Hướng Dẫn Sử Dụng Phần Mềm ETAP 4 - Phân Tích Ngắn Mạch môn Toán rời rạc 1A | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 59994889 Bài 1(3t)
SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM ETAP 1. ETAP LÀ GÌ ?
Etap là một phần mềm mô phỏng ( Etap simulator) là sản phẩm của công ty
Nhật Operation Technology, Inc với phiên bản 4.0 ược phát hành vào 12/2001. Phần
mềm ược dùng ể thiết kế và mô phỏng dựa vào những khối có sẵn ể mô tả sự vận
hành của hệ thống, phần mềm có khả năng phân tích và tính toán các thông số của
hệ thống như dòng iện, dòng công suất tối ưu, ánh giá ổn ịnh của hệ thống,…
2. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP:
Etap là một phần mềm có khả năng tính toán và phân tích hệ thống iện tại thanh
cái của sơ ồ ơn tuyến, ngoài ra phần mềm còn cho biết dòng và áp tại bus hệ thống
và tại thanh cái, nhờ ó mà ta có thể kiểm soát, iều chỉnh hay sửa chữa hệ thống kịp
thời tránh những tổn thất áng tiếc xảy ra.
Ngoài ra phần mềm còn có một số ứng dụng khác như:
• Khảo sát và phân tích một hệ thống iện gồm lộ ơn hay lộ kép với nhiều
nguồn cung cấp khác nhau.
• Phân tích sự phân bố công suất trên hệ thống iện( HTĐ): sự phân bố tổn
thất công suất trên từng tuyến dây, dòng công suất trên từng tuyến dây, hệ số
công suất trên từng nhánh,…
• Phân tích chế dộ ngắn mạch của HTĐ gồm có: chế ộ ngắn mạch ối xứng
và chế ộ ngắn mạch không ối xứng. Trong ó:
o Ngắn mạch ối xứng: ngắn mạch bap ha
o Ngắn mạch không ối xứng: ngắn mạch hai pha, ngắn mạch hai pha
chạm ất, ngắn mạch một pha.
3. MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC CỦA ETAP
Etap 4.0 cũng giống như với những phần mềm khác là phần mềm ồ họa ầy ủ các
tính năng phân tích ổn ịnh hệ thống iện và Etap có thể chạy trong môi trường như:
Microsoft Window 98, NT, 4.0, 2000, Me và Window XP.
Đối với các hệ iều hành NT, 4.0, 2000 thì òi hỏi cung cấp mức ộ cao về ộ tin
cậy, sự bảo vệ và sự an toàn cho hệ thống khi ở giá trị tới hạn. Các hệ iều hành
trên thì chương trình có thể xây dựng mô hình xấp xỉ khoảng 500 Bus và có thể lớn hơn nữa.
Đối với các hệ iều hành Window 98 và Me cung cấp nền tảng tốt cho việc phân
tích hệ thống chỉ ở mức ộ vừa và nhỏ khoảng 100 Bus và chỉ dùng cho các ứng dụng phổ biến khác.
4. GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM ETAP: lOMoAR cPSD| 59994889
5. GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ AC - Bus - Máy biến áp: - Cable - Đường dây - Máy phát - Động cơ - Tải - Thiết bị bảo vệ
