 800 kW kết hợp điêden có công suất 414 kW tại đảo Bạch Long Vĩ. Tổng công ty Điện lực Việt Nam đầu tư 142 tỷ đồng xây dựng hệ thống điện gió kết hợp điêden tại đảo Phú Quý [Bình Thuận]. Hiện có ba phương áp xây dựng điện gió: Phương Mai I 30 MW đang triển khai xây dựng, Phương Mai II 36 MW và Phương Mai III 50 MW đang triển khai dự án khả thi. Kết quả nêu trên chỉ dung cho dự án tiền khả thi, muốn xây dựng được dự án khả thi phải có số liệu đo trực tiếp ở độ cao trên 65 m tại những nơi để Tua-bin phát điện gió. Do đó, cần có một đề tài khoa học đánh giá diện tích đặt Tua-bin gió, xác định tổng công suất điện gió trên toàn lãnh thổ, làm cơ sở để kêu gọi các nhà đầu tư trong nước và ngoài nước. Sử dụng điện gió sẽ tiết kiệm nguồn năng lượng hóa thạch, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, khắc phục khủng hoảng năng lượng trong tương lai. Ở nước ta có các diện tích ven biển, thềm lục địa, vùng Tây Nguyên và các nơi khác trên lãnh thổ có nhiều tiềm năng về điện gió, rất cần được ưu tiên nghiên cứu, khai thác điện gió để cùng với các nguồn điện khác đáp ứng nhu cầu về điện phục vụ sản xuất và đời sống. Hoàng Sa Trường Sa Hình 4.1. Bản đồ phân bố gió ở Việt Nam tại độ cao 80 mét [World Bank - 2001].
42. năng lượng gió Năng lượng gió là nguồn năng lượng cạnh tranh: ngày nay năng lượng gió đã được nghiên cứu kĩ và giá thành có thể cạnh tranh với các nguồn năng lượng khác. Năm 2006, trong báo cáo của viện nghiên cứu năng lượng mới, giá thành năng lượng gió chỉ cao hơn nhà máy điện chạy năng lượng than đá một ít và tương đương với năng lượng khí thiên nhiên, nhưng không thải khí CO2 . Năng lượng gió có thể dự đoán trước: giá dầu, ga thiên nhiên, than đá và các nhiên liệu khác dao động lên xuống không dự đoán được. Giá của năng lượng gió là dự đoán được và miễn phí. Đây là nguồn động lực lớn cho người dân và chính phủ đầu tư tiền vào. Năng lượng gió nhanh: nhanh ở đây có nghĩa là một nhà máy điện chạy bằng sức gió được xây dựng nhanh chóng, điều này có ý nghĩa lớn với các quốc gia đang thiếu điện như nước ta. Năng lượng gió độc lập: chúng ta biết gió là nguồn năng lượng vô tận và không thuộc quyền quản lý của một tổ chức nào, mọi người dân, tổ chức đều có quyền sử dụng năng lượng gió. Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch: ưu điểm dễ thấy nhất của điện bằng sức gió là không tiêu tốn nhiên liệu, không gây ô nhiễm môi trường như các nhà máy điện, dễ chọn địa điểm và tiết kiệm đất xây dựng, khác hẳn với các nhà máy thủy điện chỉ có thể xây dựng gần dòng nước mạnh với những điều kiện đặc biệt và cần diện tích rất lớn cho hồ chứa nước. Các Tua-bin gió sau khi đã hết tuổi thọ hoạt động có thể tái chế đến 80%. Các trạm điện bằng sức gió có thể đặt gần nơi tiêu thụ điện, như vậy sẽ tránh đuợc chi phí cho việc xây dựng đường dây tải điện. Ngày nay điện bằng sức gió đã trở nên rất phổ biến, thiết bị được sản xuất hàng loạt, công nghệ lắp ráp đã hoàn thiện nên chi phí cho việc hoàn thành một trạm điện bằng sức gió hiện nay thấp và thời gian chỉ khoảng 1 – 2 năm. 1.3. Nhược điểm năng lượng gió Điểm bất thuận lợi chính yếu của nguồn năng lượng gió là phụ thuộc vào thiên nhiên. Dù công nghệ gió đang phát triển cao và giá thành của một
43. dần từ hơn 10 năm qua, xét về chất lượng điện năng thì mức đầu tư ban đầu cho nguồn năng lượng này vẫn còn cao hơn mức đầu tư các nguồn năng lượng cổ điển. Gió đến từ thiên nhiên cho nên không đáp ứng được những nhu cầu cần thiết của con người, vì con người không thể kiểm soát được nguồn gió và nguồn điện năng này không thể giữ lại được và điện dư thừa trừ khi chuyển điện qua các bình điện dự trữ, rất tốn kém và không hiệu quả kinh tế. Nguồn gió nhiều và đều đặn thường ở khu vực xa thành phố, do đó ngoài việc sử dụng tại chỗ, điện năng từ gió khó được chuyển về các khu đông dân cư. Do đó, trước khi có những biện pháp nhằm giải quyết các bất lợi trên, năng lượng từ gió có thể xem như một nguồn năng lượng dự phòng ngoài các nguồn năng lượng chính yếu khác. Ảnh hưởng đáng lưu tâm của Tua-bin gió là gây ra tiếng động làm đảo lộn các luồng gió trong không khí có thể làm xáo trộn hệ sinh thái của các loài chim hoang dã và gây ra nhiều trở ngại cho việc phát sóng trong truyền thanh và truyền hình. Tất nhiên, gió là dạng năng lượng vô hình và mang tính ngẫu nhiên rất cao nên khi đầu tư vào lĩnh vực này cần có các số liệu thống kê đủ tin cậy. Nhưng chắc chắn chi phí đầu tư cho điện bằng sức gió thấp hơn so với thủy điện. 1.4. Sự liên quan giữa công suất và độ cao Hình 4.2. Sự liên quan giữa công suất và độ cao
