Tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện Miền Nam - Việt Nam sử dụng phần mềm Etap: Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRONG HỆ

THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM – VIỆT NAM SỬ

DỤNG PHẦN MỀM ETAP

SINH VIÊN : TRƯƠNG SĨ THẠC

MSSV : 15072801

LỚP : DHDI11C

GVHD : TS. DƯƠNG THANH LONG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

(1): Trương Sĩ Thạc, MSSV: 15072801

2. Tên đề tài

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM - VIỆT

NAM SỬ DỤNG PHẦN MỀM ETAP

3. Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

- Cơ sở lý thuyết về ngắn mạch trong hệ thống điện

 Khái niệm về ngắn mạch

 Giới thiệu tiêu chuẩn IEC 60909

 Phương pháp tính toán.

- Giới thiệu phần mềm Etap

 Giới thiệu các phần tử chính

 Giới thiệu về module tính ngắn mạch ở Etap

- Mô phỏng trên hệ thống điện chuẩn IEEE 9 nút và hệ thống điện 220-500 kV

Miền Nam - Việt Nam sử dụng phần mềm Etap

 Mô phỏng mạng điện và cài đặt thông số

 Tính toán các dạng sự cố trong hệ thống điện

 So sánh số liệu từ Etap và tính tay theo tiêu chuẩn IEC 60909

- Kết luận và đưa ra giải pháp

4. Kết quả dự kiến

- Bảng thông số và hình ảnh về tính toán ngắn mạch cho lưới điện thực tế.

- Tài liệu hướng dẫn tính toán ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909.

- Toàn văn báo cáo hướng dẫn sử dụng phần mềm Etap tính toán ngắn mạch.

Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 2019.

Sinh viên

Trưởng bộ môn

iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .......................................i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .................................................... iii

MỤC LỤC................................................................................................................iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ............................................................................. viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG .....................................................................................xi

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ ETAP....................................................................1

1.1 Mở đầu ..........................................................................................................1

1.2 Giới thiệu Etap..............................................................................................1

1.2.1 Các khả năng tính toán của Etap 16.0.0.................................................1

1.2.2 Giao diện ................................................................................................2

1.2.3 Các thành phần chính .............................................................................3

1.2.4 Xây dựng sơ đồ một sợi .........................................................................4

1.2.5 Trao đổi dữ liệu với phần mềm khác .....................................................6

1.2.6 Thư viện thiết bị .....................................................................................7

1.3 Module tính toán ngắn mạch ........................................................................7

1.3.1 Tổng quan...............................................................................................7

1.3.2 Thanh công cụ IEC Short Circuit...........................................................8

1.3.3 Hộp thoại Short Circuit Study Case .......................................................9

CHƯƠNG 2. NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .................................12

2.1 Những vấn đề chung ...................................................................................12

2.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn IEC 60909 ...........................................................13

2.3 Các giả thiết tính toán trong IEC 60909 .....................................................15

2.3.1 Dòng ngắn mạch cực đại......................................................................15

2.3.2 Dòng ngắn mạch cực tiểu.....................................................................16

2.4 Phương pháp tính toán ................................................................................16

2.4.1 Nguồn điện áp tương đương tại điểm ngắn mạch................................16

2.4.2 Các thông số ngắn mạch ......................................................................21

2.4.3 Các tổng trở ngắn mạch .......................................................................23

2.5 Tổng trở cho từng phần tử trong hệ thống điện..........................................24

2.5.1 Vấn đề chung........................................................................................24

2.5.2 Nguồn hệ thống (Network Feeders).....................................................25

2.5.3 Máy biến áp (Transformers).................................................................26

2.5.4 Đường dây trên không và cáp ..............................................................28

2.5.5 Cuộn kháng hạn chế dòng ngắn mạch .................................................30

2.5.6 Động cơ ................................................................................................30

