Phân tích an toàn vận hành lưới điện Truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên
Lý do lựa chọn đề tài
Hệ thống truyền tải điện 220kV Quốc Gia khu vực Tây Nguyên gồm 05 tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, tuy nhiên lưới điện truyền tải 220kV tại tỉnh Lâm Đồng không kết nối trực tiếp với các tỉnh Tây Nguyên còn lại mà kết nối thông qua các tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, Ninh Thuận, Bình Thuận, đây là lưới điện quan trọng của hệ thống Truyền tải điện Bắc – Nam. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện Việt nam, lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV trên địa bàn Tây Nguyên không ngừng được mở rộng, nâng cấp để đáp ứng kịp thời cung cấp điện phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, đồng thời cũng góp phần khắc phục tình trạng thiếu điện hiện nay của đất nước và đặc biệt trong thời gian gần đây hàng loạt các công trình điện và nguồn năng lượng điện mới được xây dựng và đưa vào vận hành (thực hiện chính sách của Chính phủ về việc tăng cường phát triển các nguồn năng lượng tái tạo – năng lượng điện mặt trời, năng lượng điện gió).
Lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên có nhiệm vụ kết nối, truyền dẫn điện năng từ các nguồn điện trong khu vực Tây Nguyên: Nhà máy Thủy điện: Ialy, Sê San 3, Sê San 3A, Sê San 4, Sê San 4A, An Khê-KaNak, Sông Ba Hạ, Serepok 3, Serepok 4, Serepok 4A, Buonkuop, Buontusrah, Đồng Nai 3, Đăk R’tih, Đồng Nai 4, Đồng Nai 5, thuỷ điện Xekaman 1 của nước CHDCND Lào; Nhà máy điện Sinh khối An Khê và các nguồn điện tại các tỉnh lân cận: Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2, Vĩnh Tân 4; Nhà máy điện mặt trời Hòa Hội, Hacom Solar, Thuận Nam, Nhị Hà, BIM, Mỹ Sơn, Trung Nam, Hồng Phong 1… đến các TBA 220kV Kom Tum, KrongBuk, Đức Trọng, Bảo Lộc, Đắk Nông và các TBA 500kV Pleiku, Pleiku 2, Di Linh, Đắk Nông để cung cấp điện cho các tỉnh Tây Nguyên và truyền tải điện lên hệ thống điện 500kV Bắc-Trung-Nam.
Với địa bàn Tây Nguyên nằm trong vùng đồi núi cao, các nhà máy phát điện, các Trạm biến áp và hệ thống lưới điện truyền tải đi qua khu vực này thường là vùng có thời tiết khắc nghiệt, di chuyển khó khăn, cách xa khu dân cư. Ngoài nhà máy thủy điện, nhiệt điện có công suất lớn, trong thời gian gần đây các nhà máy điện năng lượng mặt trời được đầu tư quy mô công suất lớn phát lên hệ thống truyền tải điện cấp điện áp 220kV. Trong khi đó, việc đầu tư, mở rộng lưới truyền tải điện đang gặp nhiều khó khăn về công tác thi công, đền bù giải phóng mặt bằng. Do vậy, trong thời gian tới, từ nay đến năm 2025 khả năng sẽ quá tải, không giải phóng hết công suất phát của các nhà máy điện ở khu vực và nguy cơ gây mất ổn định, sự cố trên hệ thống điện truyền tải 220kV ở địa bàn Tây Nguyên rất cao.
Hiện nay, lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên là lưới điện quan trọng trong việc liên kết các nhà máy điện, các phụ tải ở khu vực và giải tỏa hết công suất của các nhà máy điện này lên hệ thống Truyền tải 500kV Bắc-Trung-Nam, đồng thời đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục cho các tỉnh Tây Nguyên và các tỉnh miền Nam.
Đối với công tác quản lý vận hành hệ thống Truyền tải điện, việc dự báo và đánh giá được các tình huống biến động của nguồn, phụ tải hoặc sự cố để chuẩn bị sẵn các giải pháp xử lý tối ưu nhằm đảm bảo vận hành an toàn hệ thống điện luôn là một yêu cầu quan trọng. Tuy nhiên, đối với lưới điện càng phức tạp, bài toán này càng khó thực hiện vì yêu cầu khối lượng tính toán và thời gian tính toán rất lớn, trong lúc người vận hành phải xử lý tình huống trong thời gian ngắn nhất.
