BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LÊ THÀNH NAM

PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN
TẢI CÁC TỈNH MIỀN TÂY NAM BỘ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60 52 02 02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng - Năm 2015



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 3
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ............................................. 3
6. Cấu trúc luận văn ....................................................................................... 3
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÁC TỈNH
MIỀN TÂY NAM BỘ ................................................................................... 5
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................. 5
1.2 CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÁC TỈNH TÂY NAM BỘ .... 5
1.2.1


CHƯƠNG 3.PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN
TẢI CÁC TỈNH MIỀN TÂY NAM BỘ ..................................................... 25
3.1.CƠ SỞ TÍNH TOÁN.............................................................................. 25
3.2.ĐẶC ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÁC TỈNH MIỀN TÂY
NAM BỘ.............................................................................................. 26
3.2.1. Đường dây: ..................................................................................... 26
3.2.2. Trạm biến áp ................................................................................... 26
3.2.3. Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) nối vào lưới điện truyền tải các tỉnh
miền Tây Nam Bộ: ............................................................................................... 26
3.3.TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN
TRUYỀN TẢI CÁC TỈNH MIỀN TÂY NAM BỘ .............................. 28
3.3.1. Xét trong trường hợp tải MIN: ....................................................... 28
3.3.2. Xét trong trường hợp tải trung bình:............................................... 32
3.3.3. Xét trong trường hợp tải MAX: ...................................................... 38
3.4.KẾT LUẬN CHƯƠNG .......................................................................... 43


CHƯƠNG 4.CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN VẬN HÀNH
LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÁC TỈNH MIỀN TÂY NAM BỘ ............... 45
4.1.GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP LƯỚI ĐIỆN .................................. 45
4.1.1. Xét trường hợp cắt 1 phần tử ra khỏi lưới điện vận hành (N-1)
trong chế độ vận hành tải MIN: ........................................................................... 45
4.1.2. Xét trường hợp cắt 2 phần tử ra khỏi lưới điện vận hành (N-2)
trong chế độ vận hành tải MIN: ........................................................................... 48
4.1.3. Xét trường hợp cắt 1 phần tử ra khỏi lưới điện vận hành (N-1)
trong chế độ vận hành tải MAX-Nhà máy điện phát MAX: ............................... 51
4.1.4. Xét trường hợp cắt 2 phần tử ra khỏi lưới điện vận hành (N-2)
trong chế độ vận hành tải MAX-Nhà máy điện phát MAX: ............................... 53
4.1.5. Xét trường hợp cắt 1 phần tử ra khỏi lưới điện vận hành (N-1)
trong chế độ vận hành tải trung bình.................................................................... 57

ĐZ

Đường dây

TC

Thanh Cái

NMĐ

Nhà máy điện

NMNĐ

Nhà máy nhiệt điện

PW

Porwer World


B. DANH MỤC BẢNG
SỐ HIỆU

TÊN BẢNG

BẢNG

TRANG



HÌNH VẼ
Hình 1.1

Sơ đồ địa bàn quản lý lưới điện của các Công ty Truyền
tải điện

TRANG

7

Hình 1.2

Lưới điện truyền tải hiện hữu khu vực miền Tây Nam bộ

8

Hình 2.1

Thiết lập sơ đồ lưới điện và chạy chương trình

14

Hình 2.2

Thay đổi giá trị công suất tải

15

Hình 2.3


Phân tích các tình huống trong sơ đồ lưới điện

19

Hình 2.9

Hộp thoại giao diện trong phân tích các tình huống

20

Hình 2.10

Chọn phần tử đường dây trong sơ đồ lưới điện

20

Hình 2.10a Chọn phần tử đường dây trong sơ đồ lưới điện

21

Hình 2.11

Xác nhận phần tử lựa chọn trong sơ đồ lưới điện

21

Hình 2.12

Xác nhận phần tử lựa chọn MBA

Vận hành hệ thống khi cắt 1 MBA tại TC Bình Chánh

phụ lục

Hình 3.5

Vận hành HTĐ khi cắt 2 ĐZ NMĐ Ô Môn-NMĐCà Mau

phụ lục

Hình 3.6

Vận hành hệ thống khi cắt 2 ĐZ Thốt Nốt-Châu Đốc

phụ lục


Hình 3.7

Hình 3.8

Vận hành hệ thống khi cắt NMĐ Cà Mau và
NMĐ Duyên Hải
Vận hành hệ thống khi cắt NMĐ Cà Mau và
ĐZ Ô Môn-Sóc Trăng