2.5.7 Máy phát...............................................................................................31

2.5.8 Tải tĩnh và tụ điện ................................................................................33

2.6 Các hệ số dùng trong tiêu chuẩn IEC 60909 ..............................................33

2.6.1 Hệ số hiệu chỉnh tổng trở của máy biến áp hai cuộn dây ....................33

2.6.2 Hệ số hiệu chỉnh tổng trở của máy phát đồng bộ.................................34

2.6.3 Hệ số điện áp c .....................................................................................35

2.6.4 Hệ số �� .................................................................................................35

2.6.5 Hệ số �� .................................................................................................35

2.6.6 Hệ số q..................................................................................................35

2.7 Tính toán dòng ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909 .............................36

2.7.1 Vấn đề chung........................................................................................36

2.7.2 Dòng ngắn mạch đối xứng ban đầu......................................................37

2.7.3 Dòng ngắn mạch đỉnh ..........................................................................43

2.7.4 Thành phần dòng ngắn mạch không chu kì .........................................46

2.7.5 Dòng cắt ngắn mạch đối xứng .............................................................47

2.7.6 Dòng ngắn mạch ổn định .....................................................................50

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ

DỤNG PHẦN MỀM ETAP ...............................................................................................52

3.1 Tính toán ngắn mạch hệ thống điện gồm 9 Bus.........................................52

3.1.1 Tổng quan hệ thống điện 9 Bus............................................................52

3.1.2 Mô phỏng bằng phần mềm Etap ..........................................................55

3.1.3 Kết quả chạy bài toán tính toán ngắn mạch sử dụng phần mềm Etap .55

3.1.4 Xây dựng lưu đồ giải thuật...................................................................57

3.1.5 Tính dòng ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909...............................57

3.1.6 Kết quả mô phỏng ................................................................................77

3.1.7 Nhận xét ...............................................................................................81

3.2 Ứng dụng Etap để tính dòng ngắn mạch hệ thống điện Miền Nam – Việt

Nam, lưới 220-500 kV...................................................................................................84

3.2.1 Sơ đồ hệ thống điện Miền Nam – Việt Nam, lưới 220-500 kV..........84

3.2.2 Mô phỏng hệ thống điện Miền Nam-Việt Nam, lưới 220-500 kV bằng

phần mềm Etap ...........................................................................................................84

3.2.3 Kết quả chạy bài toán tính dòng ngắn mạch sử dụng phần mềm Etap 85

3.2.4 Nhận xét ...............................................................................................86

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN......................................89

vii

4.1 Ảnh hưởng của dòng ngắn mạch đối với hệ thống điện.............................89

4.2 Hướng phát triển của đề tài.........................................................................89

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................90

PHỤ LỤC ................................................................................................................91

LỜI CÁM ƠN........................................................................................................115

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Giao diện chính của Etap............................................................................2

Hình 1.2 Các chức năng tính toán của phần mềm Etap.............................................2

Hình 1.3 Các phần tử AC ..........................................................................................3

Hình 1.4 Các thiết bị đo lường và bảo vệ ..................................................................3

Hình 1.5 Thông tin ban đầu khi khởi tạo dự án mới .................................................4

Hình 1.6 Cửa sổ chính sau khi khởi tạo dự án...........................................................4

Hình 1.7 Kết nối các phần tử.....................................................................................5

Hình 1.8 Thao tác xoay các phần tử ..........................................................................5

Hình 1.9 Thay đổi thông tin thết bị ...........................................................................6

Hính 1.10 Thư viện đường dây truyền tải .................................................................7

Hình 1.11 Các chức năng trên thanh công cụ IEC Short Circuit ..............................8

Hình 1.12 Trang Info hộp thoại Short Circuit Study Case ........................................9

Hình 1.13 Trang Standard hộp thoại Short Circuit Study Case ..............................11

Hình 2.1 Dạng sóng dòng ngắn mạch khi sự cố xảy ra ở xa máy phát ...................13

Hình 2.2 Dạng sóng dòng ngắn mạch khi sự cố xảy ra gần máy phát ....................14

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống..........................................................................................17

Hình 2.4 Sơ đồ thay thế (tương đương) hệ thứ tự thuận tại vị trí ngắn mạch .........17

Hình 2.5 Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận .............................................................18

Hình 2.6 Tổng trở ngắn mạch thứ tự nghịch ...........................................................18

Hình 2.7 Tổng trở ngắn mạch thứ tự không ............................................................19

Hình 2.8 Ngắn mạch ba pha ....................................................................................20

Hình 2.9 Ngắn mạch hai pha không chạm đất.........................................................20

Hình 2.10 Ngắn mạch hai pha chạm đất..................................................................20

Hình 2.11 Ngắn mạch một pha chạm đất ................................................................21

Hình 2.12 Trường hợp hệ thống không có máy biến áp..........................................25

Hình 2.13 Trường hợp hệ thống có máy biến áp.....................................................25

Hình 2.14 Hệ thống thứ tự không theo tổ đấu dây của máy biến áp .......................28

Hình 2.15 Dòng ngắn mạch riêng phần của 1 máy phát điện nối trực tiếp vào 1 lưới

điện .....................................................................................................................................34

Hình 2.16 Sơ đồ véc tơ của máy phát đồng bộ ở điều kiện định mức.....................35

Hình 2.17 Biểu đồ xác định loại ngắn mạch cho giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất 37

Hình 2.18 Ngắn mạch cấp từ nguồn hệ thống nối với một máy biến áp.................38

Hình 2.19 Ngắn mạch cấp từ một máy phát (không có máy biến áp).....................38

Hình 2.20 Ngắn mạch cấp điện từ một trạm đơn vị (bao gồm một máy phát và một

máy biến áp) .......................................................................................................................38

Hình 2.21 Ví dụ về dạng mạch hình tia...................................................................40

Hình 2.22 Ví dụ về dạng mạch vòng.......................................................................41

Hình 2.23 Quy đổi tổng trở dạng mạch vòng ..........................................................41

Hình 2.24 Hệ số �� cho mạch nối tiếp là hàm của R/X hay X/R..............................44

Hình 2.25 Hệ số �� dùng để tính toán dòng cắt ngắn mạch đối xứng ......................48

Hình 2.26 Hệ số q dùng để tính toán dòng cắt ngắn nạch đối xứng của các động cơ

không đồng bộ ....................................................................................................................49

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống 9 Bus................................................................................52

Hình 3.2 Sơ đồ đơn tuyến 9 Bus..............................................................................55

Hình 3.3 Cài đặt thông số cho trang Info của hộp thoại Study Case.......................56

Hình 3.4 Kết quả dòng ngắn mạch theo từng sự cố tai 9 Bus khi mô phỏng qua phần

mềm Etap............................................................................................................................56

Hình 3.5 Lưu đồ giải thuật thực hiện nhiệm vụ tính toán .......................................57

Hình 3.6 Tổng trở thứ tự thuận................................................................................60

Hình 3.7 Tổng trở thứ tự nghịch..............................................................................61

Hình 3.8 Tổng trở thứ tự không...............................................................................61

Hình 3.9 Sự cố ngay tại Bus 3 .................................................................................62

Hình 3.10 Thu hẹp sơ đồ tại điểm ngắn mạch.........................................................63

Hình 3.11 Tổng trở quy về dạng delta-wye.............................................................64

Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống thứ tự biểu diễn sự cố ngắn mạch hai pha.....................66

Hình 3.13 Sơ đồ hệ thống thứ tự khi ngắn mạch một pha chạm đất tại Bus 3........69

Hình 3.14 Sơ đồ hệ thống thứ tự khi ngắn mạch hai pha chạm đất tại Bus 3 .........72

Hình 3.15 Sơ đồ tương đương hệ thống thứ tự khi ngắn mạch hai pha chạm đất tại

Bus 3 ...................................................................................................................................72

Hình 3.16 Dạng sóng dòng ngắn mạch ba pha tại 9 nút..........................................79

Hình 3.17 Biên độ thành phần xoay chiều ngắn mạch ba pha tại 9 nút ..................80

Hình 3.18 Đường bao trên dạng sóng dòng ngắn mạch ba pha tại 9 nút ................80

Hình 3.19 Thành phần một chiều sự cố ngắn mạch ba pha tại 9 nút.......................81

Hình 3.20 Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện Miền Nam – Việt Nam lưới 220-500 kV

qua phần mềm Etap ............................................................................................................84

Hình 3.21 Kết quả dòng ngắn mạch hệ thống điện Miền Nam-Việt Nam lưới 220-

500 kV ................................................................................................................................86

Hình 3.22 Trang Rating của máy phát.....................................................................91

Hình 3.23 Trang Imp/Model của máy phát .............................................................92

Hình 3.24 Trang Info của bus..................................................................................93

Hình 3.25 Trang Info của đường dây ......................................................................94

Hình 3.26 Trang Parameter của đường dây.............................................................94

Hình 3.27 Trang Configuration của đường dây.......................................................95

Hình 3.28 Trang Impedance của đường dây ...........................................................96

Hình 3.29 Trang Sag & Tension của đường dây.....................................................97

Hình 3.30 Trang Info của máy biến áp hai cuộn dây ..............................................99

Hình 3.31 Trang Rating của máy biến áp hai cuộn dây ........................................100

Hình 3.32 Trang Grouding của máy biến áp .........................................................101

Hình 3.33 Trang Info của tải .................................................................................101

Hình 3.34 Trang Nameplate của tải.......................................................................102

Hình 3.35 Trang Short Circuit của tải ...................................................................103

Thư viện tri thức trực tuyến

Tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện Miền Nam - Việt Nam sử dụng phần mềm Etap: Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

Nội dung xem thử

Mô tả chi tiết

Tài liệu tương tự (6)

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH BA PHA potx

Tính toán ngắn mạch trong hệ thống điện miền nam việt nam sử dụng phần mềm etap

Tính toán ngắn mạch pot

Tinh toan ngan mach

Tính toán ngắn mạch bất đối xứng

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KIỂM TRA THIẾT BỊ và DÂY CÁP ĐÃ CHỌN