44. tăng theo chiều cao. - Ước lượng sắp sỉ: V2 = [H2 /H1 ] V1 là số mũ gần đúng: - Địa hình bằng phẳng [nước hoặc nước đá]: 0.1 - Địa hình gập gềnh [vùng rừng ngoại ô]: 0.25 - Đồng cỏ: 0.14 2. MÔ PHỎNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ TRONG ETAP 2.1. Phân tích ổn định động Chương trình phân tích ổn định động trong ETAP được thiết kế để phân tích đáp ứng động của hệ thống và giới hạn ổn định của lưới điện trước, trong và sau khi hệ thống thay đổi hoặc bị nhiễu. Chương trình này mô hình hóa đặc tính động của hệ thống điện, thực hiện sự kiện và tác động do người dùng tự xây dựng, giải các phương trình mạng điện và phương trình vi phân máy điện để tìm ra, đáp ứng hệ thống và máy điện trong miền thời gian. Có thể sử dụng đáp ứng này để xác định hành vi của hệ thống, đánh giá sự ổn định, thiết lập các cài đặt thiết bị bảo vệ, áp dụng biện pháp khắc phục hoặc tăng cường cần thiết để cải thiện sự ổn định hệ thống. Mục này mô tả các công cụ khác nhau để hỗ trợ trong việc thực hiện phân tích ổn định động, gồm chín phần sau: Thanh công cụ Transient Stability Toolbar: giải thích cách thực hiện tính toán ổn định động, mở và xem một báo cáo đầu ra, chọn các tùy chỉnh hiển thị, xem các đồ thị, xem các tác động được thực hiện và thực hiện lại chuỗi các tác động. Phần Study Case Editor: giải thích cách để tạo một Study Case mới, xác định các thông số cho một Study Case, tạo một chuỗi chuyển đổi sự kiện và nhiễu, xác định một cách toàn cục phương pháp mô hình động máy điện, chọn thiết bị vẽ đồ thị hoặc bảng biểu và điều chỉnh dung sai thiết bị.
45. phân tích các tùy chọn có sẵn để trình bày các tham số và kết quả đầu ra then chốt của hệ thống trên sơ đồ đơn tuyến và cách cài đặt. Phần phương pháp tính toán [Calculation Methods]: Cung cấp các nền tảng cơ bản và tham khảo nhanh các nguyên tắc cơ bản về phân tích ổn định động. Phần dữ liệu bắt buộc [Required Data]: Là một tài liệu tham khảo rất tốt để kiểm tra liệu đã chuẩn bị tất cả các dữ liệu cần thiết để tính toán ổn định động chưa. Phạm vi dữ liệu này từ phía hệ thống, như là thông tin thanh cái và phân nhánh, đến phía máy điện, như là mô hình máy điện và các thông số, mô hình kích từ và các thông số, mô hình điều tốc và các thông số. Phần báo cáo đầu ra [Output Reports]: Giải thích, chứng minh, định dạng và tổ chức của báo cáo văn bản ổn định động. Phần kết quả hiển thị sơ đồ đơn tuyến [One-line Diagram Dis-played Results]: giải thích kết quả hiển thị sơ đồ đơn tuyến có sẵn và cung cấp một ví dụ. Phần đồ thị [Plots]: Giải thích các đồ thị dành cho ổn định động có sẵn và cách chọn và xem chúng. Phần danh sách tác động [Action List]: Giải thích cách xem các tác động đã được thực hiện trong phân tích, và cách quan sát chuỗi tác động của hệ thống bằng cách di truyền thanh trượt thời gian. 2.2. Thanh công cụ phân tích ổn định động Thanh công cụ ổn định động sẽ xuất hiện trên màn hình khi ở trong chế độ phân tích ổn định động như sau:
46. công cụ phân tích độ ổn định động Run Transient Stability: Thực hiện ổn định động với các trường hợp đã được tùy chỉnh. Hình 4.4. Trang Report Manager
47. tùy chỉnh trong việc thể hiện hình ảnh cũng như trên sơ đồ đơn tuyến. Report Manager: Hiển thị các kết quả của các trường hợp vừa được mô phỏng, có thể hiện thị qua cửa sổ Viewer, PDF, hoặc tập tin Excel theo Hình 4.4. Action List: Thể hiện các sự kiện diễn ra trong quá trình mô phỏng ổn định động. Hình 4.5. Giao diện Action List Transient Stability Plots: Biểu diễn quá trình ổn định động bằng đồ thị. 2.3. Mô phỏng ví dụ trong ETAP Bài tập: Tác động của gió theo độ dốc [giảm] - Cho sơ đồ đơn tuyến như hình dưới - Các số liệu thiết lập cho mạng điện được nhập vào. - Chạy mô phỏng độ ổn định động với 2 trường hợp: o Trường hợp 1: Tác động riêng lẻ từng máy phát điện gió . o Trường hợp 2: Tác động chung một vùng thanh cái [Bus Zone].
48. đồ đơn tuyến mô phỏng máy phát tubin gió - Máy phát Gen 1: Hình 4.7. Giao diện thiết lập máy phát Gen 1
49. 4.8. Giao diện thiết lập biếp áp T1 - Biến áp T2, T3, T4, T5 tương tự nhau: Hình 4.9. Giao diện trang thiết lập biến áp T2
50. Giao diện thiết lập tải lump 1 - Máy phát điện gió 1 [ WTG 1]: Hình 4.11. Giao diện thiết lập máy phát điện gió 1
51. gió 2 [WTG2] Hình 4.12. Giao diện thiết lập máy phát điện gió 2 Máy phát điện gió 3 và 4 lần lượt: Hình 4.13. Giao diện thiết lập máy phát điện gió 3
52. diện thiết lập máy phát điện gió 4 - Chạy thanh biểu tượng phân tích ổn định động [Transient Stability] - Vào Edit Study Case bên góc phải màn hình để tạo sự kiện [Events]: • Trường hợp 1 Hình 4.15. Trang Transient Stability Study Case trường hợp 1