phụ lục

phụ lục


Hình 3.20

Hình 3.21

Hình 3.22

Vận hành hệ thống khi cắt 2 ĐZ NMĐ Cà Mau-Cà Mau
và ĐZ NMĐ Cà Mau-Rạch Giá
Vận hành hệ thống khi cắt 2 phần tử NMĐ Cà Mau và
đường dây NMĐ Cà Mau-NMĐ Ô Môn
Vận hành hệ thống khi cắt 2 phần tử
NMĐ Cà Mau và NMĐ Duyên Hải
Sơ đồ lưới điện truyền tải các tỉnh miền Tây Nam Bộ khi
phụ tải MAX
Vận hành hệ thống khi cắt 1 phần tử đường dây
Ô Môn-Thốt Nốt
Vận hành hệ thống khi cắt 1 phần tử đường dây
Cà Mau-Rạch Giá
Vận hành hệ thống khi cắt 1 phần tử NMĐ Duyên Hải
Vận hành hệ thống khi cắt phần tử đường dây
NMĐ Cà Mau - Cà Mau và NMĐ Cà Mau-Rạch Giá
Vận hành hệ thống khi cắt phần tử NMĐ Cà Mau và
đường dây NMĐ Cà Mau-NMĐ Ô Môn
Vận hành hệ thống khi cắt 2 phần tử
NMĐ Duyên Hải và ĐZ Cây Lậy-Vĩnh Long
Vận hành hệ thống khi cắt 2 phần tử
NMĐ Duyên Hải và NMĐ Cà Mau

33


Hình 4.6

Hình 4.7

Hình 4.8

Hình 4.9

Hình 4.10

Hình 4.11

Hình 4.12

Hình 4.13

Hình 4.14

Hệ thống vận hành sau khi khắc phục sự cố
ĐZ NMĐ Cà Mau-Rạch Giá
Hệ thống vận hành sau khi khắc phục sự cố cắt
NMĐ Cà Mau ra khỏi vận hành
Hệ thống vận hành sau khi khắc phục sự cố cắt
2 đường dây NMĐ Cà Mau-NMĐ Ô Môn
Hệ thống vận hành sau khi khắc phục sự cố cắt
NMĐ Cà Mau và ĐZ Ô Môn-Sóc Trăng
Hệ thống vận hành sau khi khắc phục sự cố cắt
NMĐ Cà Mau và NMĐ Duyên Hải
Hệ thống vận hành sau khi khắc phục sự cố cắt đường
dây NMĐ Cà Mau-Rạch Giá


54

55

56

57

59

60

61


Hình 4.15

Hệ thống vận hành sau khi khắc phục sự cố cắt
NMĐ Cà Mau và NMĐ Duyên Hải

62

Hình 4.16

Hệ thống vận hành trước khi bù công suất phản kháng

63

Hình 4.17

Đối với các Công ty Truyền tải, các thông tin vận hành, trào lưu công
suất, khả năng tải trên các đường dây mang tính chất kết lưới hệ thống thường
không nắm bắt kịp thời do đến thời điểm hiện tại chưa xây dựng hoàn thiện
mô hình phân tích cũng như khó khăn trong việc cập nhật thường xuyên các
thông số vận hành đường dây, trạm biến áp, các nhà máy, trào lưu công suất...
trên mô hình phân tích.
Thực tế vận hành cho thấy, những lúc thay đổi phương thức để sửa chữa
hay trong trường hợp sự cố, thì xảy ra mất ổn định ở một số nút tải quan trọng
(đặc biệt điện áp dao động lớn, vượt ra ngoài phạm vi cho phép), thậm chí có
một số đường dây bị quá tải ở nơi này nhưng lại non tải ở nơi khác, làm cho


