CHƯƠNG II QUÁ ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH Ở CHẾ ĐỘ KHÔNG TẢI
2.2 TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP
Quá điện áp trên đường dây siêu cao áp vận hành ở chế độ không tải
Cho sơ đồ đường dây dài nối với nguồn có công suất vô cùng lớn, điện áp pha của nguồn là 500kV. Hệ thống điện vận hành ở chế độ không tải
Các tham số của đường dây
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Page 104 R= 0.028 Ω/km
XL= ωL = 0.325 Ω/km BC= ωC = 5.2 μS/km Bỏ qua điện dẫn rò G
Chiều dài đường dây : l = 500km
Tính toán phân bố điện áp dọc theo đường dây dài từ điểm 1 đến điểm 2. (Dùng phần mềm Matlab tính toán, vẽ đồ thị phân bố điện áp (giá trị hiệu dụng) theo chiều dài đường dây) Khi nhận thấy U2>U1, tính toán tổng công suất bù ở cả ba pha ở điểm 2 bằng kháng bù ngang sao cho điện áp điểm 2 bằng điểm 1.
Kiểm tra lại phân bố điện áp trên đường dây khi đã lắp đặt kháng điện ở cuối đường dây, nhận xét, đưa ra giải pháp ?
2.2.2 Giới thiệu về matlab
MATLAB là một trong những hệ thống được soạn thảo hết sức chu đáo, mạch lạc với việc áp dụng nhiều thuật toán phong phú, đặc biệt như chính tên của nó – “MATric LABoratory’’, thuật toán ma trận được coi là hạt nhân quan trọng trong lập trình MATLAB.
Cú pháp ngôn ngữ của chương trình MATLAB được thiết lập tinh tế đén mức người sử dụng không có cảm giác là đang tiếp xúc với các phép tính phức tạp của ma trận. Ma trận được áp dụng rộng rãi trong các bài toán kĩ thuật phức tạp như hệ thống điện lực, tự động hóa,…Vì vậy MAYLAB chính là phần mềm hết súc thuận tiện và hiệu quả đối với các lĩnh vực này.
Là 1 hệ thống mở,MATLAB kết hợp rất nhiều phương pháp tính mà có thể áp dụng thuận tiện cho bất kì người sử dụng nào. MATLAB có đặc điểm linh hoạt và dễ thích nghi, vì vậy cho dù là người mới bắt đầu hay là 1 chuyên gia sành sỏi, vẫn có thể sử dụng MATLAB một cách thoải mái và cuốn hút. MATLAB rất ưu ái với người sử dụng,bạn có thể tạo ra chương trình chuyên môn của mình mà MATLAB sẵn sang đáp ứng. Matlab cho phép tiếp cận và áp dụng dễ dàng các hàm có sẵn để giải các bài toán cần thiết và đồng thời có thể sang tạo ra các m.file mà khi được lưu giữ với thủ tục phù hợp, matlab coi như là hàm của chính hệ thống, điều đó cho phép mở rộng khả năng vô hạn của Matlab. Đó cũng chính là ưu điểm nổi bật của Matlab mà không chương trình nào có được.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
Page 105 Ta có hệ số truyền sóng :
j
Trong đó :
2 2
( ) 16( . )
8
L C C L
L C
RG X B RB X G
RG X B
2 2
2 ( )
( ) 16( . )
C L
L C L C C L
RB X G
RG X B RG X B RB X G
Tổng trở sóng 0, 028 0,3256
250, 231 10, 759( ) 0 5, 2.10
L c
C
R jX j
Z j
G jB j
- Tính toán phân bố điện áp trên đường dây 500kV, chế độ hở mạch.
w=2*pi*50;
l=500; Duong day dai 500km R=0.028; Ohm/km
XL=0.325; Ohm/km BC=5.2e-6; Simens/km G=0; Simens/km
beta=sqrt((R*G-XL*BC+sqrt((R*G-XL*BC)^2+16*(R*BC+XL*G)^2))/8) beta =1.1042e-004
alpha=sqrt(2)*(R*BC+XL*G)/sqrt(R*G-XL*BC+sqrt((R*G-XL*BC)^2+16*(R*BC+XL*G)^2)) alpha = 6.5931e-004
gamma=beta+i*alpha;
Zc=sqrt((R+i*XL)/(G+i*BC));
U1=500e3;
% Dien ap cuoi duong day U2=U1/cosh(gamma*l)
U2=5.2746e+005 - 9.9533e+003i
% Phan bo dien ap
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Page 106 x=0:0.1:l;
for i=1:size(x,2)
Ux(i)=U2*cosh(gamma*(l-x(i)));
End
plot(x,Ux,'red') grid on
xlabel('Khoang cach(km)');
ylabel('Mo dun dien ap(V)');
hold on
Kết quả :
0,11042.10 3
0, 659.103
3 3
0,11042. j0, 659.10
250, 23 10, 759( )
Zc j
Nhận xét : khi chưa có kháng điện thì phân bố điện áp dọc theo đường dây cao áp tăng dần theo chiều dài đường dây.cụ thể
Điện áp cuối đường dây U2 lớn hơn điện áp đầu đường dây U1
Điện áp giữa đường dây UM lớn hơn điện áp đầu đường dây
Để điện áp cuối đường dây U2 bằng điện áp đầu đường dây U1 thì ta đặt kháng bù ngang ở cuối đường dây. Thuật toán matlab như sau :
%% Tinh toan phan bo dien ap doc duong day dai 500kV, che do ho mach cuoi duong day w=2*pi*50;
l=500; % Duong day dai 500km
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
4.95 5 5.05 5.1 5.15 5.2 5.25
5.3x 105
Khoang cach(km)
Mo dun dien ap(V)
duong phan bo dien ap