Học viên là người được giao nhiệm vụ trực tiếp quản lý vận hành hệ thống truyền tải điện Quốc Gia trên địa bàn tỉnh Gia Lai. Với mong muốn nghiên cứu để áp dụng vào thực tiễn công việc đang làm, để đảm bảo vận hành an toàn cho hệ thống điện 220kV khu vực Gia Lai nói riêng và khu vực Tây Nguyên nói chung ở thời điểm hiện tại, trước khi lưới điện được nâng cấp tương xứng với sự phát triển quá nóng của các nguồn năng lượng mới, đồng thời phân tích đánh giá tổng thể và đưa ra các tình huống vận hành nguy hiểm, nhằm có phương pháp giải quyết thích hợp kịp thời. Vì vậy, học viên chọn đề tài “Phân tích an toàn vận hành lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên” làm đề tài luận văn tốt nghiệp.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
Nghiên cứu và phân tích an toàn vận hành lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên, xác định các tình huống nguy hiểm, từ đó đề xuất các giải pháp thích hợp nhằm nâng cao an toàn vận hành lưới điện trước tình hình mới.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là vận hành an toàn lưới điện, bao gồm tính toán kiểm tra trào lưu công suất trên các đường dây, máy biến áp và giá trị điện áp tại các nút trong tình huống vận hành bình thường và khi sự cố một phần tử (N-1), hai phần tử (N-2). Từ đó đề xuất các giải pháp thích hợp nhằm nâng cao an toàn vận hành lưới điện.
Phương pháp nghiên cứu:
Thu thập các số liệu về thông số kỹ thuật lưới điện truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên, lưới điện 220kV liên kết lưới điện truyền tải 220kV tỉnh Lâm Đồng với các tỉnh Tây Nguyên còn lại và các nhà máy điện có liên quan trong khu vực.
Thu thập số liệu về tình hình phụ tải.
Thiết lập sơ đồ lưới điện bằng phần mềm Powerworld Simulator (PW).
Sử dụng phần mềm PW để phân tích an toàn lưới điện.
Trên cơ sở kết quả tính toán của phần mềm, phân tích và đưa ra các giải pháp giải quyết các tình huống nguy hiểm.
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
5.1. Về mặt khoa học
Đề tài đã nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao an toàn vận hành lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên trước tình hình mới.
Đề tài xây dựng mô hình lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên bằng phần mềm Powerworld Simulator (PW) có thể mô phỏng được các trạng thái vận hành và đề xuất các giải pháp đối với các sự cố có thể gây mất an toàn hệ thống.
. Về mặt thực tiễn
Đề tài dựa trên các số liệu thực tế, tính toán và phân tích các chế độ vận hành của lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên, từ đó xác định các trường hợp nguy hiểm đề xuất các giải pháp giải quyết các tình huống hợp lý, nhằm nâng cao an toàn vận hành của lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên trong tình hình mới, góp phần đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và ổn định, đáp ứng cho nhu cầu phát triển của đất nước.
Tên đề tài
Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài được chọn có tên là: “Phân tích an toàn vận hành lưới điện Truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên”.
Bố cục đề tài
Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về phân tích an toàn
Chương 2: Phân tích an toàn vận hành lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên
Chương 3: Đề xuất các giải pháp nâng cao an toàn vận hành lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH AN TOÀN
Trong chương này, học viên đã tìm hiểu cơ sở lý thuyết về phương pháp phân tích an toàn. Qua đó nhận thấy rằng trong tất cả các sự cố có thể xảy ra chỉ có một số sự cố gây nguy hiểm. Các phương pháp phân tích an toàn giới thiệu trong chương 1 nhằm thực hiện việc phân tích an toàn với thời gian ngắn nhất. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính với tốc độ xử lý ngày càng cao và khả năng lưu trữ dữ liệu ngày càng lớn, các phương pháp phân tích an toàn hệ thống hiện nay vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu phát triển để nâng cao độ tin cậy về kết quả phân tích và rút ngắn thời gian tính toán nhằm áp dụng tốt hơn trong thời gian thực. Dựa trên các phương pháp phân tích, hiện nay một số phần mềm ứng dụng cũng đã ra đời, hỗ trợ rất nhiều cho người vận hành đáp ứng mục tiêu vận hành an toàn hệ thống (VD: Powerworld Simulator, CONUS, PSS/E, PSS/ADEPT…). Tuy nhiên hệ thống điện đang ngày càng phát triển không chỉ về qui mô mà còn cả về mức độ phức tạp, đòi hỏi thuật toán phân tích an toàn càng phải được hoàn thiện và phát triển sâu hơn. Trong phần kế tiếp học viên sẽ tìm hiểu lưới điện truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên và áp dụng phần mềm Powerworld Simulator để phân tích an toàn lưới điện này.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CẤP ĐIỆN ÁP 220kV khu vực Tây Nguyên
2.1. Giới thiệu chung về lưới điện Truyền tải điện 220kV khu vực Tây Nguyên
2.1.1. Qui mô lưới điện Truyền tải điện 220kV khu vực Tây Nguyên
Lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên bao gồm các tỉnh Gia Lai, Kon Tum, Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, tuy nhiên lưới điện truyền tải 220kV tại tỉnh Lâm Đồng không kết nối trực tiếp với các tỉnh Tây Nguyên còn lại mà kết nối thông qua các tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, Ninh Thuận, Bình Thuận. Cùng với sự phát triển không ngừng của ngành điện cả nước, qui mô quản lý vận hành của lưới điện Truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên không ngừng phát triển. Tính đến hết tháng 12 năm 2019, qui mô lưới điện truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên quản lý gần 2090km đường dây 220kV, 9 trạm biến áp có cấp điện áp 220kV (gồm 4 trạm biến áp 500kV Pleiku, Pleiku 2, Đắk Nông, Di Linh và 5 trạm biến áp 220kV Kon Tum, Krông Búk, Đức Trọng, Bảo Lộc, Đắk Nông), với tổng công suất các máy biến áp ở cấp điện áp 500/220kV và 220/110kV là 5.350 MVA.
