Phân tích an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Quảng Nam là một trong những tỉnh có kinh tế phát triển năng động trong khu vực miền Trung và Tây Nguyên. Nhờ các chủ trương thu hút đầu tư, ngày càng có nhiều nhà đầu tư rót vốn đầu tư vào khu vực này, làm cho nhu cầu điện luôn tăng trưởng ở mức cao. Việc đảm bảo cung cấp điện ổn định, liên tục phục vụ cho sự phát triển kinh tế và xã hội của địa phương là một thách thức lớn đối với đơn vị phân phối điện trên địa bàn. Trong đó, việc đảm bảo lưới điện 110kV vận hành an toàn và liên tục có ý nghĩa quyết định.
Với đặc thù là một tỉnh có diện tích tương đối lớn, kinh tế phát triển nhộn nhịp phía Đông với sự phát triển mạnh các khu công nghiệp và nở rộ các loại hình kinh doanh dịch vụ làm cho nhu cầu phụ tải tăng rất cao, có nhiều khu vực tăng đột biến. Ngược lại, phụ tải khu vực phía Tây chậm phát triển nhưng việc phát triển nguồn thủy điện rất mạnh. Trong khi đó, lưới điện 110kV chậm được đầu tư, chưa theo kịp sự phát triển phụ tải.
Qua quá trình vận hành lưới điện 110kV của Công ty Điện lực Quảng Nam cho thấy đã có trường hợp đường dây và trạm biến áp quá tải. Việc bổ sung thêm các TBA 110kV trong thời gian tới làm tăng nguy cơ quá tải một số đường dây. Ngoài ra, trong giai đoạn cuối năm 2020, đã có hơn 160MWp điện năng lượng mặt trời mái nhà đưa vào vận hành, làm thay đổi phân bố công suất hệ thống. Để đảm bảo lưới điện 110kV được vận hành an toàn và liên tục, cần phải tổ chức phân tích an toàn lưới điện để xem xét các nguy cơ ảnh hưởng đến việc vận hành an toàn hệ thống và triển khai các giải pháp phòng ngừa. Trước thực tế đó, học viên chọn đề tài “Phân tích an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, tính toán chỉnh định và mô phỏng đặc tính hoạt động của rơle bảo vệ khoảng cách đường dây 500kV Thạnh Mỹ – Đà Nẵng nhằm mục đích nắm rõ đặc tính hoạt động, sơ đồ logic và thực hiện tính toán một số trường hợp sự cố để mô phỏng sự làm việc của rơle kỹ thuật số bảo vệ khoảng cách.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu:
Lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030, có xét đến năm 2035.
– Các sự cố ngẫu nhiên trên lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030.
– Chế độ vận hành
Nghiên cứu việc tính toán chỉnh định cho rơle kỹ thuật số bảo vệ khoảng cách cho đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng, mô phỏng đặc tính hoạt động chức năng bảo vệ khoảng cách của rơle cho các trường hợp ngắn mạch trong vùng bảo vệ và ngoài vùng bảo vệ trên nền Matlab để phân tích đánh giá bảo vệ.
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
– Mục tiêu: Xác định các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam và đề xuất các giải pháp phòng ngừa.
– Nhiệm vụ:
+ Nghiên cứu các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện.
+ Nghiên cứu tổng quan lưới điện 110kV giai đoạn 2021-2030 và tình hình vận hành hệ thống hiện nay.
+ Xây dựng mô hình lưới điện 110 kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030 bằng phần mềm máy tính và thực hiện bài toán phân tích an toàn hệ thống.
+ Xác định danh sách các sự cố có nguy cơ gây mất an toàn hệ thống và đề xuất các giải pháp phòng ngừa.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
– Ý nghĩa khoa học: Việc nghiên cứu đề tài giúp nắm bắt được các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện, áp dụng chương trình máy tính trong phân tích an toàn hệ thống điện.
– Tính thực tiễn:
+ Kết quả của đề tài là tài liệu bổ sung, làm cơ sở để xem xét điều chỉnh bổ sung quy hoạch lưới điện 110kV trong thời gian tới; xem xét điều chỉnh tiến độ đầu tư xây dựng lưới điện để đáp ứng nhu cầu thực tế và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
+ Là tài liệu hỗ trợ cho công tác lập phương thức vận hành hệ thống lưới điện 110kV.