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
Page 107 R=0.028; %%Ohm/km
XL=0.325; %%Ohm/km BC=5.2e-6; %%Simens/km G=0; %%Simens/km
beta=sqrt((R*G-XL*BC+sqrt((R*G-XL*BC)^2+16*(R*BC+XL*G)^2))/8);
alpha=sqrt(2)*(R*BC+XL*G)/sqrt(R*G-XL*BC+sqrt((R*G-XL*BC)^2+16*(R*BC+XL*G)^2));
gamma=beta+i*alpha;
Zc=sqrt((R+i*XL)/(G+i*BC));
U1=500e3;
% Dien ap cuoi duong day U2=U1/cosh(gamma*l);
% Phan bo dien ap x=0:0.1:l;
for i=1:size(x,2)
Ux(i)=U2*cosh(gamma*(l-x(i)));
end
%UX=rot90(abs(Ux));
plot(x,Ux,'red') grid on
xlabel('Khoang cach(km)');
ylabel('Mo dun dien ap(V)');
hold on
% Tinh cong suat khang dien bu ngang de U2=U1 Xq=Zc*sinh(gamma*l)/((1-cosh(gamma*l)));
% Công suat phan khang can bu o ca 3 pha de U2=U1 Q=3*U1^2/imag(Xq);
% Tinh toan lai dien ap U2
U2e=U1/(cosh(gamma*l)+Zc*sinh(gamma*l)/Xq);
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Page 108
%Tinh toan lai phan bo dien ap for i=1:size(x,2)
Uxe(i)=U2e*cosh(gamma*(l-x(i)))+U2e*Zc*sinh(gamma*(l-x(i)))/Xq;
end
%UXe=rot90(abs(Uxe));
plot(x,Uxe,'blue');
Umax=max(Uxe)
Tính được Umax = 5,0667.105 - i.2,326.103
Nhận xét : Sau khi đặt bù kháng cuối đường dây thì điện áp đầu đường dây bằng điện áp cuối đường dây nhưng điện áp ở giữa đường dây vẫn lớn hơn điện áp định mức U1. Để đảm bảo không bị quá điện áp ta cần đặt thêm kháng bù ở giữa đường dây,càng đặt nhiều kháng bù phân bố đều dọc theo đường dây thì điện áp càng gần với giá trị định mức,tuy nhiên cần tính toán đến các chỉ tiêu về kinh tế _kỹ thuật khác để đặt kháng điện sao cho hợp lý.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
4.95 5 5.05 5.1 5.15 5.2 5.25
5.3x 105
Khoang cach(km)
Mo dun dien ap(V)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
Page 109
KẾT LUẬN CHUNG
Việt Nam là một đất nước có hình chữ S trải dài từ Bắc vào Nam,để đáp ứng được sự phát triển mạnh mẽ về khoa hoc kỹ thuật cũng như nhu cầu đời sống sinh hoạt của con người thì hệ thống điện Việt Nam cũng không ngừng phát triển đặc biệt là trong những năm gần đây.Từ những yếu tố khách quan và chủ quan mà lưới điện Việt Nam đã hình thành những đường dây siêu cao áp lớn 220,500kV dọc theo lãnh thổ đất nước. Những đường dây siêu cao áp này có khả năng truyền tải công suất rất lớn và đi rất xa,điện áp càng cao thì giá thành truyền tải điện càng thấp.Những đường dây siêu cao áp có vai trò rất quan trọng trong truyền tải công suất từ nhà máy điện đến các nơi tiêu thụ,bên cạnh những lợi ích to lớn mà nó mang lại thì đường dây siêu cao áp cũng gây những tác động xấu đến con người và môi trường,việc thi công,lắp đặt vận hành gặp nhiều khó khăn. Do Việt Nam là nước có khí hậu ôn đới nên thường xuyên xảy ra hiện tượng dông sét gây bất lợi cho hệ thống điện đặc biệt là trên các đường dây siêu cao áp vì vậy việc tính toán bảo vệ chống sét đánh cho đường dây dài và trạm biến áp đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật vô cùng quan trọng nhằm nâng cao chất lượng điện năng,bảo vệ an toàn cho người và thiết bị. Qua quá trình làm đồ án chúng em đã phần nào nắm được cách thức tính toán bảo vệ cho một trạm biến áp một đường dây dài và nghiên cứu được đường dây siêu cao áp trong chế độ không tải. Các trạm biến áp cần được đặt các cột thu sét, nối đất an toàn , nối đất chống sét sao cho hợp lý vừa đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật chống sét đánh cho toàn bộ thiết bị trong trạm vừa đảm bảo được yêu cầu về kinh tế. Khi lắp đặt đường dây cao áp và siêu cao áp cần chú ý đến chế độ không tải,điện áp tăng cao cuối đường dây gây nguy hiểm cho thiết bị và làm quá tải máy phát điện,cần tính toán đặt kháng bù ngang trên đường dây với khoảng cách hợp lý để đưa điện áp nằm trong giá trị cho phép.Các chế độ trên đường dây luôn có sự thay đổi liên tục vì vậy mà khi vận hành cần phải điều chỉnh các thiết bị tụ bù kháng,tụ bù dọc..một cách linh hoạt,hệ thống điện cần được trang bị những thiết bị hiện đại như FACTS ,HDVC,PSS…để thực hiện công việc này.Trong thời gian làm đồ án em đã được sự giúp đỡ rất nhiều của thầy và các bạn,đến nay đồ án đã hoàn thành,khi tính toán và nghiên cứu không tránh khỏi sai sót rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Page 110