TÓM TẮT.Việc kết nối các nhà máy đi

TÓM TẮT.
Việc kết nối các nhà máy điện với nhau để đưa vào vận hành là một vấn đề vô cùng khó khăn và phức tạp. Để có thể thực hiện việc kết nối thành công giữa các nhà máy điện, việc trước tiên là phải hiểu rõ về chúng. Bài báo sẽ cung cấp một số thông tin về nhà máy phong điện mới thành lập cùng với nhà máy Diesel hiện có trên đảo Phú Quý thông qua việc phân tích tổng quan cùng tình hình hoạt động của các nhà máy, và sau đó, sử dụng phần mền Powerworld để mô phỏng các chế độ vận hành của nhà máy điện Diesel trước và sau khi kết hợp với nhà máy phong điện, nhằm kiểm tra cũng như cung cấp thông tin một cách đầy đủ hơn về tình hình hoạt động của hệ thống điện trên đảo Phú Quý.
1. Đặt vấn đề.
Trong thời gian qua, đảo Phú Quý đang sử dụng nguồn điện từ nhà máy Diesel, với tổng công suất 3MW, trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt và môi trường nhiễm mặn cao, với việc vận hành nhà máy diesel liên tục, các thiết bị trong hệ thống lưới điện đã nhanh chóng xuống cấp, hư hỏng, phải thường xuyên sửa chữa. Chi phí sản xuất phân phối điện tại đảo cao hơn nhiều so với đất liền. Ngoài ra, kinh tế trên đảo ngày càng phát triển dẫn đến nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng cao. Vấn đề cấp thiết hiện nay là cần xây dựng thêm một số nhà máy điện trên đảo để giải quyết trình trạng thiếu hụt điện năng, cụ thể là nhà máy phong điện. Lượng điện năng từ các nhà máy mới được thành lập sẽ hòa vào dòng điện của nhà máy điện Diesel hiện tại ở đảo, khi vận hành sẽ cung cấp điện chính thức thì đảo Phú Quý sẽ có điện 24/24 giờ, góp phần giải quyết tình hình thiếu điện hiện nay trên đảo, thúc đẩy kinh tế - xã hội địa phương phát triển, đồng thời làm giảm chi phí sản xuất điện do giảm thời gian vận hành của nhà máy điện Diesel.
2. Tổng quan về vấn đề cung cấp điện trên đảo Phú Quý.
2.1. Thông tin về đảo Phú Quý.
Huyện Phú Quý là một quần đảo bao gồm 10 đảo còn gọi là Cù lao Thu. Huyện cách thành phố Phan Thiết 120 km về phía đông Nam, cách Cam Ranh 150 km về phía Nam, cách Vũng Tàu 120 km về phía Đông, cách Côn Sơn 333 km về phía đông Bắc, và cách Trường Sa 540 km về phía Tây. Theo số liệu gió khu vực đảo Phú Quý của Ngân hàng thế giới cho thấy tốc độ gió trung bình năm ở độ cao 60m là trên 9,2m/s, tốc độ gió thay đổi theo từng tháng. Với 2 hướng gió chủ đạo theo mùa là Tây-Nam, Đông-Bắc và số thời gian có vận tốc gió hữu dụng vào khoảng 93% (> 3 m/s) trong năm, đáp ứng tốc độ gió tiêu chuẩn để xây dựng nhà máy phong điện đạt hiệu quả. Toàn bộ phụ tải được sử dụng của đảo Phú Quý – tỉnh Bình Thuận chủ yếu là phụ tải sinh hoạt.
2.2. Hệ thống cung cấp điện.
- Nhà máy điện Diesel Phú Quý gồm 06 máy phát Diesel, công suất mỗi máy phát là 500kW được nối lên lưới 22kV qua trạm phân phối 0,4/22kV. Các thiết bị chính của Trạm Diesel gồm có: 6 máy phát Diesel, công suất mỗi máy 500kW; 6 máy cắt 0,4kV để hòa máy phát lên lưới, 6 máy cắt trung thế 22kV loại 630A để nối trạm biến áp vào thanh cái và đường dây 22kV, 3 máy biến áp nâng áp 1600kVA, điện áp 22 ± 2x2,5%/0,4kV và hệ thống tự dùng gồm 2 máy biến áp 75kVA, điện áp 22/0,4kV cấp điện tự dùng cho nhà máy Diesel Phú Quý.