2.1.2. Tình hình vận hành hệ thống Truyền tải điện 220kV khu vực Tây Nguyên những năm gần đây
Đặc thù của hệ thống điện nước ta là các nhà máy thủy điện lớn tập trung nhiều ở miền Bắc; lưới điện khu vực miền Trung phụ tải điện không lớn, có nhiều nhà máy điện mặt trời và nhà máy thủy điện vừa, nhỏ; khu vực miền Nam nhu cầu phụ tải tiêu thụ cao.
Các nhà máy điện cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên và các đấu nối liên quan chủ yếu là thủy điện, điện mặt trời và nhiệt điện than, chi phí giá thành sản xuất điện cao. Trong các năm gần đây, xu hướng truyền tải công suất trên hệ thống là từ lưới 220kV đẩy lên lưới 500kV thông qua các MBA 500/220kV, từ lưới 220kV đẩy xuống lưới 110kV của các Công ty Điện lực thông qua các MBA 220/110kV, từ miền Bắc và miền Trung vào miền Nam để đáp ứng nhu cầu phụ tải và khai thác hiệu quả các nguồn thủy điện. Do đó lưới điện 220kV khu vực miền Trung, đặc biệt lưới điện khu vực Tây Nguyên trở thành một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện quốc gia.
2.2. Thiết lập sơ đồ lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên bằng phần mềm Powerworld Simulator
2.2.1. Giới thiệu sơ lược về phần mềm Powerworld Simulator
2.2.2. Một số giả thiết khi thiết lập sơ đồ
Để thuận lợi trong thiết lập sơ đồ bằng phần mềm PW cũng như phù hợp với đặc điểm lưới điện thực tế vận hành, học viên đưa ra một số giả thiết sau:
– Các đường dây 220kV kết nối từ lưới điện của khu vực Tây Nguyên và các đấu nối liên kết lưới điện 220kV tỉnh Lâm Đồng với các tỉnh Tây Nguyên còn lại đến các trạm biến áp khác thuộc các khu vực khác xem như là các phụ tải.
– Các xuất tuyến có cấp điện áp 500kV đấu nối vào thanh cái 500kV của trạm biến áp xem như là một phụ tải cấp điện áp 500kV, có công suất phụ tải lấy bằng tổng công suất qua các MBA 500/220kV tại trạm.
– Các xuất tuyến có cấp điện áp 110kV đấu nối vào thanh cái 110kV của trạm biến áp xem như là một phụ tải cấp điện áp 110kV, có công suất phụ tải lấy bằng tổng công suất qua các MBA 220kV/110kV tại trạm.
– Các MBA xem như chỉ đặt nấc phân áp ở nấc giữa, không chọn chế độ tự động điều chỉnh điện áp.
– Các nhà máy điện gồm nhiều tổ máy được xem như một tổ máy với công suất phát cao nhất là tổng công suất của các tổ máy và công suất phát tối thiểu là công suất phát tối thiểu của một tổ máy.
2.2.3. Sơ đồ lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên
Căn cứ vào thông số kỹ thuật các phần tử trên hệ thống điện và số liệu phụ tải, thiết lập sơ đồ lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên và các đấu nối liên kết lưới điện 220kV tỉnh Lâm Đồng với các tỉnh Tây Nguyên còn lại bằng phần mềm PW (xem Hình 2.1).
2.3. Phân tích vận hành an toàn tương ứng với các chế độ vận hành lưới điện
Để có thể đánh giá tương đối toàn diện về vận hành an toàn lưới điện, học viên sẽ xem xét các tình huống tương ứng với hai chế độ vận hành ở mức phụ tải cao và phụ tải thấp.
Căn cứ vào đặc điểm vận hành thực tế của lưới điện, học viên chọn hai chế độ vận hành đặc trưng để phân tích vận hành an toàn:
+ Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức cao, mùa khô.
+ Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức thấp, mùa mưa.
2.3.1. Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức cao, mùa khô
– Qua thống kê số liệu vận hành trong năm 2019 truy xuất từ phần mềm quản lý kỹ thuật PMIS của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc và phần mềm đo đếm điện năng MDMS của Tổng công ty Điện lực miền Trung. Qua so sánh đánh giá, học viên lựa chọn số liệu phụ tải lúc 10 giờ ngày 26 tháng 3 năm 2019 ứng với chế độ phụ tải mức cao, mùa khô.
