Tài liệu Tính toán, phân tích và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành cho lưới điện 110kv khu vực thành phố đà nẵng

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên: TRẦN NGỌC ĐĂNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8520201 Khóa: K34.KTĐ. ĐN Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Qua kết quả phân tích các kịch bản vận hành của lưới điện 110kV Thành phố Đà Nẵng cho thấy còn nhiều tồn tại nhiều bất cập: ở chế độ vận hành cực đại còn nhiều nút có giá trị điện áp vận hành còn thấp, một số đường dây mang tải nặng. Khi xét cho chế độ N-1 thì các đường dây bị quá tải, độ tin cậy thấp, chất lượng điện năng không đảm bảo. Trước thực trạng trên, luận văn “TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG” đã nghiên cứu và đề xuất các giải pháp khắc phục với nội dung chỉnh như sau: - Tìm hiểu về đặc điểm kết cấu lưới điện 110kV hiện trạng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng. - Thu thập dữ liệu và các thông số vận hành thực tế của lưới điện 110kV trên địa bàn thành phố. - Tính toán phân tích các chế độ làm việc để tìm những điểm hạn chế. - Đề xuất các giải pháp khắc phục: nâng cấp dây dẫn cho các đường dây quá tải và tính toán đề xuất phương án quy hoạch bổ sung và phát triển lưới điện 110kV và các TBA 220/110kV đảm bảo các chỉ tiêu về chất lượng điện năng, độ tin cậy phù hợp với tốc độ tăng trưởng phụ tải đến 2025. Từ khóa – PSS/E; Chế độ vận hành hệ thống điện. CALCULATING, ANALYZING AND PROPOSING SOME SOLUTIONS TO ENHANCE EFFECTS OF OPERATING 110KV ELECTRICITY NETWORK IN DANANG CITY Abstract - Based on the analysis of operating scenarios of the 110kV grid, Da Nang city shows many shortcomings: in the maximum operating mode, many nodes have low operating voltage values, some The line carries heavy loads. When considering N-1 modes, the lines are overloaded, the reliability is low, the power quality is not guaranteed. Before the above situation, the thesis “CALCULATING, ANALYZING AND PROPOSING SOME SOLUTIONS TO ENHANCE EFFECTS OF OPERATING 110KV ELECTRICITY NETWORK IN DANANG CITY” has studied and proposed remedial solutions with adjusted contents. as follows: - Learn about the characteristics of the current 110kV power grid structure in Da Nang city. - Collect data and actual operating parameters of the 110kV grid in the city. - Calculate the analysis of working modes to find the limitations. - Proposing solutions to overcome: upgrading wires for overloaded lines and calculating and proposing additional planning and development of 110kV power grids and 220 / 110kV substations to ensure quality criteria Power and reliability are consistent with the load growth rate up to 2025. Key words – PSS/E; Improvement of transmission capacity of the 110kV line; Operation mode of the electrical system MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vị nghiên cứu ...................................................................... 1 4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 2 6. Cấu trúc của luận văn .......................................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN 110KV THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ... 3 1.1. Hiện trạng hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng ................................ 3 1.1.1. Đặc điểm chung của hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng..... 3 1.1.2. Hiện trạng lưới điện khu vực Đà Nẵng ......................................................... 3 1.1.3. Hiện trạng nguồn cấp cho hệ thống điện 110kV .......................................... 5 1.1.4. Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng hiện tại....................... 6 1.1.5. Số liệu phụ tải hiện tại năm 2017 và dự báo cho năm 2025 ......................... 8 1.1.6. Kết lưới cơ bản và các kết lưới đặc biệt khác ............................................... 8 1.2. Các ưu nhược điểm và biện pháp khắc phục của hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng hiện nay ........................................................................................... 