- Nhà máy phong điện Phú Quý có tổng công suất 6MW với Tuabin gió, mỗi Tuabin gió gồm: 1 máy phát điện không đồng bộ công suất 2000 kW điện áp đầu ra 0,69kV, 1 máy biến áp khô công suất 2100kVA, 22/0,69kV, tổ nối dây YNyn0, 1 máy cắt 0,69kV hoà đồng bộ tuabin gió, các thiết bị chỉnh lưu, điều khiển bảo vệ và truyền thông.
- 3 trạm 22kV, mỗi trạm 22kV gồm: 3 tủ máy cắt trung thế 22kV loại chân không, 1 tủ đo lường, điều khiển bảo vệ, 1 máy biến áp tự dùng 3 pha 22/0,4kV-30kVA cung cấp tự dùng cho trạm, 1 tủ tự dùng 0,4kVAC và tủ ắc quy tự dùng 110VDC.
- Trang thiết bị thông tin liên lạc gồm: đường dây 22kV với 3 phát tuyến là đường dây trên không: 471, 472, 473 cung cấp điện cho khách hàng.
- Hệ thống điều khiển gồm hệ thống điều khiển trung tâm MC200 và hệ thống điều khiển hỗn hợp. Trung tâm điều khiển MC200 điều khiển toàn bộ các hoạt động của trạm Diesel và được kết nối với Hệ thống điều khiển hỗn hợp Gió – Diesel. Hệ thống điều khiển hỗn hợp được thiết kế để điều khiển sự hoạt động của 03 Tuabin gió và 06 máy phát Diesel nhằm đáp ứng cân bằng công suất và ổn định hệ thống điện trên đảo.
2.3. Vận hành và hoạt động của nhà máy phong điện Phú Quý.
- Trong trường hợp vận hành bình thường, các tuabin gió T1, T2, T3 của nhà máy phong điện được kết nối với lưới điện 22kV trên đảo Phú Quý qua đường dây 471. Về cơ bản tỉ lệ phát công suất gió - diesel là 50%-50%. Khi phụ tải trên đảo thấp (khoảng dưới 1100kW) và vận tốc gió cao (lớn hơn khoảng 7,2m/s), tuabin gió sẽ chuyển sang chế độ phát công suất cố định, công suất phát của tuabin gió sẽ bằng công suất tối thiểu cộng thêm 50kW, phần còn lại của phụ tải do các tổ máy diesel phát bù. Còn khi phụ tải trên đảo nhỏ hơn công suất tối thiểu của Tuabin + công suất tối thiểu của diesel thì sau 3 phút hệ thống điều khiển tự động sẽ phát lệnh khởi động bổ sung các tổ máy Diesel khác và dừng Tuabin gió. Trong trường hợp gió thấp, phụ tải cao, nếu khả năng phát công suất của Tuabin gió không đáp ứng đủ 50% công suất phụ tải, hệ thống điều khiển hỗn hợp sẽ tự động ra lệnh khởi động thêm các tổ máy Diesel để đáp ứng yêu cầu phụ tải.
1. Đánh giá kết quả.
3.1. Các dữ liệu cơ bản của lưới điện.
Hiện nay, nhà máy vận hành cấp điện từ 7h30 sáng đến 23h30 đêm, ngoại trừ các ngày tết, ngày lễ quan trọng sẽ cấp điện đủ 24h. Phụ tải trên lưới điện Phú Quý chủ yếu là phụ tải sinh hoạt, có hệ số công suất cosφ rất cao, các tổ máy ở chế độ làm việc bình thường có hệ số công suất vào khoảng 0.91-0.93. Lưới điện trung áp trên đảo Phú Quý là mạch hở (LBF mở tại cột 89) sử dụng cấp điện áp 22kV, trung tính nối đất lặp lại (3 pha 4 dây). Các xuất tuyến trung áp 471 và 472 sử dụng dây đồng trần tiết diện 50mm2, các đường nhánh rẽ sử dụng dây đồng trần tiết diện 35mm2. Hầu hết các máy biến áp phân phối là 3 pha 22/0.4kV, một số máy là 1 pha 12.7/0.23kV. Thông số đường dây và máy biến áp dùng cho mô phỏng được liệt kê ở bảng 3.1 và 3.2.