53. 4.16. Trang Transient Stability Case trường hợp 2 - Nhấn Run Transient Stability để bắt đầu mô phỏng trường hợp 1. - Hộp thoại Action List xuất hiện, chạy Next Action cho đến cuối và xem kết quả. Hình 4.17. Chạy mô phỏng trên sơ đồ đơn tuyến - Nhấn Trasient Stability Plots để quan sát đồ thị: Chọn Buses  MainBus, Bus4 [tương ứng với WTG 2]  Voltage Angle.
54. diện trang Trasient Stability Plots - Đồ thị góc lệch pha điện áp của Main Bus và Bus 4: Hình 4.19. Đồ thị góc lệch pha điện áp của MainBus [greevà Bus4 [blue]] Để xem chính xác số liệu, nhấp đôi chuột lần lượt vào từng đường đồ thị, hộp thoại Plot Parameter sẽ hiện lên.
55. thoại Plot Parameter Sau đó nhấn vào nút Data, số liệu chính xác hiển thị. Hình 4.21. Dữ liệu chi tiết của thanh cái 4
56. thị công phản kháng của WTG phát ra trong trường hợp tác động gió theo độ dốc: Chọn Wind Turbine  WTG1 hoặc 2,3,4  Mvar. Hình 4.22. Thiết lập đồ thị công suất phản kháng cho WTG 1 và WTG 2 Đồ thị phản chiếu độ thay đổi công suất phản kháng khi có tác động gió thay đổi theo độ dốc. Hình 4.23. Đồ thị công suất phản kháng WTG 1 [blue] và WTG 2 [green] Thiết kế tương tự cho trường hợp 2: tác động theo vùng. Ta thấy 2 trường hợp là như nhau và không có sự thay đổi nào.
57. LỰA CHỌN BIẾN ÁP 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Tính toán công suất phụ tải Việc tính toán lựa chọn dung lượng máy biến áp vô cùng quan trọng trong việc tính toán thiết kế mạng điện phân phối cho các phụ tải. Nếu tính toán dung lượng dư quá nhiều sẽ gây lãng phí, vì chi phí lắp đặt máy biến áp rất lớn và thay đổi khá nhiều ở từng mức dung lượng khác nhau. Nếu tính toán không đủ đáp ứng cho phụ tải sẽ gây tình trạng thường xuyên quá tải, rất nguy hiểm cho máy biến áp và không đảm bảo nguồn điện ổn định cho phụ tải. 1.2. Tính toán dung lượng máy biến áp theo sơ đồ phân bố phụ tải trong mạng điện Giả sử có một mạng điện có phụ tải phân bố như hình. Hình 5.1. Phân bố tải phân nhánh Công suất tác dụng của phụ tải trong một nhóm tải: P = [5.1]
58. suất tác dụng của các phụ tải song song trong một nhóm. Tính toán công suất tác dụng tổng của các nhánh cũng tương tự. Công suất phản kháng của các phụ tải trong nhóm: Q = [5.2] Với: Qi là công suất phản khác của từng tải. tanϕi được tính ra từ hệ số công suất cosϕi của từng phụ tải. Tính công suất phản kháng tổng của các nhánh cũng tương tự. Giá trị cần dùng sau cùng để lựa chọn dung lượng máy biến áp là công suất biểu kiến của toàn bộ phụ tải. S = [5.3] Còn một cách khác để tính giá trị công suất biểu kiến tổng phụ tải thông qua hệ số công suất trung bình: Cosϕtb = [5.4] Với Cosϕi là hệ số công suất từng phụ tải, n là số phụ tải trong hệ thống. Vậy công suất biểu kiến cần tính: S = [5.5] Với: Ptổng : tổng công suất tác dụng của toàn bộ phụ tải Lưu ý: Chỉ được cộng tổng công suất tác dụng P, tổng công suất phản kháng Q của các phụ tải, không được cộng công suất biểu kiến S của các phụ tải với nhau. Sau khi tính toán được công suất biểu kiến của toàn bộ phụ tải ta tiến hành chọn dung lượng máy biến áp theo công thức: SMBA ≥ S [5.6] 1.3. Tính toán dung lượng máy biến áp theo đồ thị phụ tải Giả sử có đồ thị phụ tải như hình dưới:
59. thị phụ tải Nhận thấy công suất cực đại Pmax và hệ số công suất cosϕ của phụ tải sẽ tính được Smax để áp dụng các công thức tính toán chọn máy biến áp. Lưu ý: Đôi khi đồ thị phụ tải sẽ sử dụng công suất biểu kiến S hoặc thỉnh thoảng dùng công suất phản kháng Q. Cần đọc kỹ đồ thị để không bị nhầm lẫn. a] Tính toán theo phương pháp 3% SMBA ≥ [5.7] Với: kqtbt = 1 + 0.3[1 – kđk ] là hệ số quá tải bình thường Mà kđk = là hệ số điền kín đồ thị phụ tải b] Tính toán theo phương pháp quá tải sự cố SMBA ≥ [5.8] Với: kqtsc = 1.3 là hệ số quá tải sự cố n: số máy biến áp [n ≥ 2] Thông thường cách tính này dùng để áp dụng cho tải loại 1, loại 2 với số máy biến áp từ 2 máy trở lên. Tải loại 3 số máy biến áp là 1 thì công thức trên vô nghĩa. c] Tính toán theo phương pháp đẳng trị [độ chính xác cao] Thực hiện các bước như sau: • Bước 1: Chọn ước lượng giá trị máy biến áp Sđm [nên chọn nhỏ hơn một tí so với giá trị Smax của đồ thị phụ tải để tạo thời gian quá tải]
60. Xác định thời gian - Non tải: t1 [10 giờ trước hoặc sau khi quá tải] - Quá tải: t2 [thời gian MBA quá tải] • Bước 3: Tính các công suất đẳng trị Sđt1 = [5.9] Với Si , ti là các công suất và thời gian nằm trong khoảng thời gian 10 tiếng trước hoặc sau khi quá tải t1 Sđt2 = [5.10] Với Sj , tj là các công suất và thời gian nằm trong khoảng thời gian quá tải t2 • Bước 4: Tính hệ số non tải K1 và quá tải K2 K1 = , K2 = [5.11] Từ K1 và thời gian quá tải, ta tra đồ thị đường cong quá tải cho phép của hãng máy biến áp phù hợp để tìm hệ số quá tải cho phép K2cp Hình 5.3. Ví dụ về đường cong quá tải cho phép của máy biến áp ABB, phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường lắp đặt