Hình 2.1. Sơ đồ lưới truyền tải điện điện 220kV khu vực Tây Nguyên
a. Tình huống cắt một phần tử ra khỏi vận hành (N-1)
Đối với các tình huống cắt một phần tử ra khỏi vận hành, ta sẽ xem xét 03 tình huống N-1:
+ Cắt một ĐZ ra khỏi vận hành.
+ Cắt một MBA ra khỏi vận hành.
+ Cắt một MF ra khỏi vận hành.
Bảng 2.3. Kết quả phân tích các trường hợp nguy hiểm khi xảy ra tình huống N-1
vào thời điểm mùa khô, phụ tải cao
| S TT | Phần tử được cắt ra khỏi vận hành | Phần tử rơi vào tình trạng nguy hiểm | |
|---|---|---|---|
| Số lượng | Tình trạng | ||
| 1 | – ĐZ 220kV Di Linh – Đức Trọng | 00 | – Không xảy ra quá tải, kém áp hoặc quá áp |
| 2 | – ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang | 00 | – Không xảy ra quá tải, kém áp hoặc quá áp |
| 3 | – MBA 220/110kV – 250MVA số 1 TBA 220kV Nha Trang | 01 | – Quá tải MBA 220/110kV – 250MVA số 2 TBA 220kV Nha Trang còn lại |
| 4 | – MBA 220/110kV – 250MVA số 1 TBA 220kV Qui Nhơn | 01 | – Quá tải MBA 220/110kV – 250MVA số 2 TBA 220kV Qui Nhơn còn lại |
| 5 | – MBA 220/110kV – 125MVA số 1 TBA 220kV Tuy Hoà | 00 | – Không xảy ra quá tải, kém áp hoặc quá áp |
| 6 | – MBA 500/220kV – 450MVA TBA 500kV Di Linh | 02 | – Quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang – Kém áp TC 220kV TBA Nha Trang |
| 7 | – MBA 220/110kV – 125MVA số 1 TBA 220kV Đắk Nông | 00 | – Không xảy ra quá tải, kém áp hoặc quá áp |
| 8 | – MF Vĩnh Tân 2 | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Bảo Lộc + Bảo Lộc – Phan Thiết + Phan Thiết – NMTĐ Hàm Thuận |
b. Tình huống cắt hai phần tử ra khỏi vận hành (N-2).
Đối với các tình huống cắt đồng thời hai phần tử ra khỏi vận hành, cần xem xét 3 tình huống:
+ Cắt hai ĐZ ra khỏi vận hành.
+ Cắt một ĐZ và một MBA ra khỏi vận hành.
+ Cắt một ĐZ và một MF ra khỏi vận hành.
Bảng 2.4. Kết quả phân tích các trường hợp nguy hiểm khi xảy ra tình huống N-2 vào thời điểm mùa khô, phụ tải cao
| STT | Phần tử được cắt ra khỏi vận hành | Phần tử rơi vào tình trạng nguy hiểm | |
|---|---|---|---|
| Số lượng | Tình trạng | ||
| 1 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Di Linh – Đức Trọng | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận |
| 2 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận | 02 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 3 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Phan Thiết – ĐMT Hồng Phong 1A | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim |
| 4 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Bảo Lộc – Phan Thiết | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 5 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim |
| 6 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – ĐMT Nhị Hà | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim |
| 7 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – ĐMT BIM 2, 3 | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 8 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận |
| 9 | ĐZ 220kV Di Linh – Đức Trong và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang |
| 10 | 2 MBA 500/220kV – 600MVA TBA 500kV Vĩnh Tân | 06 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Bảo Lộc – Phan Thiết + Tháp Chàm – Nha Trang + Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận – Kém áp các TC 220kV tại: + TBA 220kV Phan Thiết + TBA 220kV Bảo Lộc + TBA 500kV Vĩnh Tân |
| 11 | MF Vĩnh Tân 4 và ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 1) | 02 | – Quá tải: ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 2) – Kém áp TC 220kV TBA 500kV Vĩnh Tân |
2.3.2. Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức thấp, mùa mưa
Căn cứ số liệu vận hành truy xuất từ phần mềm quản lý kỹ thuật PMIS của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc và phần mềm đo đếm điện năng MDMS của Tổng công ty Điện lực miền Trung, sau khi so sánh đánh giá, học viên lựa chọn thời điểm ứng với phụ tải ở mức thấp, mùa mưa, vào lúc 2 giờ ngày 02/9/2019.
- Chế độ cắt 1 phần tử ra khỏi vận hành (N-1)
Tương tự như ở chế độ tải cao, đối với các tình huống cắt một phần tử ra khỏi vận hành, cần xem xét 3 tình huống:
+ Cắt một ĐZ ra khỏi vận hành.