Bảng 3.1. Thông số đường dây 22kV trên đảo Phú Quý.
Bảng 3.2. Thông số máy biến áp trên đảo Phú Quý.
3.2. Kết quả mô phỏng dòng công suất bằng phần mềm Powerworld.
3.2.1. Lưới điện chỉ được cấp nguồn từ nhà máy điện Diesel.
a) Lưới điện hoạt động bình thường
Kết quả cho thấy tổng công suất của hệ thống lần lượt là: Ptải = 1797kW, Qtải = 760kVar, Pphát = 1983kW, Qphát = 1007kVar, cosφ = 0,92, dòng điện đầu nguồn do các tổ máy diezel phát là 58,36A, chênh lệch điện áp đầu nguồn và cuối nguồn là 0,5kV. Tổng tổn thất công suất trên toàn hệ thống là ΔP = 0.00464MW và ΔQ là 0.00236Mvar. Kết quả mô phỏng khớp với kết quả đo của Điện lực Phú Quý.
Hình 3.1. Kết quả mô phỏng khi lưới điện chỉ được cấp nguồn từ nhà máy Diesel.
b) Trường hợp sự cố tại đầu mạch truyền tải.
Trường hợp sự cố tại đầu mạch 471.
Đây 1 trong 2 trường hợp sự cố xấu nhất, khi đó tải trên xuất tuyến này được cấp từ trục 472 (đóng mạch tại cột 89). Kết quả mô phỏng được thể hiện như Hình 3.2. Trong trường hợp sự cố này, tổng tổn thất của lưới tăng lên đáng kể: ΔP = 0.00756MW và tổn thất ΔQ là 0.00403Mvar, điện áp cuối đường dây giảm xuống còn 21,12kV.
Hình 3.2. Kết quả mô phỏng trường hợp sự cố tại đầu mạch 471.
Trường hợp sự cố tại đầu mạch 472.
Kết quả mô phỏng sự cố được thể hiện như Hình 3.3. Tổng ổn thất trên toàn hệ thống tăng lên với ΔP = 0.01048MW và ΔQ = 0.00524Mvar và cao hơn so với trường hợp sự cố đường dây 471, điện áp cuối đường dây giảm xuống còn 20,69kV. Trong cả hai trường hợp sự cố, điện áp trên lưới vẫn nằm trong mức vận hành cho phép, giá trị cosφ của máy phát Diesel không đổi (0,92).
Kết quả mô phỏng đóng thử nghiệm Tuabin gió T3
1.2.2. Lưới điện được cấp từ nhà máy điện Diesel và nhà máy phong điện.
Kết quả mô phỏng đóng thử nghiệm Tuabin gió T3
Khi 7.2 m/s < Vận tốc gió < 17.8 m/s.
Lưới điện trên đảo vận hành mạch hở, Tuabin gió T3 phát tối đa 40% công suất định mức. Kết quả mô phỏng như Hình 3.3. Công suất do nhà máy Diesel cung cấp giảm, Pdiesel = 1202kW, và giá trị Qdiesel = 1010kVar. Tổn thất công suất trên lưới giảm, với ΔP = 0.00393MW, và ΔQ = 0.00197Mvar và Cosφ của nhà máy Diezel giảm xuống còn 0,82. Trục 471 không thay đổi so với khi vận hành không có điện gió. Kết quả mô phỏng khớp với kết quả đo được của Điện lực Phú Quý.
Hình 3.4. Kết quả mô phỏng đóng thử nghiệm Tuabin gió T3 với công suất phát tối đa 40% công suất định mức.
Khi 17.8 m/s < Vận tốc gió < 25 m/s.
Lưới điện trên đảo vận hành mạch hở, Tuabin T3 phát 1600kW vào xuất tuyến 472 tại Long Hải. Lượng công suất sinh ra bởi điện gió cấp cho phụ tải trên toàn bộ xuất tuyến 472 và một phần trên xuất tuyến 471. Chênh lệch điện áp giữa đầu cực điện gió và điểm cuối xuất tuyến 471 là 0,18kV. Tổng tổn thất toàn

Kết quả (Anh) 2:

ABSTRACT.
The connection of the power plant together to put into operation a problem extremely difficult and complex. In order to perform a successful connection between the power plant, the first to know about them. The article will provide some information about the new wind power plants established with the existing diesel plant on Phu Quy island through analytical overview of the operational status of the plant, and then, using Powerworld software used to simulate the operation mode of the diesel power plant before and after combined with wind power plants, in order to test as well as providing adequate information about the operations of the system electricity on the island of Phu Quy.
1. Order issue.
In recent years, Phu Quy island are using diesel power plant, with a total capacity of 3MW, in extreme climatic conditions and high salinity environment, with the inter-diesel plant operation further, the devices in the grid system was rapidly degraded, damaged, frequently repaired. The cost of producing electricity distribution in the island is much higher than the mainland. In addition, the island's economy growing demand led to increasing power. The issue is now urgent need to build a power plant on the island of to solve the shortage of power, namely wind power plant. Power from the new plant will be established in the current air of existing diesel power plant on the island, the power supply will operate officially the Phu Quy Island will have electricity 24/24, contribute to address the current shortage of electricity on the island, promoting economic - local social development, while reducing the cost of electricity production due to reduced operating time of the diesel power plant.
2. An overview of the problem of power supply on the island of Phu Quy.
2.1. Information on Phu Quy island.
The district Rich is an archipelago consists of 10 islands, also known as islet Thu. Phan Thiet City district 120 kilometers east of the South, from Cam Ranh 150 km south of Vung Tau 120 km to the east, the Kunshan 333 km east of Beijing, Changsha and 540 km west . According to data from the island of Phu Quy wind region of the World Bank shows that the average wind speed at a height of 60m is on 9,2m / s, wind speeds vary by month. With two seasonal prevailing wind direction is southwest, northeast, and some time with wind speeds of around 93% useful (> 3 m / s) in the year to meet the standards for wind speed construction wind power plant efficiency. The entire load is used by Phu Quy Island - Binh Thuan province mainly domestic load.
2.2. System power supply.
- Rich Diesel Power Plant consists of 06 diesel generators, power is 500 kW each generator is connected to the grid through the 22 kV distribution substation 0.4 / 22kV. The device consists of Diesel Station: 6 Diesel generators, each 500 kW capacity; 6 to 0.4 kV breakers air generator to the grid, 6 medium cutter 22kV 630A type to connect to the busbar substation and 22kV line, 3 transformer 1600kVA lifting pressure, voltage ± 22% 2x2,5 / 0.4 kV and the system consists of two self-75kVA transformer, voltage 22 / 0.4 kV power supply for the plant itself Diesel Rich.
- Rich wind power plant with a total capacity of 6 MW for wind turbines, Each wind turbine consists of: 1 asynchronous generator capacity of 2,000 kW output voltage 0,69kV, 1 dry power transformer 2100kVA, 22 / 0,69kV, organized YNyn0 wiring, 1 cutter 0,69kV Synchronizing a wind turbine, the rectifiers, control and communications protection.
- 3 station 22kV, 22kV each station including three cabinet cutter 22kV medium voltage vacuum type, 1 chest measurement, control, protection , 1 self-transformer 3 phase 22 / 0.4 kV self-30kVA provide for the stations, 1 self-0,4kVAC cabinets and self-110VDC battery cabinets.
- Equipment contact information including line 3 found that 22 kV overhead line routes: 471, 472, 473 power supply to customers.
- The control system consists of the central control system and control system MC200 mixture. Control Center MC200 control the entire operation of the diesel station and is connected to the control system Mixed Wind - Diesel. Mixture control system is designed to control the operation of the wind turbine 03 and 06 diesel generators to meet power balance and stabilize the electrical system on the island.
2.3. Commissioning and operation of the wind power plant Rich.
- In the case of normal operation, the wind turbine T1, T2, T3 of wind power plants connected to the grid on the island of Phu Quy 22kV through line 471 . Basically wind-power ratio - 50% -50% diesel. When the load on the island is low (less than 1100kW) and high wind speeds (greater than about 7,2m / s), wind turbines will switch to a fixed-power, wind turbine power output will equal capacity minimum plus 50kw, the rest of the load due to the offset diesel units. When the load on smaller islands minimum capacity of turbine + minimum capacity of diesel, after 3 minutes automatic control system will boot order additional units and other Diesel stop wind turbines. In the case of low wind, high load, if the viability of wind turbine capacity does not meet the 50% capacity load, the control system automatically mixes the boot order additional units to respond Diesel load requirements.
1. Evaluation results.
3.1. The basic data of the grid.
Currently, the plant operates from 7:30 am to power 23h30 night, except on holidays, holidays important enough to power 24 hours. The load on the grid Rich primarily domestic load, with power factor cosφ very high, the unit working in normal mode with a power factor of about 0.91-0.93. Medium-voltage grid on the island of Phu Quy is acyclic (LBF open at column 89) using a voltage of 22kV, repeat grounded neutral (3 phase 4 wire). The medium voltage feeders 471 and 472 use 50mm2 copper wire section, the road shunts using copper wire cross section 35mm2. Most of the distribution transformer 3 phase 22 / 0.4kV, some machines are one phase 12.7 / 0.23kV. Data transmission lines and transformers used for the simulation are listed in Table 3.1 and 3.2.
Table 3.1. 22kV line parameters on Phu Quy island.
Table 3.2. Parameter transformer on Phu Quy island.
3.2. Results of power flow simulation software Powerworld.
3.2.1. Grid is powered only from power plants Diesel.
a) Grid normal operation
results show that the total capacity of the system, respectively: Ptai = 1797kW, Qtai = 760kVar, Pphat = 1983kW, Qphat = 1007kVar, cosφ = 0.92, power lines upstream release by the diesel unit is 58,36A, voltage difference upstream and downstream is 0,5kV. The total power loss in the system is DP = 0.00464MW and ΔQ is 0.00236Mvar. The simulation results match the measured results of the Power Rich.
Figure 3.1. The simulation results when the grid is powered only from Diesel plant.
b) In case of trouble at the beginning of the transmission circuit.
In case of trouble in the first circuit 471.
This one in two cases of the worst incidents, whereas load on the output shaft line is level from 472 (closed circuit in column 89). Simulation results are shown as Figure 3.2. In the case of this problem, the total net loss increased significantly: DP = 0.00756MW and ΔQ is 0.00403Mvar loss, end of line voltage dropped 21,12kV.
Figure 3.2. Simulation results incidents in the first case circuit 471.
Case 472 incidents in the first circuit.
The simulation results show the problem is shown in Figure 3.3. Total losses in the whole system stability increases with DP = 0.01048MW and ΔQ = 0.00524Mvar and higher than in the case of fixed line 471, the end of the line voltage down to 20,69kV. In both cases the problem, the voltage on the grid is still in the operating permit, the value of cosφ Diesel generators constant (0.92).
Results Simulator test wind turbines T3
1.2.2. The grid is supplied from power plants and wind power plants Diesel.
Result Simulator testing wind turbines T3
When 7.2 m / s <wind speed <17.8 m / s.
The grid operator on the island of acyclic, Turbine T3 development of wind up to 40% of rated power. The simulation results shown in Figure 3.3. Diesel plant capacity by reducing supply, Pdiesel = 1202kW, and value Qdiesel = 1010kVar. Loss of power on the grid fell, with DP = 0.00393MW, and ΔQ = 0.00197Mvar and Diezel Cosφ plant fell by 0.82. Axis 471 is not changed compared to when there is no wind operation. The simulation results match the measured results of the Power Rich.
Figure 3.4. Simulation results close T3 test wind turbines with a maximum output power of 40% rated power.
When 17.8 m / s <wind speed <25 m / s.
The grid operator on the island of acyclic, T3 turbine development 1600kW at 472 production line in Long Hai. The amount of power generated by wind power for the load across the entire manufacturing line 472 and partially on line 471. The output voltage difference between the first electrode and the end of the outgoing air is 471 0,18kV. Total full loss