Đặt tên đề tài
Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài được chọn có tên là: “Phân tích an toàn lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030″
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về phân tích an toàn và lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030
Chương 2: Phân tích an toàn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam
Chương 3: Các giải pháp nâng cao khả năng an toàn lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2021-2030
Kết luận.
TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH AN TOÀN VÀ LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG NAM GIAI ĐOẠN 2021-2030
1.1.1. Tổng quan về phân tích an toàn hệ thống điện
Duy trì một hệ thống điện có khả năng vận hành tin cậy có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện ổn định, liên tục cho khách hàng. Các hệ thống điện thực tế thường có cấu trúc phức tạp và có nhiều biến đổi do tính chất không ổn định của phụ tải và thiết bị. Nhiệm vụ của những người điều hành hệ thống là phải giữ cho hệ thống được vận hành trong giới hạn an toàn cho phép. Khi có những thay đổi trong hệ thống (sự cố), người điều hành hệ thống phải đưa ra được các giải pháp phòng ngừa để tái lập tình trạng an toàn cho hệ thống trong thời gian ngắn, giảm nguy cơ xuất hiện các tình huống nguy hiểm cho hệ thống.
1.1.2. Các phương pháp phân tích an toàn hệ thống điện
Việc phải duyệt qua tất cả các sự cố có khả năng xảy ra và phân tích mức độ nguy hiểm của từng sự cố yêu cầu phải thực hiện khối lượng công việc lớn và mất nhiều thời gian, đặc biệt đối với các hệ thống lớn. Mục tiêu của bài toán phân tích an toàn là dự báo được các sự cố nghiêm trọng có thể xảy ra để có giải pháp phòng ngừa. Có thể mô tả bài toán tổng quát bằng lưu đồ như sau:
Hình 1.2: Lưu đồ phân tích an toàn tổng quát
Đã có nhiều phương pháp được nghiên cứu bài toán phân tích an toàn, tập trung ở hai nhóm phương pháp: phương pháp sắp xếp (phương pháp tường minh) và phương pháp đánh giá trạng thái (phương pháp ẩn).
1.1.2.1. Nhóm phương pháp sắp xếp
Phương pháp sắp xếp được thực hiện qua thuật toán sau:
Hình 1.3: Thuật toán phân tích an toàn theo phương pháp sắp xếp
1.1.2.2. Nhóm phương pháp đánh giá trạng thái
Ý tưởng của phương pháp này là thực hiện bước lặp nhanh đánh giá trạng thái sau sự cố để xác định mỗi sự cố có cần phải thực hiện thêm phép tính phân bổ công suất đầy đủ hay không. Phương pháp này giúp cải thiện tốc độ tính toán, sử dụng những lời giải xấp xỉ hoặc từng phần mà không cần đến sự sắp xếp. Một số phương pháp đánh giá trạng thái được nghiên cứu như sau:
* Phương pháp tính toán phân bố công suất một phần (1P-1Q)
* Phương pháp hệ số chuyển tải
* Phương pháp mở rộng vùng
Các phương pháp trên được nghiên cứu trong thời gian dài và đã áp dụng nhiều trong thực tiễn. Nhiều phần mềm phân tích an toàn đã áp dụng các phương pháp trên khi giải các bài toán phân tích an toàn hệ thống điện và đã được phổ biến hoặc thương mại hóa rộng rãi.
Lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam được cung cấp điện từ cả lưới điện 500kV (500kV Đà Nẵng và 500kV Dốc Sỏi), lưới 220kV (Trạm 220kV Tam Kỳ và 220kV Thạnh Mỹ) và nhận nguồn từ các nhà máy thủy điện nối cấp 110kV.
1.2.2. Về lưới điện phân phối 110kV
Trên địa bàn tỉnh Quảng Nam có 16 TBA 110kV với 24 MBA tổng công suất lắp đặt 871 MVA, phân bố chủ yếu dọc khu vực đồng bằng và trung du phía Đông. Về đường dây 10kV: gồm 22 đoạn đường dây kết nối từ các nhà máy điện hoặc các TBA truyền tải đến các TBA phụ tải 110kV với tổng chiều dài hơn 303km. Hầu hết các đường dây chính là mạch đơn, đã được đưa vào vận hành thời gian dài.
1.2.3. Biểu đồ phụ tải lưới điện
Thời tiết tỉnh Quảng Nam có 2 mùa tương đối rõ rệt và phụ tải điện có biến động theo mùa rất lớn. Theo đó, phụ tải tăng cao vào mùa nắng nhưng giảm thấp về mùa đông. Tuy nhiên, vào mùa mưa, lượng nước về các hồ nhiều nên các nhà máy thủy điện phát công suất tối đa, tăng cao so với mùa nắng. Do đó, bài toán phân tích an toàn cần phân tích theo từng biểu đồ phụ tải điển hình theo mùa để đánh giá hết các nguy cơ tiềm ẩn của hệ thống.
Trên cơ sở mô hình và số liệu dự báo phụ tải giai đoạn 2016-2025 có xét đến 2035 của Viện Năng lượng, học viên đã rà soát điều chỉnh thông số đầu vào các thành phần phụ tải, cập nhật quy hoạch phát triển các địa phương trên địa bàn tỉnh và điều chỉnh số liệu dự báo phụ tải giai đoạn 2021-2030, có xét đến năm 2035 như sau:
| TT | Tiêu chí | Năm | |||
| 2021 | 2025 | 2030 | 2035 | ||
| 1 | Điện thương phẩm (tr.kWh) | 2.227 | 3.352 | 4.760 | 7.321 |
| 2 | Pmax (MW) | 417 | 654 | 929 | 1.273 |
| 3 | Tỉ lệ tổn thất | 4.5% | 4,2 | 3,9 | 3.6 |
Để đáp ứng nhu cầu điện phục vụ phát triển kinh tế xã hội của địa phương, từng bước nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm tổn thất điện năng, lưới điện 110kV phải được xây dựng phù hợp với sự phát triển của phụ tải và yêu cầu ngày càng cao của xã hội. Trên cơ sở quy hoạch lưới điện 110kV được duyệt, các đề xuất hiệu chỉnh bổ sung UBND tỉnh Quảng Nam (chưa được duyệt), học viên tổng hợp khối lượng xây dựng bổ sung để hình thành lưới điện 110kV đến năm 2030, định hướng đến năm 2035.
Trong chương 1, học viên tìm hiểu vấn đề phân tích an toàn và các phương pháp phân tích sự cố ngẫu nhiên để giải bài toán phân tích an toàn hệ thống điện. Trong đó, học viên tập trung trình bày hai nhóm phương pháp chính đó là phương pháp sắp xếp và phương pháp đánh giá trạng thái. Ngoài nội dung lý thuyết, học viên thực hiện khảo sát lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam hiện trạng và quy hoạch đến năm 2030. Trên cơ sở đối chiếu giữa quy hoạch và hiện trạng, học viên cập nhật các thay đổi bổ sung liên quan đến số liệu dự báo phụ tải, quy mô và tiến độ đầu tư để hình thành lưới điện 110kV tỉnh Quảng Nam dự kiến đến năm 2030.
Trên cơ sở kết quả thực hiện ở chương 1, trong chương tiếp theo, học viên thực hiện mô phỏng lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2021 và dự kiến đến năm 2030 bằng phần mềm máy tính và thực hiện bài toán phân tích an toàn trên lưới điện mô phỏng.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH AN TOÀN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH
QUẢNG NAM
Trong phần này học viên giới thiệu các phần mềm phân tích an toàn toàn thông dụng: phần mềm CONUS, phần mềm Power System Simulator for Engineering, phần mềm Power World Simulator. Học viên chọn phần mềm Power World Simulator để giả bài toán trong luận văn.
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\LOP QUANG NAM 39+40\LOP QUANG NAM 39+40\R.R.VO DUC BINH\SAU BAO VE\TOM TAT