+ Cắt một MBA ra khỏi vận hành.
+ Cắt một MF ra khỏi vận hành.
Bảng 2.7. Kết quả phân tích các trường hợp nguy hiểm khi xảy ra tình huống N-1 vào thời điểm mùa mưa, phụ tải thấp
| STT | Phần tử được cắt ra khỏi vận hành | Phần tử rơi vào tình trạng nguy hiểm | |
| Số lượng | Tình trạng | ||
| 1 | MBA 500/220kV – 450MVA TBA 500kV Di Linh | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang |
| 2 | MBA 220/110kV – 125MVA số 1 TBA 220kV Đắk Nông | 01 | – Quá tải MBA 220/110kV – 125MVA số 2 TBA 220kV Đắk Nông |
- Chế độ cắt 2 phần tử ra khỏi lưới điện (N-2)
Đối với các tình huống cắt đồng thời hai phần tử ra khỏi vận hành, cần xem xét 3 tình huống:
+ Cắt hai ĐZ ra khỏi vận hành.
+ Cắt một ĐZ và một MBA ra khỏi vận hành.
+ Cắt một ĐZ và một MF ra khỏi vận hành.
Bảng 2.8. Kết quả phân tích các trường hợp nguy hiểm khi xảy ra tình huống N-2 vào thời điểm mùa mưa, phụ tải thấp
| STT | Phần tử được cắt ra khỏi vận hành | Phần tử rơi vào tình trạng nguy hiểm | |
| Số lượng | Tình trạng | ||
| 1 | – ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – ĐMT Hồng Phong 1A | 02 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 2 | – ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết và ĐZ 220kV Phan Thiết – ĐMT Hồng Phong 1A | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Di Linh – Đức Trọng |
| 3 | – MBA 500/220kV – 450MVA TBA 500kV Di Linh và ĐZ 220kV Qui Nhơn – Tuy Hoà B35-B37 và B32-B30 | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV + Tháp Chàm – Nha Trang + Nha Trang – Krông Búk – Kém áp: TC 220kV TBA 220kV Nha Trang |
| 4 | – MF Vĩnh Tân 4 và ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 1) | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 2) |
Bảng 2.9 – Tổng hợp các tình huống nguy hiểm ứng với các trường hợp trường hợp N-1 và N-2 trong các chế độ phụ tải ở mức cao, mùa khô và phụ tải ở mức thấp, mùa mưa
| S TT | Phần tử được cắt ra khỏi vận hành | Phần tử rơi vào tình trạng nguy hiểm | |
|---|---|---|---|
| Số lượng | Tình trạng | ||
| A | Mùa khô, phụ tải mức cao | ||
| I | Tình huống N-1 | ||
| 1 | MBA 220/110kV – 250MVA số 1 TBA 220kV Nha Trang | 01 | – Quá tải MBA 220/110kV – 250MVA số 2 TBA 220kV Nha Trang còn lại |
| 2 | MBA 500/220kV – 450MVA TBA 500kV Di Linh | 02 | – Quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang – Kém áp TC 220kV TBA Nha Trang |
| 3 | MF Vĩnh Tân 2 | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Bảo Lộc + Bảo Lộc – Phan Thiết + Phan Thiết – NMTĐ Hàm Thuận |
| II | Tình huống N-2 | ||
| 1 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Di Linh – Đức Trọng | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận |
| 2 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận | 02 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 3 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Phan Thiết – ĐMT Hồng Phong 1A | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim |
| 4 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Bảo Lộc – Phan Thiết | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 5 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim |
| 6 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – ĐMT Nhị Hà | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Di Linh – Đức Trọng + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim |
| 7 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – ĐMT BIM 2, 3 | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 8 | ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và ĐZ 220kV Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận |
| 9 | ĐZ 220kV Di Linh – Đức Trong và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang |
| 10 | 2 MBA 500/220kV – 600MVA TBA 500kV Vĩnh Tân | 06 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Bảo Lộc – Phan Thiết + Tháp Chàm – Nha Trang + Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận – Kém áp các TC 220kV tại: + TBA 220kV Phan Thiết + TBA 220kV Bảo Lộc + TBA 500kV Vĩnh Tân |
| 11 | MF Vĩnh Tân 4 và ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 1) | 02 | – Quá tải: ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 2) – Kém áp TC 220kV TBA 500kV Vĩnh Tân |