2

hệ thống vận hành không đảm bảo an toàn, gây tan rã cục bộ hoặc diện rộng
hệ thống, làm gián đoạn việc cung cấp điện.
Vì những lí do trên, cần phải nghiên cứu, xem xét vấn đề an toàn vận
hành cho hệ thống điện, cụ thể cho các tỉnh miền Tây Nam Bộ, và đó cũng
chính là mục tiêu để chọn đề tài.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Phân tích an toàn hệ thống điện là một trong những vấn đề quan trọng
trong vận hành cung cấp điện. Để đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn,
việc phân tích các trường hợp sự cố có thể gây mất an toàn, để có biện pháp
phòng tránh là cần thiết. Mục tiêu của đề tài là đi sâu vào nghiên cứu cụ thể
cho lưới điện truyền tải các tỉnh miền Tây Nam Bộ. Từ đó đề xuất các giải
pháp khắc phục nhằm nâng cao độ an toàn trong vận hành của hệ thống thuộc
phạm vi nghiên cứu.Với ý tưởng phân tích an toàn các tình huống có thể xảy
ra khi vận hành một hệ thống điện, tên đề tài được chọn sẽ là: “Phân tích an
toàn vận hành lưới điện truyền tải các tỉnh miền Tây Nam Bộ”.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu


các tình huống vận hành trong một sơ đồ lưới điện.
-

Lựa chọn tất cả các tình huống N-1 và N-2 trong sơ đồ lưới điện để

phân tích.
-

Đánh giá kết quả phân tích của tất cả các tình huống, dựa trên cơ sở

giá trị các thông số U, P, Q tại các máy phát, tại nút trong hệ thống và công
suất truyền tải trên đường dây.
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Tính toán và phân tích các chế độ vận hành của lưới điện, từ đó đưa ra
các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao vận hành an toàn, ổn định và tin cậy,
đảm bảo khả năng cung cấp điện liên tục, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày
càng cao của phụ tải hiện tại và trong tương lai.
6. Cấu trúc luận văn
Với mục tiêu đề tài như trên, luận văn này được viết gồm có 4 chương
ngoài phần mở đầu và kết luận, kiến nghị cụ thể như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về lưới điện truyền tải miền Tây Nam Bộ.
Trình bày tổng quan và kế hoạch phát triển lưới điện của hệ thống lưới
điện truyền tải các tỉnh miền Tây Nam Bộ đồng thời xem xét khả năng kết nối
hệ thống lưới điện truyền tải của các tỉnh miền Tây Nam Bộ.


4


Rạch Giá, Vĩnh Long. Cung cấp điện cho các phụ tải thông qua lưới điện
phân phối 110 kV của Tổng Công ty Điện lực Miền Nam. Luân chuyển công
suất từ các nhà máy nhiệt điện Ô Môn, Cà Mau 1, Cà Mau 2, Cần Thơ, Duyên
Hải 1, Bình Thủy, Nhơn Trạch với công suất khoảng 2965 MW.
Hiện nay, việc cải tạo nâng cấp, xây dựng mới nhiều tuyến đường dây,
nhà máy nhiệt điện đang được tiến hành gấp rút nhằm đáp ứng nhu cầu phụ
tải đang tăng nhanh với yêu cầu chất lượng điện năng ngày càng cao. Ngoài
việc cung cấp điện cho phụ tải trong khu vực, luân chuyển công suất của các
nhà máy nhiệt điện, Công ty Truyền tải điện 4 còn làm nhiệm vụ trung chuyển
một lượng lớn công suất 220 kV qua tuyến đường dây từ nhà máy nhiệt điện
Duyên Hải.
1.2 CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÁC TỈNH TÂY NAM BỘ
Các tỉnh miền Tây Nam Bộ đang vận hành các ĐZ & TBA như sau:
Tổng chiều dài đường dây 500 kV: 148 km.
Tổng chiều dài đường dây 220 kV mạch đơn: 465,369 km.
Tổng chiều dài đường dây 220 kV mạch kép: 797,420 km
Tổng số TBA 500/220 kV: 04 trạm; TBA 220 kV: 18 trạm; TBA 110
kV: 93 trạm.
Tổng dung lượng MBA 500 kV: 2x900 MVA.