61. sánh Nếu K2 < K2cp → Chấp nhận công suất máy biến áp đã chọn Nếu K2 > K2cp → Chọn tăng lên công suất máy biến áp ước lượng ban đầu và tính lại đến khi thỏa điều kiện K2 < K2cp 1. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Sau khi có được công suất biểu kiến sau cùng của toàn bộ phụ tải, ta chọn dung lượng máy biến áp. Dãy công suất danh định máy biến áp cao thế thông dụng: 25, 32, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 MVA. Ngoài ra cũng nên chú ý việc lựa chọn các đặc tính phân biệt các loại máy biến áp và phương thức lắp đặt cho phù hợp: - Biến áp dầu, biến áp khô. - Biến áp 2 cuộn dây, biến áp 3 cuộn dây. - Phương thức lắp đặt: Trạm treo [thường cho biến áp 1 pha, khối lượng nhỏ], trạm giàn [trạm chữ H], trạm nền, nhà trạm [công suất lớn], trạm hợp bộ [tích hợp với các thiết bị đóng cắt, đo lường],... 2. ỨNG DỤNG ETAP CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1. Thẻ Rating [thông số cơ bản của biến áp] Sau khi xây dựng được sơ đồ đơn tuyến, ta nháy đúp vào máy biến áp để tùy chỉnh thông số máy biến áp.
62. diện thẻ Rating của máy biến áp Thông số điện áp [Voltage Rating]: ta chọn thông số điện áp vào cuộn sơ cấp [Prim] và điện áp ra ở cuộn thứ cấp [Sec]. Có thể ở đây ta dùng 3 máy biến áp 1 pha để thay thế máy biến áp 3 pha, thì khi 3 máy 1 pha đấu theo kiểu tam giác, điện áp chính là điện áp trung bình của 3 máy biến áp 1 pha. Còn khi đấu kiểu hình sao thì điện áp sẽ là gấp 3 lần [~1.73 lần] điện áp trung bình của 3 máy 1 pha. Khi có nhiều máy biến áp song song có tỷ số điện áp không bằng nhau phải chỉnh sửa lại sao cho chúng bằng nhau. Thông số FLA: chính là dòng điện cuộn sơ cấp và thứ cấp khi đầy tải [Full Load Ampere]. FLA bên trái là khi máy biến áp chạy với công suất tải nhỏ nhất. Còn FLA bên phải là khi máy biến áp chạy với công suất cực đại. Thông số Nominal Bus kV: là thông số điện áp danh định kết nối với cuộn thứ cấp và sơ cấp của máy biến áp.
63. Power Rating Thông số công suất [Power Rating]: đây là công suất máy biến áp ta ước lượng trước cho hệ thống. * Lưu ý rằng công suất ước lượng của máy biến áp phải lớn hơn hoặc bằng công suất của phụ tải nối vào phía thứ cấp của máy biến áp khi đầy tải. Nếu nhỏ hơn công suất tải, chương trình sẽ báo lỗi khi chạy mô phỏng phân bố công suất. Installation: Là thông số môi trường lắp đặt máy biến áp, bao gồm độ cao [Alitude] và nhiệt độ môi trường [Ambient Temp] Hình 5.6. Vùng xét thông số môi trường Type/Class: là thông số chủng loại và phương thức làm mát máy biến áp, phụ thuộc vào tiêu chuẩn người dùng lựa chọn ANSI hoặc IEC. Có các thông số lựa chọn gồm: Hình 5.7. Vùng chọn đặc tính chủng loại MBA
64. [Type] gồm biến áp dầu/khô; phân loại nhỏ hơn của biến áp dầu/khô [Sub Type]; • Phương thức làm mát máy biến áp [Class] phụ thuộc vào loại điện môi của máy biến áp và tiêu chuẩn ANSI/IEC Theo tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp dầu: Bảng 5.1: Tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp dầu Theo tiêu chuẩn ANSI máy biến áp khô: Bảng 5.2: Tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp khô Theo tiêu chuẩn IEC, máy biến áp dầu: Bảng 5.3: Tiêu chuẩn IEC, máy biến áp dầu
65. IEC, máy biến áp khô: Bảng 5.4: Tiêu chuẩn IEC, máy biến áp khô 2.2. Thẻ thông số trở kháng máy biến áp [Impedance] Hình 5.8. Giao diện thẻ trở kháng máy biến áp Trở kháng thứ tự thuận và thứ tự không [Positive and Zero Sequence Impedance]: Đây là những thông số trở kháng thứ tự thuận và thứ tự không trong các cài đặt thông số danh định [đơn vị %] và là những thông số cơ bản của máy biến áp cùng với dung lượng và mức điện áp. Tỷ lệ X/R, R/X: Nhập giá trị này vào để ETAP tính toán trở kháng của các cuộn dây và có liên hệ với phần trăm trở kháng đã cho trước đó. %X và %R: Được tính từ phần trăm trở kháng và tỷ lệ X/R, R/X đã cho trước đó.
66. & X/R và nút Typical X/R: Là các nút mà khi bấm chọn thì ETAP sẽ tự động cho các thông số điển hình dựa theo tiêu chuẩn ANSI C57.12.10 của Mỹ và Sổ tay Hệ thống Điện Công nghiệp của Beeman. 2.3. Thẻ nối đất [Grounding] Hình 5.9. Giao diện thẻ Grounding Phase Shift [Dịch chuyển pha]: Cho phép người dùng dịch chuyển pha liên quan đến máy biến áp, hiển thị nối đất trong group vector hoặc cách đấu dây trên sơ đồ đơn tuyến. • Symbol: Hiển thị ký hiệu tổ đấu dây của biến áp trên sơ đồ đơn tuyến. Khi người dùng click chọn hiển thị thì sẽ ra kết quả thế này.