| B | Mùa mưa, phụ tải mức thấp | ||
| I | Tình huống N-1 | ||
| 1 | MBA 500/220kV – 450MVA TBA 500kV Di Linh | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang |
| 2 | MBA 220/110kV – 125MVA số 1 TBA 220kV Đắk Nông | 01 | – Quá tải MBA 220/110kV – 125MVA số 2 TBA 220kV Đắk Nông |
| II | Tình huống N-2 | ||
| 1 | ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết và ĐZ 220kV Vĩnh Tân – ĐMT Hồng Phong 1A | 02 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim |
| 2 | ĐZ 220kV Vĩnh Tân – Phan Thiết và ĐZ 220kV Phan Thiết – ĐMT Hồng Phong 1A | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV: + Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim + Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim + Di Linh – Đức Trọng |
| 3 | MBA 500/220kV – 450MVA TBA 500kV Di Linh và ĐZ 220kV Qui Nhơn – Tuy Hoà | 03 | – Quá tải các ĐZ 220kV + Tháp Chàm – Nha Trang + Nha Trang – Krông Búk – Kém áp: TC 220kV TBA 220kV Nha Trang |
| 4 | MF Vĩnh Tân 4 và ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 1) | 01 | – Quá tải ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc (mạch 2) |
2.4. Kết luận Chương 2
Sau khi dùng phần mềm PW để thiết lập sơ đồ lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên, tiến hành phân tích các tình huống nguy hiểm ứng với hai chế độ phụ tải ở mức cao, mùa khô và phụ tải ở mức thấp vào mùa mưa, trong các tình huống N-1, N-2, nhận thấy:
– Đối với tình huống N-1, lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên vận hành khá ổn định. Tuy nhiên qua phân tích cho thấy khả năng đáp ứng yêu cầu vận hành chưa đảm bảo hoàn toàn khi sự cố một trong hai MBA đang vận hành song song tại các TBA 220kV Qui Nhơn và 220kV Nha Trang vì sẽ gây ra tình trạng đầy tải/quá tải ở MBA còn lại. Cắt MBA AT2 trạm biến áp 500kV Di Linh sẽ dẫn đến quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang. Ngoài ra, khi cắt MF Vĩnh Tân 2 khi đó công suất trên hệ thống sẽ phân bố lại và gây quá tải cho các đường dây: 220kV mạch kép Di Linh – Bảo Lộc, 220kV Bảo Lộc – Phan Thiết, Hàm Thuận – Phan Thiết.
– Đối với tình huống N-2, tình trạng quá tải xảy ra trên các ĐZ 220kV 220kV Bảo Lộc – NMTĐ Hàm Thuận, 220kV Di Linh – Đức Trọng, 220kV Đức Trọng – NMTĐ Đa Nhim, 220kV Tháp Chàm – NMTĐ Đa Nhim, Tháp Chàm – Nha Trang, 220kV Bảo Lộc – Phan Thiết và MBA 500/220kV – 450MVA tại TBA 500kV Di Linh. Ngoài ra đối với các MF Vĩnh Tân 2 và Vĩnh Tân 4, khi một trong hai MF này tách khỏi vận hành đồng thời với 01 ĐZ liên quan sẽ gây quá tải cho một vài ĐZ khác.
Nhìn chung, lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên đảm bảo khả năng vận hành an toàn trong chế độ bình thường. Tuy nhiên trong các chế độ N-1 và N-2 còn tiềm ẩn nguy cơ vận hành không an toàn ở một số tình huống như đã phân tích ở phần trên. Để nâng cao khả năng vận hành an toàn lưới điện, cần có những giải pháp kỹ thuật thích hợp nhằm giải quyết vấn đề.
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN 220kV KHU VỰC TÂY NGUYÊN
3.1. Phân tích các tình huống nguy hiểm
Như đã phân tích ở chương 2, trong một số tình huống ứng với các chế độ vận hành N-1 và N-2, lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên không đảm bảo vận hành an toàn, cần có giải pháp khắc phục thích hợp.
Trên cơ sở phân tích các tình huống vận hành, học viên đưa ra các giải pháp sau:
+ Giải pháp liên quan đến điều độ hệ thống.
+ Giải pháp liên quan cải tạo nâng cấp các phần tử lưới điện.
+ Giải pháp liên quan đến xây dựng phát triển lưới điện.
3.2.1. Đề xuất các giải pháp liên quan đến điều độ hệ thống
- Trường hợp: Cắt một trong hai MF Vĩnh Tân 2, Vĩnh Tân 4 thuộc Trung tâm nhiệt điện Vĩnh Tân đồng thời với một ĐZ khác hoặc cắt độc lập MF Vĩnh Tân 2 tại thời điểm tải cao, mùa khô:
a. Đề xuất giải pháp: Tăng cường công suất phát của MF còn lại thuộc Trung tâm nhiệt điện Vĩnh Tân hoặc tăng cường công suất phát các MF khu vực phía Nam như cụm nhà máy điện Phú Mỹ, Nhơn Trạch, Ô Môn, Duyên Hải… để giảm lượng công suất nhận từ Trung tâm nhiệt điện Vĩnh Tân.
b. Kiểm tra giải pháp: tình trạng quá tải còn lại không còn tồn tại và giá trị điện áp tại thanh cái các trạm nằm trong giới hạn cho phép.