6. Cách nhập thông số các phần tử.
7. Tìm hiểu các modul chính của ETAP - Modul PBCS
- Modul tính toán ngắn mạch trong HTĐ 2 lOMoAR cPSD| 59994889
Bài 2(6t)
PHÂN BỐ CÔNG SUẤT 1. TỔNG QUAN Tìm hiểu bài toán PBCS
Tìm hiểu các phương pháp toán giải bài toán PBCS - Phương pháp Gauss-Seidel
- Phương pháp Newton-Raphson
- Phương pháp Fast-Decoupled
2. GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG ETAP12.6.0
3. ÁP DỤNG CHI TIẾT THÔNG QUA VÍ DỤ
Cho sơ ồ HTĐ như hình vẽ và các thông số trong bảng sau: lOMoAR cPSD| 59994889
Điện áp ịnh mức hệ thống là 230kV Hình 2.1 Sơ ồ HTĐ
Bảng 1:Thông số các nhánh Bus Bus R(Ω) X(Ω) 0,5B( 1) 1 2 15 46 1,55E-04 1 5 12 38 1,26E-04 2 4 10 30 1,00E-04 2 3 13 39 1,31E-04 4 5 11 34 1,13E-0.4 3 5 16 48 1,60E-04 3 6 15 46 1,55E-04 6 7 17 50 1,72E-04 5 7 13 39 1,31E-04
Bảng 2: Thông số các nút Bus Máy phát Phụ tải MW Mvar MW MVar 4 lOMoAR cPSD| 59994889 1 160 30 55 15 2 175 35 95 35 3 195 45 85 25 4 0 0 195 50 5 0 0 185 45 6 0 0 135 40 7 Nút cân bằng 75 20
 Bước 1: khởi ộng Etap, ặt tên và chọn các thông số
 Bước 2: Lấy các phần tử máy phát, bus, ường dây, phụ tải từ thanh
công cụ và kết nối thành sơ ồ ơn tuyến.
Lưu ý: Việc lấy các phần tử nên lấy theo thứ tự và ặt úng vị trí như hình ể
việc kết nối ược dễ dàng. Etap mặc ịnh cùng 1 phần tử thì phần tử lấy ầu tiên
có tên là 1 sau ó tăng dần (ví dụ: Gen1, Gen2,…)
 Bước 3: nhập thông số. Muốn nhập thông số cho phần tử nào ta nhấp ôi vào phần tử ó.
Phụ tải: vào trang Nameplate mục Rated kV nhập 230, mục Rating nhập
P,Q (ví dụ phụ tải 1: MW:55, Mvar:15). Mục Load Type: kéo hết thanh cuộn về bên phải.
Làm tương tự cho các tải còn lại. Hình2.3 Chỉnh tải
Lưu ý: Phần loading ứng với từng trường hợp Loading Category ở ví dụ này ta
chạy trường hợp Design 100%. Để chuyển ến phần tử cùng loại kế tiếp một cách nhanh
chóng ta chọn phần mũi tên ở cuối trang. Etap sẽ tự cập nhật iện áp ịnh mức của các
phần tử kết nối với phần tử ã ược nhập iện áp ịnh mức ( nếu qua MBA sẽ thông qua tỉ số biến áp).
Hình 2.4 Chuyển ổi giữa các tải
Máy phát: máy phát ở nút 7 là máy phát cân bằng. chọn Swing ở mục
Operation Mode, công suất ịnh mức có thể chọn có thể không. Máy phát 1,2,3 phát P, lOMoAR cPSD| 59994889
Q cụ thể ở mục Loading, công suất ịnh mức phải chọn lớn hơn công suất ở mục loading. Ví dụ máy phát 1.
Hình 2.5 Chỉnh tải
Đường dây: vì trong bài toán này thông số ường dây cho sẵn ở ơn vị Ω
nên ta vào trang Impedance chọn User-Defined (nhập thông số cho sẵn) chọn ơn vị là
Ohm nhập R-T1, R-T2, X, Y. Ở ây R-T1=R-T2=R(Ω), X(Ω), Y=B(M 1). Ví dụ nhánh 1-2
Hình 2.6 Thông số ường dây
Sau khi xây dựng sơ ồ ơn tuyến và nhập các thông số hệ thống ta ược kết quả như hình sau: 6 lOMoAR cPSD| 59994889
Hình 2.7 Sơ ồ HTĐ ược vẽ trên cửa số Etap
 Bước 4: Chạy mô phỏng Vào mục
ể chuyển từ cửa số thiết kế sang module phân bố công su ấ t, vào
( Edit Study Case) ể tùy ch ỉ nh cách tính phân b ố công su ấ t.