6

Tổng dung lượng MBA 220 kV: 6600 MVA.
Tổng dung lượng MBA 110 kV: 3873 MVA.
Tổng dung lượng tụ bù dọc tại TBA 500 kV Phú Lâm: 2x50 MVAr
Tổng dung lượng tụ bù ngang tại TBA 110 kV: Cây Lậy 50 MVAr, Thốt
Nốt 50 MVAr, Phú Quốc 42MVAr, Kiên Lương 12 MVAr, Cà Mau
15MVAr, Rạch Giá 2x50 MVAr, Sóc Trăng 30 MVAr, Trà Vinh 10 MVAr.
Trong đó

Mau-Cà mau, Rạch Giá-NMĐ Cà Mau.
-

Các đường dây 220 kV mạch kép: ĐZ 220kV Phú Lâm-Long An 2,

Phú Lâm-Bình Chánh, Long An-Cây Lậy, Cây Lậy-Vĩnh Long 2, Vĩnh Long
2-Trà Vinh, NMĐ Duyên Hải 1-Trà Vinh, NMĐ Ô Môn-Trà Nóc, NMĐ Ô
Môn-Thốt Nốt, Thốt Nốt-Châu Đốc, NMĐ Ô Môn-NMĐ Cà Mau, Châu Đốc
-Tà Kheo (Campuchia), Mỹ Tho-Bến Tre, NMĐ Duyên Hải-Mỏ Cày (dự
kiến), NMĐ Cà Mau-Bạc Liêu.


7
-

Các nhà máy nhiệt điện nối vào lưới điện truyền tải 220 kV: Nhà máy

nhiệt điện Ô Môn (2x330)MW, nhà máy nhiệt điện Cà Mau 1(3x250) MW
Cà Mau 2 (3x250)MW, nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1(622.5MW732MVA), nhà máy nhiệt điện Cần Thơ (4x37,5 MW-4x50MVA), nhà máy
nhiệt điện Bình Thủy (33 MW).
Hệ thống điện (HTĐ) Việt Nam nói chung và lưới điện thuộc Công ty
Truyền tải điện 4 đang đứng trước những thách thức lớn về yêu cầu đảm bảo
độ tin cậy việc cung cấp điện.
1.2.1 Bản đồ ranh giới quản lý vận hành các Công ty Truyền tải điện
Xem bản đồ ở (Hình 1.1).
Area division of PovverTransmission Companies (PTC)

Hình 1.1-Sơ đồ địa bàn quản lý lưới điện của các Công ty Truyền tải điện



Hiện nay, lưới điện truyền tải các tỉnh Miền Tây Nam Bộ đang vận
hành 02 TBA 500 kV, 18 TBA 220 kV và 93 TBA 110 kV, cụ thể như sau
(xem số liệu bảng 1.2 ).
+ Các nhà máy nhiệt điện nối vào lưới điện truyền tải các tỉnh miền
Tây Nam Bộ:
Hiện các nhà máy điện cung cấp nguồn chủ yếu cho lưới điện khu vực
miền Tây Nam Bộ là nhà máy Nhiệt điện Cà Mau, nhà máy Nhiệt điện Ô
Môn, Nhiệt điện Cần Thơ và Nhiệt điện Duyên Hải cụ thể như sau (Xem số
liệu bảng 1.3 ).
1.3 QUI MÔ PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÁC TỈNH
MIỀN TÂY NAM BỘ
Với định hướng quy hoạch, phát triển lưới điện truyền tải và phân phối
đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế-xã hội của khu vực, cung cấp điện đảm
bảo chất lượng và độ tin cậy ngày càng được nâng cao. Phát triển lưới điện
truyền tải đồng bộ với các trung tâm nguồn điện trong khu vực, đảm bảo
truyền tải an toàn, nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành của hệ thống


10

điện, phù hợp với chiến lược phát triển của ngành điện, quy hoạch phát triển
của vùng và các địa phương trong vùng.
Quy hoạch cũng tính đến vùng miền Tây Nam Bộ (Đồng Bằng Sông
Cửu Long) có tiềm năng tốt để xây dựng trung tâm nguồn điện. Về phát triển
lưới điện truyền tải 500-220 kV toàn khu vực miền Tây Nam Bộ đến năm
2020 như sau:(Bảng 1.4 ).
+ Lưới điện 500 kV: xây dựng mới và cải tạo nâng công suất dung lượng
trạm biến áp đạt 5.550 MVA và 851 km đường dây 500 kV.
+ Lưới điện 220 kV: khối lượng lưới điện xây mới và cải tạo đến năm 2020
tăng thêm 7.500 MVA công suất trạm biến áp là 1.366 km đường dây 220 kV.