67. thị kiểu đấu dây và nối đất của MBA • Angle: Góc dẫn pha giữa điện áp cao so với điện áp thấp. Ví dụ chọn giá trị -30o thì điện áp cao dẫn trước điện áp thấp một góc -30o hoặc có thể hiểu là điện áp thấp dẫn trước điện áp cao góc 30o điện. Vậy góc -30o tương ứng với góc 11 giờ trong kim đồng hồ. Đó chính là con số 11 trong dãy “Dyn11”. Grounding Type [Kiểu nối đất]: Đối với kiểu đấu sao, các kiểu nối đất được liệt kê trong bảng 3.5 sau: Kiểu nối đất Mô tả Open [hở] Trung tính không nối đất Solid [Chất rắn] Nối đất bằng chất rắn, không có điện kháng đáng kể trong đường nối đất. Resistor [Điện trở] Sử dụng điện trở nối đất Reactor [Điện kháng] Sử dụng điện kháng nối đất Xfmr Reactor Sử dụng nối đất trung tính bằng điện kháng ở cuộn thứ cấp của biến áp nối đất phụ Xfmr Resistor Sử dụng nối đất trung tính bằng điện trở ở cuộn thứ cấp của biến áp nối đất phụ Bảng 5.5: Các kiểu nối đất
68. kích thước biến áp [Sizing] Trước hết, ta chạy sơ đồ đơn tuyến ở chế độ phân bố công suất. Ví dụ ta thu được kết quả chạy phân bố công suất như sau. Hình 5.11. Ví dụ ta thu được kết quả chạy phân bố công suất Để truy cập vào module kích thước biến áp, nháy đúp vào ký hiệu máy biến áp 2 cuộn dây trên sơ đồ đơn tuyến để truy cập vào trình chỉnh sửa thông số biến áp. Sau đó click chọn thẻ Sizing.
69. diện thẻ Sizing Transformer Loading: Thể hiện thông số tải mà máy biến áp kết nối đang chạy, từ đó sử dụng thông số này để định lại dung lượng máy biến áp cho phù hợp. MVA: Thể hiện thông số tổng phụ tải đang chạy [khi bấm nút Operating] hoặc công suất danh định của tải đã kết nối [khi bấm nút Connected]. Đây là thông số quan trọng để tính toán chọn dung lượng máy biến áp.
70. tượng Study Case Editor Hình 5.14. Tùy chọn Operating Load & Voltage Sau đó Click chọn nút Operating thì dữ liệu của máy biến áp sẽ được cập nhật.
71. suất thực chế độ Operating Load Variation: Những yếu tố làm thay đổi phụ tải có thể ảnh hưởng đến việc tính chọn dung lượng biến áp. Hình 5.16. Yếu tố phụ tải thay đổi chọn máy biến áp • Growth Factor là tương lai phát triển của phụ tải. ETAP mặc định tải vẫn sẽ giữ nguyên trong tương lai nên giá trị sẽ là 100%. Người dùng có thể nhập tay để thay đổi giá trị này, và sẽ tác động đến việc tính toán dung lượng máy biến áp. Result [Kết quả]: Hình 5.17. Kết quả công suất đề nghị của ETAP Sau khi nhập tất cả các thông số cần thiết, ETAP sẽ tự tính kết quả và hiển thị bên dưới giao diện của thẻ Sizing. Ta có thể thấy còn 2 vùng Larger Size và Smaller Size, nếu cần thiết, ETAP sẽ có thể xuất ra các giá trị lớn hơn và nhỏ hơn giá trị chuẩn đang sử dụng theo các tiêu chuẩn đã áp dụng [có thể không cần thiết].
72. LẮP ĐẶT TỤ BÙ 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Yêu cầu lắp đặt tụ bù là do quá trình truyền tải điện thì có khoảng 8% đến 10% năng lượng tổn thất trên lưới điện. Chính do hao hụt công suất mà phần lớn các phụ tải sử dụng năng lượng điện ở hệ số công suất trễ, gây ra bởi trở kháng của các thiết bị phân phối [như máy biến áp, đường dây,…]. Hầu hết các tải đều có tính cảm nên cần được cung cấp công suất phản kháng từ lưới điện. Nhưng nhu cầu càng cao thì công suất phản kháng cao quá mức sẽ tăng tổn thất công suất, giảm điện áp và tăng chi phí vận hành. Các tủ tụ điện mắc song song có thể đáp ứng được vấn đề này. Các vấn đề quy mô, vị trí, phương pháp điều khiển cũng như chi phí vận hành là các vấn đề cần được tối ưu hóa trong quá trình thiết kế. 1.1. Lợi ích của việc bù công suất phản kháng Hầu hết các thiết bị sử dụng đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Sự tiêu thụ công suất phản kháng này sẽ được truyền tải trên lưới điện về phía nguồn cung cấp công suất phản kháng. Sự truyền tải công suất này trên đường dây sẽ làm tổn hao lượng công suất và làm tang tổn hao điện áp, và cũng làm cho công suất biểu kiến S tăng lên, dẫn đến chi phí xây dựng đường dây tăng lên. Vì thế việc bù công suất phản kháng cho lưới điện có các mặt tích cực sau: • Giảm tổn thất công suất trong mạng điện Tổn thất công suất trong mạng điện được tính theo công thức: [6.1] Như vậy, nếu giảm được lượng công suất phản kháng Q truyền tải trên đường dây thì sẽ giảm được lượng tổn hao công suất ΔP[Q] do Q gây ra. • Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện
73. áp được xác định theo công thức: ΔU = PR QX U + = R P U + Q U X = ΔU[P] + ΔU[Q] [6.2] Như vậy khi giảm Q thì sẽ giảm được lượng tổn hao điện áp ΔU[Q] do Q gây ra. • Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp • Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp được tính như sau: I = 2 2 3 P Q U + [6.3] Từ đó cho thấy với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp [ tức là I = const], có thể tăng khả năng truyền tải của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng mà chúng phải tải đi. Vì thế khi vẫn giữ nguyên đường dây và máy biến áp, nếu giảm lượng Q truyền đi thì khả năng truyền tải P của chúng được tăng lên, góp phần ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện,… 1.2. Lý thuyết bù kinh tế Tụ điện khi dùng trong việc giảm tổn thất điện năng chỉ có lợi khi khoản tiền tiết kiệm được do hiệu quả giảm tổn thất điện năng được bù vào vốn đầu tư thiết bị bù sau một khoảng thời gian tiêu chuẩn nhất định, và sau đó được tiếp tục trong suốt thời gian tuổi thọ của thiết bị. Việc đặt tụ bù ở đâu, công suất bao nhiêu là kết quả của bài toán kinh tế dựa trên chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất. Chi phí khi đặt tụ bù: Gồm vốn đầu tư và chi phí vận hành cho trạm bù và tổn thất điện năng trong tụ bù. Trong đó vốn đầu tư là thành phần chủ yếu của tổng chi phí. Khi đặt tụ bù còn có nguy cơ quá áp khi phụ tải cực tiểu hoặc không tải và nguy cơ xảy ra cộng hưởng và tự kích thích ở phụ tải. Các nguy cơ này ảnh hưởng đến vị trí và công suất bù. Giải bài toán bù công suất là xác định số lượng trạm bù, vị trí đặt của chúng trên lưới phân phối, công suất bù ở mỗi trạm và chế độ làm việc của
74. cho đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Nói cách khác là làm sao cho hàm mục tiêu theo chi phí đạt giá trị nhỏ nhất. Có hai cách đặt bù: Cách 1: Bù tập trung ở một số điểm trên trục chính trung áp Cách 2: Bù phân tán ở các trạm phân phối hạ áp. Nếu bù theo cách 1, công suất bù có thể lớn, dễ thực hiện việc điều khiển, giá thành đơn vị bù rẻ, việc vận hành và quản lý dễ dàng. Tuy nhiên chỉ bù được công suất phản kháng trên đường dây từ lưới điện đến bị trí bù, còn phần hệ thống bên dưới điểm bù vẫn không có sự thay đổi do tính cục bộ của hệ số công suất đã nêu trên. Bù theo cách 2 sẽ giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng nhiều hơn vì bù sâu hơn. Nhưng bù quá gần phụ tải sẽ có nguy cơ cộng hưởng và tự kích thích ở phụ tải cao. Để giảm nguy cơ này phải hạn chế công suất bù sao cho ở chế độ cực tiểu, công suất bù không lớn hơn yêu cầu của phụ tải. Nếu bù nhiều hơn thì phải cắt một phần bù ở chế độ cực tiểu. Để có thể thực hiện hiệu quả phải có hệ thống điều khiển tự động hoặc điều khiển từ xa, việc này làm tăng thêm chi phí cho trạm bù. Vì vậy, trước khi lập bài toán bù công suất, người thiết kế phải lựa chọn trước cách đặt bù và cách điều khiển tụ bù rồi mới lập bài toán để tìm số lượng trạm bù, vị trí đặt và công suất của mỗi trạm bù. Hàm mục tiêu của bài toán bù là tổng đại số của các yếu tố chi phí và lợi ích đã nêu được lượng hóa về một thứ nguyên chung là tiền. Các yếu tố không thể lượng hóa được và các tiêu chuẩn kỹ thuật thì được thể hiện bằng các ràng buộc và hạn chế. Để giải bài toán bù, cần biết rõ cấu trúc của lưới phân phối, đồ thị phụ tải phản kháng của các trạm phân phối hay ít nhất là biết hệ số sử dụng công suất phản kháng của chúng. Tiếp theo là biết giá cả và các hệ số kinh tế khác, loại và đặc tính kỹ thuật, kinh tế của tụ bù. Nếu tính bù theo tăng trưởng phụ tải thì phải biết hệ số tăng trưởng phụ tải hàng năm. Mặc dù các phương pháp giải có thể khác nhau nhưng các mô hình đều có chung hàm mục tiêu là chi phí cho bù nhỏ nhất trên cơ sở đảm bảo cho các điều kiện kỹ thuật của lưới điện, điện áp trên mọi nút của hệ thống
75. giới hạn cho phép, nguy cơ mất ổn định điện áp đến mức thấp nhất và làm sao cho tổn thất công suất thấp nhất. Lưu ý là bù kinh tế phải dựa trên cơ sở bù kỹ thuật chứ không thể tách rời. Bù kinh tế chỉ có tác dụng làm tối ưu cho bù kỹ thuật chứ không thay thế hoàn toàn cho bù kỹ thuật. Nên chỉ có thể kết hợp hai khía cạnh này thành một thể thống nhất phù hợp mới tạo ra được lợi ích cho hệ thống. 2. TỔNG QUAN CHỨC NĂNG TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT TỤ BÙ CỦA ETAP Giải pháp lý tưởng là một công cụ có thể hỗ trợ người thiết kế cân bằng các yếu tố trên và cả xem xét mức độ của phụ tải. Giải pháp này có thể đưa ra phương án lắp đặt tụ hỗ trợ điện áp và hiệu chỉnh hệ số công suất, đồng thời giảm thiểu tổng chi phí lắp đặt, vận hành. ETAP đã có hỗ trợ công cụ như thế, trong module tối ưu vị trí lắp đặt tụ điện [Optimal Capacitor Placement - OCP]. Như giới thiệu ở tiêu chuẩn IEEE 1036-1992 [Hướng dẫn về ứng dụng lắp đặt tụ bù năng lượng], mục đích lắp đặt tụ bù bao gồm: • Hỗ trợ công suất phản kháng. • Điều chỉnh điện áp. • Tăng khả năng mang tải của hệ thống. • Giảm tổn hao công suất. • Giảm chi phí. Để lắp đặt tụ bù cần xem xét các yếu tố: • Công suất cần bù. • Vị trí lắp đặt. • Phương thức điều khiển. • Kiểu mắc tụ [sao hay tam giác]. Module OCP cho phép đặt các tụ điện để hỗ trợ điện áp và hiệu chỉnh hệ số công suất và giảm thiểu tổng chi phí, và cho phép xem kết quả nhanh chóng. Phương pháp tính toán chính xác tự động xác định vị trí và kích thước tụ tối ưu. Các khả năng của module OCP được tóm tắt dưới đây:
76. định vịt trí, dung lượng tụ bù. • Giảm chi phí lắp đặt, vận hành. • Xem xét vấn đề điều chỉnh điện áp và hệ số công suất. • Đánh giá phương pháp điều khiển tụ điện. • Cho phép xem tác động của tụ điện lên mạng điện. Kết quả xuất ra: • Thuộc tính tụ điện. • Vị trí và kích thước tụ điện. • Kết quả lưu lượng cho tải tối đa, trung bình và tối thiểu. • Công suất các nhánh được giải phóng. • Tổng hợp chi phí. 2.1. Tổng quan về chế độ tính toán tối ưu tụ bù của ETAP Thanh công cụ hiện ra khi để chương trình ở chế độ OCP. Các công cụ trong đó được mô tả như hình dưới đây. Hình 6.1. Chế độ tính OCP và thanh công cụ 2.2. Chỉnh sửa Study Case của chế độ OCP Study Case của OCP chứa các biến giải pháp điều khiển. ETAP cho phép tạo và lưu số lượng trường hợp nghiên cứu không giới hạn cho từng loại nghiên cứu. Cũng giống như trong các loại nghiên cứu khác, có thể chuyển đổi giữa các trường hợp nghiên cứu OCP khác nhau. Hình 6.2. Thanh Study Case
77. Info trong Study Case của OCP cho phép nhập các tham số giải pháp chung và thông tin của Study Case của OCP. Hình 6.3. Giao diện thẻ Info của Study Case Objective: chọn mục đích đặt tụ điện. Điều này cho phép module OCP đặt các tụ điện để thực hiện hỗ trợ điện áp, hiệu chỉnh hệ số công suất hoặc thực hiện cả hai cùng một lúc. Voltage Support [Hỗ trợ điện áp]: Với tùy chọn này được chọn, module OCP chỉ kiểm tra giới hạn điện áp và đặt tụ điện để đáp ứng giới hạn điện áp khi giảm thiểu chi phí. Power Factor Correction [Hiệu chỉnh hệ số công suất]: Với tùy chọn này được chọn, module OCP chỉ kiểm tra giới hạn hệ số công suất và đặt tụ điện để đáp ứng giới hạn hệ số công suất tải khi giảm thiểu chi phí. Both: Với tùy chọn này, module OCP kiểm tra giới hạn điện áp và giới hạn hệ số công suất tải và đặt tụ điện để đáp ứng giới hạn điện áp và giới hạn hệ số công suất tải khi giảm thiểu chi phí.
78. số chung]: Ta có thể chỉ định các tham số chi phí và kiểm soát trong nhóm General Parameter. Source Energy Cost [Chi phí năng lượng nguồn]: Nếu chọn tùy chọn này, chi phí năng lượng tính bằng $/kWh sẽ được tính từ các nguồn phát. Average Energy Cost [Chi phí năng lượng trung bình]: Nếu bật tùy chọn này, giá trị chi phí năng lượng trung bình sẽ được sử dụng. Cost [Giá cả]: Nhập giá trị cho chi phí năng lượng trung bình [$/ kWh] trong trường Cost. Planning Period [Giai đoạn lập kế hoạch]: Nhập khoảng thời gian [năm] cần thiết để có được lợi ích tối đa bằng cách cài đặt các tụ điện. Module OCP phân tích chi phí, tiết kiệm và lợi nhuận đạt được trong những năm này. Interest Rate [Lãi suất]: Nhập lãi suất [%/năm] sẽ được sử dụng để tính chi phí, tiết kiệm và lợi nhuận theo năm. 2.2.2. Thẻ Voltage Constraint Hình 6.4. Giao diện thẻ Voltage Constraint
79. chế toàn cục]: Trong vùng này cho phép đặt giới hạn khống chế mức điện áp tối thiểu, tối đa trên các bus. Click chọn ô này rồi đặt giá trị Max/Min. Max/Min. Voltage: Ngưỡng cực đại/ cực tiểu [%] của điện áp trên các bus. 2.2.3. Thẻ Capacitor Capacitor Info: Cho phép nhập thông tin cụ thể liên quan đến tụ điện trong nhóm này. Mỗi hàng được đánh số cung cấp xếp hạng, quy mô bộ tụ và thông tin về giá được sắp xếp từ thấp nhất đến cao nhất. kV cho từng loại tụ điện. Max. kV: Mức điện áp định mức tối đa có thể [kV] mà loại tụ này có thể được sử dụng. Bank Size [kvar]: Lượng công suất cần bù [kVar] cho loại tụ điện này. Max
Banks: Số tụ tối đa trong 1 tủ có thể lắp đặt được. Purchases [$/kVar]: Chi phí trên mỗi kVar bù Install [$]; Operating [$/bank Yr]: Chi phí lắp đặt; chi phí vận hành trên mỗi tủ tụ bù trong 1 năm. Bus Candidates: Hiển thị các bus tiềm năng có thể lắp đặt tụ ở đó. Hình 6.5. Giao diện thẻ Capacitor
80. các bus khả dụng. Candidates: Các bus được người dùng chọn để có thể lắp đặt tụ. Bus Category: All Buses Chọn tất cả các bus HV Buses Các bus có điện áp >1kV LV Buses Các bus có điện áp ≤ 1kV HV SWGR Các bus đóng cắt có điện áp > 1kV LV SWGR/MCC Các bus đóng cắt/có MCC [Khởi động từ – Mo- tor Control Center], điện áp ≤ 1kV 2.3. Phương thức tính toán Hàm mục tiêu của OCP Mục tiêu của vị trí tụ điện tối ưu là để giảm thiểu chi phí của hệ thống. Chi phí này được đo bằng bốn cách: • Chi phí lắp đặt tụ điện cố định. • Chi phí mua tụ điện. • Chi phí vận hành ngân hàng tụ điện [bảo trì và khấu hao]. • Chi phí tổn thất điện năng thực sự. Chi phí có thể được biểu diễn dưới dạng toán học như sau: Hàm chi phí cực tiểu [ ] 1 0 1 1 2 2 1 N M i i i ci i i i j Load j C = = = ∑ + + + ∑ x C Q C B C T C T P [6.4] Trong đó: N: số bus tiềm năng có thể lắp đặt tụ [Bus Candidates]. xi : số tụ lắp đặt ở bus thứ i. C0i : Chi phí lắp đặt. Qci : Công suất bù của tụ [kVar]. C1i : Chi phí cho mỗi kVar của tụ. Bi : số tụ trong 1 bộ tụ bù. C2i : chi phí vận hành mỗi tủ tụ/năm. T: thời gian thực hiện quy hoạch. C2 : Chi phí cho mỗi kWh.
81. [cực tiểu, trung bình, cực đại]. M: số mức tải hoạt động. Tj : thời gian hoạt động của mỗi mức tải j. P Load j : Tổng hao hụt của hệ thống ở mức tải j. Mức khống chế: Các mức khống chế chính cho OCP là để đáp ứng các khống chế về dòng tải. Ngoài ra, tất cả các cường độ điện áp của bus tải [PQ] phải nằm trong các thanh dưới và trên. Hệ số công suất tải [PF] phải lớn hơn mức tối thiểu. Nó có thể là một mức hệ số công suất tối đa. Mức khống chế có thể được biểu diễn dạng toán học như sau: Vmin ≤ V ≤ Vmax , PFmin ≤ PF ≤ PFmax [6.5] 3. VÍ DỤ - ÁP DỤNG MÔ PHỎNG ETAP Xây dựng sơ đồ đơn tuyến sau: - Thiết lập thông số các phần tử trên sơ đồ đơn tuyến. - Sau khi thiết lập đầy đủ các thông số trên sơ đồ đơn tuyến ta chỉnh sửa ở Study Case của OCP như sau: - Thẻ Info: Chọn chế độ tính toán Voltage Support [hỗ trợ cải thiện chất lượng điện áp], Hình 6.6. Sơ đồ đơn tuyến
82. số chi phí ở General Parameter. - Thẻ Voltage Constraint: Nhập giới hạn max và min điện áp trên hệ thống. Sau đó chọn tất cả các bus tiềm năng đưa vào khung Individual Constraint, điều chỉnh giới hạn điện áp trên các bus đó. Hình 6.7. Thẻ Info và các thông số yêu cầu Hình 6.8. Thẻ Voltage Constraint
83. loại tụ đầu tiên trong bảng. Bên dưới chọn tất cả các bus có tiềm năng được xét đặt tụ bù ở đó và Add qua khung Candi- dates. Phần thiết lập thông số đã hoàn tất. Hình 6.9 Thẻ Capacitor Chạy kết quả tính toán: Nhấp vào biểu tượng chạy chế độ trên toolbar của OCP, ta được kết quả như hình: Hình 6.10. Kết quả tính toán
84. nào cần đặt tụ bù và thông số bù như thế nào sẽ được ghi tại thanh cái cần bù. Ví dụ: Ở bus 2: Tổng bộ tụ bù là 2, công suất phản kháng bù là 756.51kVar, dòng điện tụ làm việc là 20.42A, điện áp định mức là 22kV, mỗi bộ tụ có dung lượng bù là 400 kVar. Sau khi gắn các tụ bù đúng yêu cầu thì đã thỏa mãn được bài toán, hệ thống sẽ báo lỗi nếu tiếp tục nhấn chạy tính toán tụ bù. Xuất kết quả: Hình 6.11. Xuất kết quả tính toán
85. BẢO VỆ QUÁ DÒNG MẠNG ĐIỆN 1. PHỐI HỢP BẢO VỆ CÁC RƠ LE QUÁ DÒNG Trên đường dây, khi có các thiết bị bảo vệ mà vùng bảo vệ riêng biệt nhau thì không cần xét đến phối hợp bảo vệ. Còn nếu có các vùng bảo vệ chồng lấn lên nhau thì cần xem xét phối hợp bảo vệ để đảm bảo tác động có chọn lọc. 1.1. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh [chức năng 50 hay 50N] Hình 7.1. Vùng bảo vệ của các bảo vệ cắt nhanh Rơ le R1, R2 với Kat =1.2 Để đảm bảo tính chọn lọc, bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1 và R2, hay vùng bảo vệ của chúng không trùng lắp nhau khi hệ số an toàn là 1.2. Vùng bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1 là đoạn 1P. Còn vùng bảo vệ cắt nhanh của rơ le R2 là đoạn 2Q. Hai vùng bảo vệ này không giao nhau nên phối hợp bảo vệ giữa rơ le R1 và R2 là không cần thiết. Nhờ đó mà thời gian chỉnh định cho rơ le R1 và R2 có thể rất bé và độc lập nhau. Tuy nhiên chúng có vùng chết tồn tại: Vùng chết của rơ le R1 là đoạn P2, còn vùng chết của rơ le R2 là đoạn Q3. Phân tích các trường hợp sự cố khác nhau: Khi sự cố xảy ra tại Fx trên đoạn 1P hay tại Fy trên đoạn 2Q thì bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1, R2 sẽ cắt nhanh tương ứng với thời gian tR1 và tR2 để cô lập sự cố.
86. cắt nhanh của rơ le R1 b] Thời gian cắt nhanh của rơ le R2 Hình 7.2. Thời gian cắt nhanh của rơ le R1&R2 Khi sự cố xảy ra tại Fm trên đoạn P2 hay tại Fn trên đoạn Q3 thì bảo vệ cắt nhanh của R1, R2 không thể tác động vì nằm ở vùng chết của chúng. a] Rơ le R1 không tác động b] Rơ le R2 không tác động Hình 7.2. Rơ le R1&R2 không tác động Nếu rơ le R1 và R2 có hệ số an toàn nhỏ hơn hoặc bằng 1 thì vùng bảo vệ của chúng sẽ trùng lắp. Cho nên, phối hợp thời gian giữa chúng phải được thực hiện. Điều này làm mất đi tính tác động nhanh của bảo vệ cắt nhanh. Phân tích trường hợp sự cố xảy ra tại Fx trên đoạn 2P. Nếu cả hai bảo vệ cắt nhanh của R1 và R2 đều chỉnh tác động tức thời thì chúng cùng cắt. Điều này làm mất điện cả đường dây 12 và 23.
87. bảo vệ của các chức năng bảo vệ cắt nhanh với Kat

Toplist mới

Top 6 bản thân em phải làm gì để phòng chống hiv/aids 2023

6 tháng trước

Top 7 số 20 gồm 2 và 0 đúng hay sai 2023

6 tháng trước

Top 7 địa lý lớp 6 bài 19: lớp đất và các nhân tố hình thành đất một số nhóm đất điển hình trang 178 2023

6 tháng trước

Top 7 h thực hiện chủ trương đường lối chính sách của đảng pháp luật của nhà nước 2023

6 tháng trước

Top 6 on tập tiếng việt lớp 7 học kĩ 2 violet 2023

6 tháng trước

Bài Viết Liên Quan

Toplist mới

Bài mới nhất

Chủ Đề