Ki ểm tra phương pháp Newton - Raphson: vào m ụ c (new Study Case)
ể t ạo 1 trườ ng h ợ p kh ả o sát m ới, ặt tên trườ ng h ợ p m ớ i ở m ụ c To, ch ọ n OK
Hình 2.8 T ạo 1 trườ ng h ợ p phân tích
Nhấp chuột vào mục chọn trường hợp khảo sát và chọn. Nhấp vào mục
cửa sổ tùy chọn hiện ra, vào trang info mục ID: ặt tên là newtonRaphs, mục Method
chọn phương pháp Newton-Raphson. Chọn OK
Để chạy kết quả phân bố công suất nhấp vào mục (Run) ta ược kết
quả trực tiếp trên sơ ồ như hình sau lOMoAR cPSD| 59994889
Hình 2.9 Kết quả phân tích trên sơ ồ
 Bước 5: Xem kết quả
Có thể thay ổi cách hiển thị kết quả trên sơ ồ và chọn các thông số cần
xem cũng như ơn vị hiển thị bằng cách nhấp vào mục
một cửa sổ hiện ra như hình
4.15 cho phép ta thay ổi cách xem kết quả. Thay ổi xong chọn OK.
Để khảo sát các phương pháp khác làm tương tự chỉ thay ổi ở mục Method
chọn phương pháp mà ta muốn khảo sát.
Etap còn hỗ trợ xem báo cáo rất chi tiết. Nhấp vào mục ể chọn dữ
liệu muốn xem và ịnh dạng
Chọn ịnh dạng file muốn in, các thông số cần in( các mục Complete, Input, Result, Summary). Nhấp OK. 8 lOMoAR cPSD| 59994889 Bài 3 (6t) lOMoAR cPSD| 59994889
PHÂN TÍCH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 1. TỔNG QUAN
Trong quá trình vận hành hệ thống iện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế ộ
làm việc không bình thường của các phần tử. Các sự cố thường là các dây dẫn pha
chạm nhau, chạm ất (trong hệ thống iện có trung tính nối ất) hoặc trạm dây trung
tính…Phần lớn các sự cố thường kèm theo hiện tượng dòng iện tăng khá cao và iện
áp giảm khá thấp. Các thiết bị có dòng iện tăng cao chạy qua có thể bị ốt nóng quá
mức cho phép và bị hư hỏng khi iện áp bị giảm thấp, dẫn tới việc gián oạn cung cấp
iện gây thiệt hại kinh tế, xế hội.
Muốn duy trì hoạt ộng bình thường của hệ thống ảm bảo việc cung cấp iện thì
phải có thiết bị bảo vệ tác ộng khi sự cố xảy ra. Các thiết bị bảo vệ phải ược phối
hợp nhịp nhàng, tác ộng úng, kịp thời giảm thiệt hại ở mức thấp nhất. Bài toán tính
toán ngắn mạch nhằm phục vụ cho việc cài ặt các thông số của thiết bị bảo vệ.
2. GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG TÍNH NGẮN MẠCH Ở ETAP 12.6.0:
Ở chức năng này Etap cung cấp chức năng tính ngắn mạch theo 2 tiêu chuẩn
ANSI và IEC và chức năng phân tích hồ quang iện khi ngắn mạch. Trong giới hạn tìm
hiểu này chỉ giới thiệu chức năng tính ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC. Hình 3.1 Trang Info
 Study Case: nhập tên tập tin ầu vào của tiêu ề ngắn mạch, ta có thể thay ổi tên
hoặc lấy tên mặc ịnh từ chương trình và tối a là 12 kí tự chữ và số.
 Transformer Tap: 2 phương pháp ược cung cấp từ Transformer offnominal: 10 lOMoAR cPSD| 59994889
• Adjust Base kV: là iện áp cơ bản tại Bus thì ược sử dụng số vòng của máy
biến áp, chế ộ làm việc ịnh mức của máy biến áp giống như làm việc ngoài chế ộ
bình thường cài ặt ở ầu ra.