- Trường hợp: Cắt một trong hai MBA 220/110kV – 250MVA tại TBA 220kV Qui Nhơn và Nha Trang ở thời điểm tải cao, mùa khô:
| a. Đề xuất giải pháp: tăng cường công suất phát của các nhà máy điện cấp điện áp 110kV hoặc điều chỉnh phân bố công suất các ĐZ 110kV trong khu vực để giảm công suất qua các MBA tại hai TBA 220kV Qui Nhơn và Nha Trang. b. Kiểm tra giải pháp: tình trạng quá tải MBA còn lại không còn tồn tại và giá trị điện áp tại thanh cái các trạm nằm trong giới hạn cho phép (xem Hình 3.4). |  Hình 3.4 |
3.2.2. Đề xuất các giải pháp liên quan đến cải tạo các phần tử lưới điện
- Trường hợp: Cắt một trong hai MBA 220/110kV – 125MVA tại TBA 220kV Đắk Nông ở thời điểm tải thấp, mùa mưa:
Hình 3.73.2.3. Đề xuất các giải pháp liên quan đến xây dựng phát triển lưới điện
- Trường hợp: Xét lưới điện 220kV khu vực các tỉnh Gia Lai, Đắk Lắk. Có các tình huống cụ thể sau:
+ Cắt đồng thời ĐZ 500kV Pleiku – Pleiku 2 với ĐZ 220kV Pleiku – Pleiku2 sẽ gây quá tải cho ĐZ 220kV Pleiku 2 – Krông Búk;
| + Cắt đồng thời ĐZ 500kV Pleiku – Pleiku 2 với ĐZ 220kV Pleiku 2 – Krông Búk sẽ gây quá tải cho ĐZ 220kV Pleiku – Pleiku 2. a. Đề xuất giải pháp: xây dựng thêm một ĐZ 220kV kết nối giữa TBA 500kV Pleiku 2 và TBA 220kV Krông Búk. Loại dây dẫn được dùng là loại dây dẫn tương đương với mạch ĐZ hiện hữu. Cụ thể: loại dây dẫn ACSR 1*400/64, dòng điện định mức 900A, hiều dài 141km. |  Hình 3.8 |
Giải pháp này cũng giải quyết được tình huống quá tải cho ĐZ 220kV Pleiku – Pleiku 2 khi cắt đồng thời ĐZ 500kV Pleiku – Pleiku 2 với ĐZ 220kV Pleiku 2 – Krông Búk.
b. Kiểm tra giải pháp: tất cả các tình huống quá tải đều đã được giải quyết, điện áp tại TC các trạm nằm trong khoảng giá trị cho phép vận hành (xem hình 3.8).
- Trường hợp: Xét lưới điện 220kV khu vực các tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận, Nha Trang, Lâm Đồng. Có các tình huống cắt đồng thời hai ĐZ 220kV sẽ gây quá tải cho một số ĐZ 220kV khác.
a. Đề xuất giải pháp: Xây dựng thêm một ĐZ 220kV kết nối giữa TBA 220kV Tháp Chàm và TBA 220kV Nha Trang, giữa TBA 220kV Tháp Chàm và TBA 220kV Đức Trọng (hiện tại giữa hai trạm này được liên kết với nhau thông qua NMTĐ Đa Nhim), giữa TBA 220kV Đức Trọng và TBA 500kV Di Linh. Loại dây dẫn được dùng là loại dây dẫn tương đương với mạch ĐZ hiện hữu.
b. Kiểm tra giải pháp: tất cả các tình huống quá tải đều đã được giải quyết, điện áp tại TC các trạm nằm trong khoảng giá trị cho phép vận hành.
- Trường hợp: Cắt MBA 500/220kV – 450MVA tại TBA 500kV Di Linh trong lúc đang mang tải cao, gây quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và cắt MBA AT2 TBA 500kV Di Linh đồng thời với ĐZ 220kV Qui Nhơn – Tuy Hoà, gây quá tải các ĐZ 220kV Nha Trang – Krông Búk.
a. Đề xuất giải pháp: Để tăng khả năng dự phòng lẫn nhau giữa hai MBA, nâng cao khả năng vận hành an toàn, lựa chọn giải pháp lắp đặt thêm MBA 500/220kV – 450MVA thứ hai tại trạm. Thông số MBA lắp mới phả được lựa chọn phù hợp để có thể vận hành song song với MBA hiện hữu.
b. Kiểm tra giải pháp: khi cắt một MBA thì không còn tình trạng quá tải ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang, và giá trị điện áp tại thanh cái các trạm nằm trong giới hạn cho phép.
Trên cơ sở các kết quả phân tích các tình huống nguy hiểm khi xảy ra sự cố N-1 và N-2 ở chương 2, để nâng cao vận hành an toàn lưới điện truyền tải 220kV khu vực Tây Nguyên, học viên đã đề xuất các giải pháp về điều độ, cải tạo lưới điện, phát triển lưới điện để giải quyết các tình huống nguy hiểm (xem Hình 3.8). Cụ thể các giải pháp:
3.3.1. Giải pháp điều độ hệ thống
– Giải pháp tăng công suất phát của MF còn lại trong trường hợp cắt 01 MF thuộc Trung tâm nhiệt điện Vĩnh Tân và một ĐZ trong khu vực.