9 1.2.1. Ưu điểm ........................................................................................................ 9 1.2.2. Nhược điểm ................................................................................................ 10 1.3. Dự báo sự phát triển nguồn lưới và phụ tải xét đến năm 2025 .............................. 10 1.3.1. Dự báo phát triển phụ tải đến năm 2025 ..................................................... 10 1.3.2. Dự báo lưới điện khu vực Đà Nẵng có xét đến năm 2025 ......................... 11 1.3.3. Dự báo phát triển các trạm biến áp 110kV đến năm 2025 ......................... 12 1.4. Đánh giá các chỉ tiêu vận hành hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng trong năm 2017 .............................................................................................................. 14 1.5. Đánh giá chung tình hình vận hành ........................................................................ 16 1.6. Kết luận................................................................................................................... 17 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ............................................... 18 2.1. Mở đầu .................................................................................................................... 18 2.2. Các phương pháp tính toán giải tích mạng điện ..................................................... 18 2.2.1. Giới thiệu phương pháp tính toán phân tích hệ thống điện ........................ 18 2.2.2. Phương pháp Gauss – Seidel ...................................................................... 19 2.2.3. Phương pháp Newton Raphson .................................................................. 24 2.3. Các phần mềm ứng dụng trong tính toán phân tích hệ thống điện ..................... 28 2.3.1. Phần mềm CONUS [9] ............................................................................... 28 2.3.2. Phần mềm POWER WORLD [10] ............................................................. 29 2.3.3. Phần mềm EURO STAG (STAbilité Genéralié) [11] ................................ 29 2.3.4. Phần mềm PSS/E (Power System Simulator for Engineering) [12]........... 30 2.3.5. Phần mềm PSS/ADEPT [13] ...................................................................... 31 2.3.6. Phân tích lựa chọn phần mềm ứng dụng..................................................... 31 2.4. Giới thiệu phần mềm PSS/E [12] ........................................................................... 32 2.4.1. Giới thiệu chung ......................................................................................... 32 2.4.2. Các chức năng chính của chương trình PSS/E ........................................... 32 2.4.3. Cập nhật dữ liệu vào phần mềm PSS/E ...................................................... 33 2.5. Nhận xét .................................................................................................................. 41 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN 110kV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ................................................... 42 3.1. Mở đầu .................................................................................................................... 42 3.2. Tính toán các chế độ vận hành hệ thống điện hiện tại ........................................... 43 3.2.1. Thông số vận hành ...................................................................................... 43 3.2.2. Tính toán phân tích chế độ làm việc ........................................................... 43 3.2.3. Tính toán phân tích chế độ làm việc cực tiểu ............................................. 46 3.2.4. Tính toán phân tích các chế độ sự cố .......................................................... 49 3.3. Nhận xét .................................................................................................................. 