• Use Nominal Tap: ịnh mức của máy biến áp thì ược sử dụng số
vòng của máy biến áp thay thế việc tính toán iện áp cơ bản của Bus, tất cả việc cài ặt
từ bên ngoài thì bỏ qua và iện kháng máy biến áp không thể iều chỉnh.
 Equip. Cable & Heater: là hộp thoại ược dành riêng cho cáp, nhóm lựa chọn
bao gồm iện kháng của thiết bị cáp và sự quá nhiệt ối với ộng cơ có mức iện áp trung
bình và mức iện áp thấp.
 Motor Contribution Based on: gồm 3 chế ộ ể chọn với các chế ộ của ộng cơ như:
• Motor Status: khi chọn biểu tượng trên thì tất cả ộng cơ chạy ở chế ộ
Continuous hoặc Intermittent thì sẽ kết hợp với dòng iện ngắn mạch của hệ thống.
Khi chọn biểu tượng Spare thì ộng cơ không tham gia vào ngắn mạch của hệ thống.
• Loading Category: khi chọn vào biểu tượng này thì tính toàn dòng iện ngắn
mạch có thể óng góp dòng iện ngắn mạch vào hệ thống khi tải khác không, khi tải
bằng không thì không tham gia vào dòng iện ngắn mạch của hệ thống.
• Both: là kết hợp của hai trường hợp trên.
 Bus Selection: là biểu tượng dùng ể hiển thị sự cố tại các Bus tùy thuộc vào
người thiết kế muốn hiển thị. Trang Standard: lOMoAR cPSD| 59994889
Hình 3.2 Trang Standard
 Short Circuit Current: hệ số nhân iện áp nguồn (trường hợp min là trường hợp
xét ến yếu tố tích cực ở sai số thiết bị, 2 trường hợp còn lại là xét ở tiêu cực của sai số thiết bị).
 Cmax for Z Adjustment: hiệu chỉnh tổng trở khi thay ổi iện áp so với ịnh mức
của thiết bị (máy biến áp, máy phát).
 Zero Sequence Mdl: xét ến iện dung của dây dẫn và tụ bù khi tính toán
(ưa vào trở kháng thứ tự không).
 Calculation Method: sử dụng tỷ số X/R trong 3 biện pháp khác nhau ể tính giá
trị biên dòng ngắn mạch ip ể kiểm tra thiết bị cắt ngắn mạch.
 Protective Device Duty: Đánh giá thiết bị cắt ngắn mạch.
 LV CB Breaking: chọn dòng ể ánh giá thiết bị cắt ngắn mạch. 12 lOMoAR cPSD| 59994889
Hình 3.3 Công cụ tính toán Ví dụ áp dụng: Mô
phỏng tính toán ngắn mạch cho hệ thống iện sau,dữ liệu của hệ thống ược cho trong
ơn vị tương ối trên cơ bản 100MVA như sau:
Máy phát: G1: 100MVA; 25kV; X1=X2= 0,2 ; X0 = 0,05
G2: 100MVA; 13,8kV; X1=X2= 0,2 ; X0 = 0,05 Máy biến áp:
T1: 100MVA; 25/230 kV; X1=X2= X0 = 0,05
T2: 100MVA; 13,8/230 kV; X1=X2= X0 = 0,05
Đường dây: TL12, TL13, TL23: 100MVA 230kV X1=X2= 0,1 ; X0 = 0,3 Phân tích các dạng NM: lOMoAR cPSD| 59994889 - Ngắn mạch 3 pha
- Ngắn mạch 1 pha chạm ất - Ngắn mạch 2 pha chạm nhau
- Ngắn mạch 2 pha chạm nhau chạm ất Xuất
kết quả và nhận xét kết quả. 14