– Giải pháp điều độ của hệ thống lưới 110kV của các Công ty Điện lực khi cắt một trong hai MBA 220/110kV – 250MVA tại hai TBA 220kV Qui Nhơn và Nha Trang ở thời điểm tải cao, mùa khô.
3.3.2 Giải pháp cải tạo lưới điện: Nâng công suất hai MBA 220/110kV tại TBA 220kV Đắk Nông từ công suất 125MVA hiện nay lên 250MVA mỗi máy.
3.3.3. Giải pháp xây dựng phát triển lưới điện
– Giải pháp xây dựng thêm một ĐZ 220kV kết nối giữa TBA 220kV Tháp Chàm và TBA 220kV Nha Trang, giữa TBA 220kV Tháp Chàm và TBA 220kV Đức Trọng, giữa TBA 220kV Đức Trọng và TBA 500kV Di Linh để tăng cường liên kết các trạm này vào hệ thống điện.
– Giải pháp lắp đặt thêm một MBA 500/220kV – 450MVA tại TBA 500kV Di Linh.
Hình 3.11 – Đề xuất các giải pháp về điều độ, cải tạo lưới, phát triển
lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Lưới điện 220kV khu vực Tây Nguyên bao gồm Truyền tải điện Kon Tum thuộc quyền quản lý vận hành của Công ty Truyền tải điện 2 và các Truyền tải điện Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng thuộc quyền quản lý vận hành của Công ty Truyền tải điện 3, là hai trong các công ty con của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia, với mục tiêu vận hành xác định là Truyền tải điện an toàn, liên tục, ổn định phục vụ cho các hoạt động kinh tế, chính trị, xã hội và an ninh quốc phòng của đất nước. Để đạt được mục tiêu này, cần rất nhiều nỗ lực từ những việc làm cụ thể của từng đơn vị trong ngành Truyền tải điện. Trong đó, việc đánh giá, dự báo trước các tình huống vận hành nguy hiểm trong điều kiện lưới điện ngày càng phát triển, phức tạp để đưa ra các phương án giải quyết thích hợp là một trong những yêu cầu thiết yếu trong việc quản lý vận hành hệ thống điện.
Luận văn với đề tài “Phân tích an toàn vận hành lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên” đã phân tích đánh giá vận hành an toàn lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên trong các tình huống sự cố một phần tử (N-1) và sự cố hai phần tử (N-2), nội dung luận văn cũng đã thực hiện được:
– Có thể mô phỏng, phân tích an toàn cho bất kỳ một hệ thống điện, với số lượng trạm biến áp, nhà máy điện, đường dây lớn một cách chính xác, trực quan, sinh động.
– Sử dụng phần mềm PW với các số liệu thực để phân tích an toàn là một trong những ứng dụng rất quan trọng cho công tác quản lý vận hành lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên nói riêng, hệ thống điện Việt Nam nói chung. Bên cạnh đó, phần mềm hỗ trợ tích cực cho công tác thiết kế, qui hoạch phát triển hệ thống điện trong tương lai.
– Dự báo được các tình huống nguy hiểm có nguy cơ gây mất vận hành an toàn lưới điện khi có các sự cố N-1, N-2.
– Đưa ra giải pháp giải quyết phù hợp cho từng tình huống nhằm đảm bảo vận hành an toàn lưới điện, bao gồm:
+ Các giải pháp điều độ hệ thống điện;
+ Các giải pháp cải tạo lưới điện;
+ Các giải pháp xây dựng phát triển lưới điện.
Do phạm vi luận văn có hạn chế, chỉ xem xét trong phạm vi lưới điện lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên, thời gian thực hiện không dài, nên chưa thể có một giải pháp toàn diện và tối ưu. Để đạt kết quả toàn diện, cần xem xét, đánh giá ở qui mô của lưới truyền tải điện Quốc gia, trong đó các phần tử hệ thống đều có mối liên hệ chặt chẽ và ràng buộc lẫn nhau. Tuy nhiên, ở mức độ kết quả đạt được của luận văn, các tình huống nguy hiểm và giải pháp giải quyết đưa ra có thể dùng làm cơ sở bước đầu để xem xét và lựa chọn trình tự ưu tiên cũng như qui mô sửa chữa cải tạo, đầu tư lưới điện nhằm tăng khả năng vận hành an toàn lưới điện truyền tải cấp điện áp 220kV khu vực Tây Nguyên trong tình hình phát triển mạnh mẽ của nguồn năng lượng mới.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT DIEN\LOP GIA LAI\Dinh Van Cuong ok\TOM TAT