55 CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CHO LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ..................................................................................................................... 57 4.1. Mở đầu .................................................................................................................... 57 4.2. Tính toán nâng cấp dây dẫn cho lưới 110kV.......................................................... 58 4.2.1. Tính tiết diện dây dẫn ................................................................................. 58 4.2.2. Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật .................................................................... 60 4.2.3. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - tài chính [16] ............................................. 61 4.3. Tính toán quy hoạch bổ sung đường dây và TBA lưới điện 110kV Đà Nẵng giai đoạn đến 2025 ................................................................................................................ 62 4.3.1 Cơ sở tính toán bài toán quy hoạch hệ thống điện 110kV thành phố Đà Nẵng giai đoạn đến năm 2025 .............................................................................. 62 4.3.2. Dự báo nhu cầu điện năng tiêu thụ ............................................................. 67 4.3.3. Quy hoạch phát triển nguồn và lưới ........................................................... 70 4.3.4. Đề xuất phương án phát triển hệ thống điện 110kV ................................... 72 4.3.5. Nhận xét ...................................................................................................... 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PSS/E33: CHNG: SOLV: MSLV: FNSL: POUT: PF: MAIFI: SAIFI: SAIDI: SSC: EVN: EVNCPC: EVNNPT: CGC: PTC2: DCL: Power System Simulation/ Engineer Vision 33. Change loand flow data. (Thay đổi thông số tính toán trào lưu công suất). Gauss Seidel solution. (Lặp Gauss-Seidel) Modified Guass Seidel Solution. (Tính lặp Gauss-Seidel biến đổi). Full newton-Raphson. (Tính Newton-Raphson đầu đủ). Load flow output. (Xuất kết quả tính trào lưu công suất). Power Flow Calculaton. (Tính phân bổ công suất) Momentary Average Interruption Frequecy Index (Chỉ số lần mất điện thoáng qua trung bình) System Average Interruption Frequecy Index (Chỉ số lần mất điện trung bình) System Average Interruption Duration Index (Chỉ số về thời gian mất điện trung bình) Suất sự cố. Vietnam Electricity Corporation (Tập đoàn Điện lực Việt Nam) Central Power Corporation (Tổng công ty Điện lực miền Trung) National Power Transmission Company (Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia) Central Grid Company (Công ty Lưới điện cao thế miền Trung) Power Transmission Companies 2 (Công ty Truyền tải điện 2) Dao cách ly. MC: MBA: TĐL: KD: TQ: HTĐ: ĐZ: TBA: Máy cắt. Máy biến áp Tự động đóng lặp lại Kéo dài. Thoáng qua. Hệ thống điện. Đường dây. Trạm biến áp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thống kê đường dây 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng năm 2018 ............ 4 Bảng 1.2: Thống kê các trạm 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng ................................ 5 Bảng 1.3: Thống kê đường dây 110kV đến năm 2025 .................................................. 11 Bảng 1.4. Thống kê các trạm biến áp 110kV đến năm 2025 ........................................ 12 Bảng 1.5: Thống kê các chỉ tiêu vận hành lưới 110kV thành phố Đà Nẵng năm 2017 14 Bảng 1.6: Thống kê các chỉ tiêu vận hành lưới 110kV thành phố Đà Nẵng năm 2018 15 Bảng 1.7: Thống kê các sự cố lưới 110kV thành phố Đà Nẵng ................................... 16 Bảng 2.1: Nhập mã nhận dạng và công suất cơ bản ...................................................... 33 Bảng 2.2: Nhập số liệu nút BUS ................................................................................... 33 Bảng 2.3: Nhập số liệu phụ tải ...................................................................................... 34 Bảng 2.4: Nhập dữ liệu đường dây................................................................................ 36 Bảng 2.5: Nhập dữ liệu Máy phát điện.......................................................................... 37 Bảng 3.1: Thông số công suất phụ tải tại các TBA 110kV ở các chế độ vận hành ...... 43 Bảng 3.2: Phụ tải tại các nút ở chế độ phụ tải cực đại................................................... 44 Bảng 3.3: Điện áp tại các nút ở chế độ phụ tải cực đại ................................................. 45 Bảng 3.4: Kết quả tính trào lưu công suất ở chế độ vận hành cực đại .......................... 45 Bảng 3.5: Phụ tải tại các nút ở chế độ phụ tải cực tiểu ................................................. 47 Bảng 3.6: Điện áp tại các nút ở chế độ phụ tải cực tiểu ................................................ 47 Bảng 3.7: Kết quả tính trào lưu công suất ở chế độ vận hành cực đại .......................... 48 Bảng 3.8: Điện áp tại một số nút của khu vực khi sự cố đường dây 110kV từ TBA 500kV Đà Nẵng về Liên Trì .................................................................... 49 Bảng 3.9: Kết quả tính trào lưu công suất ở chế độ ngắn mạch đường dây 110kV Đà Nẵng 500 - Liên Trì ................................................................................. 50 Bảng 3.10: Thống kê quá tải cho đường dây ................................................................. 51 Bảng 3.11: Điện áp tại một số nút của khu vực khi sự cố ............................................. 51 Bảng 3.12: Kết quả tính trào lưu công suất ở chế độ Ngắn mạch trên đường dây 110kV Hòa Khánh 220 về Hòa Khánh ................................................................ 52 Bảng 3.13: Thống kê quá tải cho đường dây ................................................................. 53 Bảng 3.14: Điện áp tại một số nút của khu vực khi sự cố đường dây 110kV từ TBA 220kV Hòa Khánh về TBA 110kV Hòa Liên. ........................................ 54 Bảng 3.15: Thống kê quá tải cho đường dây khi sự cố đường dây 110kV từ TBA 220kV Hòa Khánh về TBA 110kV Hòa Liên có 01 đường dây quá tải và 03 đường dây đầy tải. .............................................................................. 54 Bảng 3.16: Kết quả tính trào lưu công suất ở chế độ ngắn mạch đường dây 110kV Hòa Khánh 220 - Hòa Liên ............................................................................. 55 Bảng 4.1: Thông số các đường dây ở chế độ vận hành cực đại .................................... 58 Bảng 4.2: Kết quả tính toán lựa chọn dây dẫn .............................................................. 60 Bảng 4.3: Thông số các đường dây ở chế độ vận hành cực đại sau khi nâng cấp dây dẫn ..................................................................................................... 60 Bảng 4.4: Chỉ tiêu tài chính theo phương án cải tạo nâng cấp dây dẫn ........................ 62 Bảng 4.5: Chỉ tiêu kinh tế xã hội theo phương án cải tạo nâng cấp dây dẫn ................ 62 Bảng 4.6: Các chỉ tiêu phát triển kinh tế thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2016 - 2020 ... 63 Bảng 4.7: Các phương án phát triển kinh tế của thành phố Đà Nẵng tới năm 2025 ..... 63 Bảng 4.8: Dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố ......... 66 Bảng 4.9: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu điện toàn thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2011-2025 (Phương án cơ sở) ................................................................. 67 Bảng 4.10: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu điện toàn thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2011-2025 (Phương án cao) .................................................................... 68 Bảng 4.11: So sánh kết quả dự báo phụ tải của 2 phương án ........................................ 69 Bảng 4.12: Cân đối nguồn và phụ tải điện áp 110kV các vùng giai đoạn 2021 – 202573 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng hiện tại. ........................ 7 Hình 1.2: Dự báo phụ tải (MVA) giai đoạn 2017 đến 2025 khu vực Đà Nẵng. ........... 11 Hình 1.3: Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực TP Đà Nẵng năm 2025 .............................. 13 Hình 2.1: Thanh góp điển hình của một hệ thống điện ................................................. 20 Hình 2.2: Sơ đồ đường dây nối 2 nút i – j ..................................................................... 23 Hình 2.3: Thông số các Bus .......................................................................................... 34 Hình 2.4: Thông số các phụ tải ...................................................................................... 35 Hình 2.5: Thông số các đường dây truyền tải điện. ...................................................... 37 Hình 2.6: Thông số các máy phát. ................................................................................. 39 Hình 2.7: Hiển thị chạy mô phỏng lưới 110kV Đà Nẵng trên phần mềm PSS/E ......... 40 Hình 3.1: Sơ đồ vận hành ở chế độ phụ tải cực đại 2017 .............................................. 44 Hình 3.2: Sơ đồ vận hành ở chế độ phụ tải cực tiểu 2017............................................. 46 Hình 3.3: Sơ đồ vận hành khi sự cố đường dây từ 500kV Đà Nẵng về Liên Trì .......... 49 Hình 3.4: Sơ đồ vận hành khi sự cố đường dây 110kV từ TBA 220kV Hòa Khánh về TBA 110kV Hòa Khánh 2. .......................................................................... 51 Hình 3.5: Sơ đồ vận hành khi sự cố đường dây 110kV từ TBA 220kV Hòa KhánhTBA 110kV Hòa Liên. ................................................................................. 53 Hình 4.1: Kết quả tính trào lưu công suất ở chế độ vận hành cực đại .......................... 59 Hình 4.2: Kết quả tính trào lưu công suất ở chế độ vận hành cực đại sau khi nâng cấp dây dẫn ......................................................................................................... 60 Hình 4.3: Sơ đồ lưới điện sau khi cải tạo nâng cấp ....................................................... 77 Hình 4.4: Phân bố công suất sau khi cải tạo nâng cấp .................................................. 78 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cùng với sự phát triển của hệ thống điện Việt Nam, lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng do Chi nhánh Điện cao thế Quảng Nam - Đà Nẵng thuộc Công ty Lưới điện cao thế miền Trung quản lý ngày càng được mở rộng và hiện đại hoá. Theo thống kê sản lượng điện năng hàng năm giao cho các Công ty Điện lực thành viên trực thuộc Tổng công ty Điện lực miền Trung tăng khoảng 8,6%. Riêng Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng trong năm 2018 tăng 11% so với năm 2017. Hiện tại phụ tải max/min của thành phố khoảng 580,8/289,3 MW với sản lượng bình quân ngày khoảng 8.257,26 MWh. Bên cạnh những thành quả đã đạt được, trong năm 2017 hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng đã xảy ra hai sự cố đường dây trong đó có sự cố đường dây vĩnh cửu. Trong năm 2018 xảy ra sáu sự cố trong đó có hai sự cố đường dây thoáng qua và bốn sự cố TBA đã làm ảnh hưởng không ít đến chất lượng truyền tải của hệ thống cũng như đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của khách hàng trong việc nâng cao chất lượng cung cấp điện. Xuất phát từ những nhu cầu thực tiễn nêu trên và các vấn đề khó khăn trong công tác quản lý vận hành thực tế. Đề tài “Tính toán, phân tích và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng” nhằm mục đích tìm ra những giải pháp pháp nâng cao hiệu quả trong vận hành cho lưới 110kV trên địa bàn thành phố Đà Nẵng. 2. Mục đích nghiên cứu Tính toán phân tích các chế độ vận hành bình thường, chế độ vận hành các mùa trong năm và khi có sự cố trên lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng để xác định các nút yếu trong hệ thống. Trên cơ sở đó tính toán đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành cho lưới điện 110kV khu vực của Thành phố. 3. Đối tượng và phạm vị nghiên cứu - Hệ thống điện 110kV Đà Nẵng giai đoạn 2016 - 2025. - Các chế độ làm việc bình thường và sự cố trên lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng. 2 - Các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành cho hệ thống điện. 4. Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu về đặc điểm kết cấu lưới điện 110kV hiện trạng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng. - Thu thập dữ liệu và các thông số vận hành thực tế của lưới điện 110kV trên địa bàn thành phố. - Tính toán phân tích các chế độ làm việc để tìm những điểm hạn chế. - Đề xuất các giải pháp khắc phục. - Tính toán đánh giá hiệu quả của giải pháp đề xuất. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Các phương pháp tính toán dựa trên các tài liệu khoa học đáng tin cậy. - Kết quả đạt được của đề tài có thể áp dụng cho lưới điện thực tế. 6. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần Mở đầu và kết luận kiến nghị, luận văn gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng. Chương 2: Nghiên cứu các phương pháp tính toán phân tích các chế độ vận hành của hệ thống điện. Chương 3: Tính toán phân tích các chế độ vận hành của hệ thống điện 110kV Đà Nẵng. Chương 4: Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành trên hệ thống điện 110kV Đà Nẵng. Kết luận và kiến nghị. Tài liệu tham khảo. Phụ lục. 3 Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN 110KV THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.1. Hiện trạng hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng 1.1.1. Đặc điểm chung của hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng Cùng đặc điểm chung với lưới điện 110kV khu vực duyên hải miền Trung về vị trí địa lý và mật độ phân bố phụ tải nên lưới điện khu vực thành phố Đà Nẵng có sơ đồ kết nối lưới kéo dài phân bố dọc trục theo vị trí địa lý. Cấu trúc lưới điện 110kV phần lớn là các mạch vòng khép kín, ít có cấu trúc hình tia. Trong chế độ vận hành tối ưu của lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng nói riêng và của cả khu vực miền Trung nói chung có kết lưới theo mạch vòng khép kín, đôi khi do yêu cầu vận hành trong một số trường hợp hệ thống 110kV vận hành mạch vòng hở làm ảnh hưởng đến trào lưu công suất truyền tải giữa các nút, đặc biệt xuất hiện các nút có điện áp thấp. Vì phân bố các trạm biến áp 110kV trên địa bàn thành phố theo yêu cầu của các cụm công nghiệp, các khu dân cư hoặc các khu nghỉ dưỡng, vui chơi giải trí nên vị trí đặc các trạm biến áp chưa thật hợp lý đã dẫn đến tình trạng một số trạm vận hành non tải, một số trạm lại đầy tải làm ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lưới điện, đồng thời không phát huy được hiệu quả đầu tư. 1.1.2. Hiện trạng lưới điện khu vực Đà Nẵng Hiện nay, hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng có quy mô trung bình với tổng chiều dài đường dây bao gồm 10,132 km đường dây đơn và 30,969 km đường dây kép cung cấp nguồn cho 09 trạm biến áp 110kV với tổng dung lượng lắp máy là 708MVA (bảng 1.1 và 1.2). Trong tương lai dự tính đến 2025 sẽ nâng lên 13 đến 14 trạm biến áp 110kV với tổng dung lượng lắp máy dự kiến 1.126MVA [1], [2]. 4 Bảng 1.1. Thống kê đường dây 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng năm 2018 Tên đường dây TT I 1 2 (Điểm đầu- Điểm cuối) MẠCH ĐƠN ĐZ 110kV Ngũ Hành Sơn 220-An Đồn (từ VT 53 đến TBA An Đồn) ĐZ 110kV cáp ngầm Đà Nẵng 500 đi Liên Trì (từ cột H17 đến VT 01) Dây dẫn Năm vận hành 4,583 ACSR 240/39 2000 5,549 ACSR 330/39 2017 Chiều dài (km) 10,132 II MẠCH KÉP 30,969 1 ĐZ 110kV Mạch kép NR Hòa Liên (từ cột 19A đến TBA Hòa Liên) 2,110 ACSR 330/39 2016 2 ĐZ 110kV Mạch kép NR Liên Trì (từ cột 01 đến TBA Liên Trì) 4,427 ACSR 185/29 1999 3 ĐZ 110kV Mạch kép NR Cầu Đỏ (từ cột 485 đến TBA Cầu Đỏ) 0,900 ACSR 185/29 1990 4 ĐZ 110kV Mạch kép NR Xuân Hà (từ cột 444 đến TBA Xuân Hà) 4,403 ACSR 185/29 1995 5 ĐZ 110kV Mạch kép 174 & 175 Đà Nẵng 500 (từ TBA 500 Đà Nẵng đến VT 17) 3,639 ACSR 240/39 1999 11,149 km ĐZ 110kV Mạch kép Đà Nẵng 500 6 7 Hòa Khánh (từ TBA 220 Hòa Khánh đến TBA 500 Đà Nẵng) ĐZ 110kV Mạch kép Hòa Xuân (từ cột 32 đến TBA Hòa Xuân) 13,680 1,810 ACSR 185/32 + 2,531km ACSR 330/39 ACSR 330/39 1990 2016 5 Bảng 1.2. Thống kê các trạm 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng TT 1 2 3 4 5 6 Tên trạm Liên Chiểu Tên MBA/Dung lượng/Cấp điện áp Năm vận hành T1: 40- 110/22 2002 T2: 40- 110/38,5/22/15,75 2007 T1: 63- 110/22 2010 T2: 63- 110/22 2012 T1: 63- 110/22 2012 T2: 63- 110/22 2006 T1: 40- 110/35/22 1998 T2: 63- 110/22 2016 T1: 25- 110/22 2000 T2: 40- 110/22 2014 T1: 25- 110/22/6 2012 T2: 63- 110/22 2016 Hòa Khánh 2 Liên Trì Xuân Hà Cầu Đỏ An Đồn 7 Hòa Xuân T1: 40- 110/22 2017 8 Ngũ Hành Sơn T1: 40- 110/22 2017 9 Hòa Liên T1: 40- 110/22 2016 Tổng dung lượng lắp đặt 708MVA 1.1.3. Hiện trạng nguồn cấp cho hệ thống điện 110kV Khu vực thành phố Đà Nẵng được cung cấp điện từ lưới điện Quốc gia từ các trạm biến áp sau [1]: - Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng với tổng công suất lắp máy 1.400MVA (6x150MVA + 2x250MVA). - Trạm biến áp 220kV Hòa Khánh với tổng công suất lắp máy 501MVA (1x125MVA + 1x250MVA + 2x63MVA). 6 - Trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn với tổng công suất lắp máy 353MVA (1x40MVA + 1x63MVA + 1x250MVA). - Trạm biến áp 220kV Huế với tổng công suất lắp máy 375MVA (1x125MVA + 1x250MVA). Ngoài ra còn một số nguồn thuỷ điện vừa và nhỏ tại các tỉnh lân cận như Thừa Thiên Huế, Quảng Nam với tổng công suất hiện nay khoảng 250MW [3]. 1.1.4. Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng hiện tại Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực Thành phố Đà Nẵng được định hướng đầu tư phát triển theo quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 của Thủ tướng Chính phủ về phê duyệt quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII), được thể hiện như trong hình 1.1 [3]. 7 Hình 1.1: Sơ đồ lưới điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng hiện tại. 8 1.1.5. Số liệu phụ tải hiện tại năm 2017 và dự báo cho năm 2025 Biểu đồ phát triển phụ tải các TBA 110kV năm 2017 và 2025 140 127 120 104 94 MVA 100 80 60 82 62 57 84 79 64 56 74 64 61 51 47 40 20 61 53 53 42 44 29 15 19 0 0 0 0 0 44 0 Năm 2017 Năm 2025 1.1.6. Kết lưới cơ bản và các kết lưới đặc biệt khác a. Phương thức kết lưới cơ bản Phương thức kết lưới cơ bản của hệ thống điện 110kV Đà Nẵng như sau [2]: - Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng khép vòng lưới điện 110kV với trạm biến áp 220kV Hòa Khánh, Ngũ Hành Sơn cấp điện cấp cho phụ tải các trạm biến áp 110kV Liên Trì, Hòa Xuân, Ngũ Hành Sơn, An Đồn, Cầu Đỏ, Xuân Hà. - Trạm biến áp 220kV Hòa Khánh cấp cho phụ tải các trạm biến áp 110kV Hòa Liên, Liên Chiểu, Hầm Hải Vân đồng thời kết mạch vòng thanh cái 110kV tại trạm biến áp 220kV Huế cấp cho phụ tải trạm 110kV Hòa Khánh 2. b. Các kết lưới đặc biệt Trong chế độ vận hành bình thường với phương thức kết lưới cơ bản hệ thống đảm bảo cấp điện toàn bộ phụ tải và có dự phòng tối ưu theo phương án “Khởi động đen” của Trung tâm điều độ hệ thống điện miền Trung ban hành [4]. Trong trường hợp sửa chữa hay sự cố đối với nguồn nhận điện chính, kết lưới khu vực thay đổi trên cơ sở các phương án được dự kiến với chế độ phụ tải cực đại. Công suất nhận khống chế được hiệu chỉnh phù hợp với tải tổng và khả năng huy động nguồn tại chỗ tại thời điểm sự cố, các trường hợp sự cố điển hình như sau: 9 - Khi sự cố mất điện đường dây 500kV Đà Nẵng: Chuyển các trạm biến áp 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng nhận điện từ các trạm biến áp 220kV Hòa Khánh, Ngũ Hành Sơn, Thạnh Mỹ, Tam Kỳ, Huế. Đồng thời tại Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng cho phát nguồn tại nhà máy diesel Cầu Đỏ để cấp điện cho các phụ tải quan trọng. - Khi sự cố mất điện tại trạm biến áp 220kV Hòa Khánh các phụ tải trạm biến áp 110kV Hòa Liên, Liên Chiểu, Hầm Hải Vân nhận điện từ trạm biến áp 500kV Đà Nẵng thông qua thanh cái 110kV tại trạm biến áp 110kV Cầu Đỏ. Trạm biến áp 110kV Hòa Khánh 2 có thể nhận điện từ trạm biến áp 220kV Huế. - Khi sự cố mất điện tại trạm biến áp 220kV Ngũ Hành Sơn các phụ tải trạm biến áp 110kV An Đồn, Ngũ Hành Sơn, Hòa Xuân, Liên Trì nhận điện từ trạm biến áp 500kV Đà Nẵng thông qua thanh cái 110kV tại trạm. Nhận xét: Trong hầu hết các trường hợp sự cố vẫn đảm bảo cung cấp điện, một vài trường hợp phải sa thải bớt phụ tải và kết hợp huy động nguồn Diesel tại chỗ. 1.2. Các ưu nhược điểm và biện pháp khắc phục của hệ thống điện 110kV khu vực thành phố Đà Nẵng hiện nay 1.2.1. Ưu điểm + Hệ thống điện 110kV thành phố Đà Nẵng có kết lưới linh hoạt. Do được nhận điện từ nhiều nguồn khác nhau và hầu hết lưới điện 220kV, 500kV và còn có một số nguồn thủy điện vừa và nhỏ tại các tỉnh lân cận như Quảng Nam, Thừa Thiên Huế nên khi tiến hành sửa chữa hay có sự cố nguồn hoặc đường dây, việc cung cấp điện vẫn được đảm bảo nhờ các mạch vòng liên kết. + Hầu hết các trạm biến áp 110kV đều tự động hóa không người trực kết hợp với thiết bị đóng cắt toàn công nghệ cao và điều khiển từ xa nên việc vận hành tối ưu tăng độ tin cậy vận hành trong hệ thống điện. + Thành phố Đà Nẵng với diện tích nhỏ nên lưới điện gọn vì vậy tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng nhỏ và hơn thế nữa Đà Nẵng có nhiều trạm cung cấp điện nên khả năng hỗ trợ qua lại lẫn nhau làm giảm khả năng mất điện. 10 1.2.2. Nhược điểm + Hệ thống điện 110kV Đà Nẵng không có nhà máy điện có công suất lớn đấu nối vào cấp điện áp 110kV. Suất sự cố đường dây và trạm biến áp cao. + Một số trạm biến áp có công suất lắp đặt ban đầu nhỏ, sau thời gian vận hành từ 01 đến 02 năm đã bị quá tải. Một số đường dây sử dụng dây dẫn có tiết diện bé nhưng có thời gian vận hành lâu năm dẫn đến hạn chế công suất truyền tải. + Đường dây đi qua các khu vực có mật độ sét cao như Bà Nà, đèo Hải Vân, bán đảo Sơn Trà cho nên khả năng xảy ra sự cố cao và đi qua các vùng ven biển nên xảy ra hiện tượng nhiễm mặn làm cho khả năng hư hỏng thiết bị tăng lên. + Khu vực thường xuyên xảy ra bão lũ nên khả năng mất điện cao. Các biện pháp khắc phục + Thay dây dẫn hoặc thay cáp mới. + Cải thiện biện pháp chống sét. + Thay thế các thiết bị có cách điện giảm thấp. + Đề xuất quy hoạch lại hệ thống điện. 1.3. Dự báo sự phát triển nguồn lưới và phụ tải xét đến năm 2025 1.3.1. Dự báo phát triển phụ tải đến năm 2025 - Quy hoạch phát triển Điện lực quốc gia giai đoạn 2016-2020 có xét đến năm 2030. - Quy hoạch phát triển Điện lực vùng kinh tế trọng điểm miền Trung giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2025. - Số liệu phụ tải thực tế giai đoạn 2011-2017 do các Công ty Điện lực TNHH MTV Đà Nẵng và Công ty Lưới điện cao thế miền Trung cung cấp [1], [2]. 11 Số liệu phụ tải tại các TBA 110kV giai đoạn đến 2025 89 94 78 82 75 79 54 57 53 56 29 18 26 25 17 61 64 48 51 45 47 20 16 15 Liên Hòa Liên Trì Xuân Cầu Đỏ An Đồn Hòa Ngũ Chiểu Khánh Hà Xuân Hành Sơn 2 P [MW] Q [Mvar] 58 61 19 Hòa Liên 50 53 16 58 61 40 42 13 19 50 53 16 42 44 14 Chi Thuận Cảng NM Cảng Lăng Phước Tiên Sa thép Liên Đà Chiểu Nẵng S [MVA] Hình 1.2. Dự báo phụ tải (MVA) giai đoạn 2017 đến 2025 khu vực Đà Nẵng. Hiện tại thành phố Đà Nẵng có 09 trạm biến áp 110kV với tổng phụ tải đạt là 580,08 (MW). Dự kiến tính đến năm 2019-2020 sẽ phát triển thêm 04 trạm biến áp 110kV Chi Lăng, Thuận Phước, Cảng Tiên Sa, Nhà máy thép Đà Nẵng, trong năm 2021-2025 sẽ phát triển thêm 01 trạm biến áp 110kV Cảng Tiên Sa. Trong năm 2019 sẽ đưa vào vận hành TBA 110kV Hải Châu (63MVA) và nhánh rẽ dự kiến đóng điện vào quý III năm 2019. Tổng công suất lắp máy được tăng lên 771 MVA. Biểu đồ dự kiến khả năng mang tải các trạm biến áp xét đến năm 2025 được nêu trong hình 1.2 [3]. 1.3.2. Dự báo lưới điện khu vực Đà Nẵng có xét đến năm 2025 Bảng 1.3: Thống kê đường dây 110kV đến năm 2025 [5] Tên đường dây (Điểm đầu- Điểm cuối) MẠCH ĐƠN Chiều dài (km) Xuân Hà-Hải Châu 3,6 Hải Châu-Chi Lăng 0,5 Chi Lăng- Quận Ba 8,43 Quận Ba- Hòa Xuân 4,81 Quận Ba-NHSơn 110 8,2 Ngũ Hành Sơn 110 - Điện Nam- 14,8 Dây dẫn XLPE1200/3,1km XLPE1200/0,5km XLPE1200/0,5km XLPE1200/2km ACSR-240/6,43km ACSR-240/3km AC-400/1,81km AC-400/0,2km ACSR 240/8km AC-400/2x0,2km Năm vận hành 2020 2020 2020 2018 2018 2020