chương 3 sẽ tập trung vào sơ đồ lưới điện mô phỏng gồm các đoạn đường dây
220 kV; các trạm biến áp 220 kV; và các nhà máy nhiệt điện nối vào lưới điện
do Công ty Truyền tải điện 4-PTC4 quản lý vận hành.
Với qui mô phát triển lưới điện ngày càng lớn, lưới điện Công ty Truyền
tải điện 4 quản lý vận hành đóng một vai trò rất quan trọng trong sự nghiệp
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, thúc đẩy phát triển kinh tế, xã hội, an
ninh quốc phòng của khu vực miền Tây Nam Bộ nói riêng và cả nước nói
chung trong tình hình kinh tế hiện nay.


12

CHƯƠNG 2

QUY TRÌNH PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN HÀNH HỆ THỐNG
ĐIỆN DỰA TRÊN PHẦN MỀM POWER WORLD

2.1. GIỚI THIỆU CÁC QUY TRÌNH PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN
HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
Để phân tích an toàn vận hành của hệ thống điện (contingency
analysis) ta nghiên cứu phân tích, so sánh các giá trị về điện áp, dòng, phân
bố công suất trên lưới điện truyền tải trong các chế độ vận hành khác nhau.
Quá trình khảo sát, phân tích này sẽ được mô phỏng và tính toán sử dụng
phần mềm Power World.
2.1.1. Ở chế độ vận hành bình thường:
Khi hệ thống vận hành ở chế độ bình thường, ta tiến hành khảo sát
các giá trị điện áp tại các nút ở các nhà máy điện và ở các trạm biến áp. Khảo
sát dòng công suất cấp từ các nhà máy điện đến các phụ tải, các giá trị dòng
điện trên máy phát tại các nhà máy.
- Khi thay đổi công suất tải:

2.2.1. Giới thiệu về phần mềm Power World Simulator:
Power World Simulator (PW) là một phần mềm chuyên nghiệp của Hoa
Kỳ dùng để mô phỏng phân tích hệ thống điện, rất thân thiện và có tính tương
tác cao. PW rất mạnh trong các phân tích kỹ thuật, đồng thời được thể hiện
qua môi trường đồ họa dễ dàng cho việc giải thích các chế độ vận hành của hệ
thống điện.
Power World bao gồm một số sản phẩm tích hợp. Lõi của nó là chương
trình giải tích chế độ xác lập (Power Flow Solution engine), có khả năng xử lý
hiệu quả một hệ thống lên tới 100.000 nút. Điều này làm cho PW thực sự rất
dễ dùng như một gói phần mềm tính toán chế độ độc lập.
Các mô hình hệ thống hoặc được thay đổi trên bảng thông số hoặc được
thay đổi từ các biểu tượng đồ họa. Đường dây truyền tải có thể được ngắt ra
khỏi hệ thống, hoặc thêm vào các đường dây hoặc máy phát mới, một cách
đơn giản. Việc sử dụng đồ họa của PW đã khiến cho việc hiểu các đặc tính,
các sự cố và thử nghiệm hệ thống trở nên đơn giản hơn rất nhiều.


14

2.2.2. Sử dụng phần mềm Power World Simulator để phân tích an
toàn vận hành lưới điện truyền tải:
Giả sử ta có một lưới truyền tải gồm có 7 nút và 9 đường dây.
Sau khi đã thiết lập hết phần tử cùng các thông số lưới điện ta bấm “Run
Mode’’ trên thanh Toolbar, chọn Tools, sau đó bấm nút “Play’’, nút màu
xanh. Ví dụ như ta đã thiết lập được một phương thức vận hành (case) như
(Hình 2.1).

Hình 2.1-Thiết lập sơ đồ lưới điện và chạy chương trình
a. Thay đổi công suất tải:
Muốn thay đổi công suất tải (ví dụ như ở nút “BUS 4’’) ta làm như sau: