Nghiên cứu quá điện áp trong trang trại điện gió khi xảy ra sét đánh

Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu sự lan truyền quá điện áp trong một trang trại điện gió (WFWind Farm) khi sét đánh vào một trong những WT và khi xảy ra sét đánh từ đường dây trên không nối lưới vào WF.

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG TRANG TRẠI ĐIỆN GIÓ KHI XẢY RA SÉT ĐÁNH Phùng Văn Hào (1), Dương Ngọc An (2), Hoàng Thị Tiến (2), Khương Thị Trang (3) (1) Sinh viên lớp ĐH Điện 7- K12 – Khoa điện - ĐHCNHN (2) Sinh viên lớp ĐH Điện – K13 – Khoa điện – ĐHCNHN (3) Sinh viên lớp ĐH Điện – K12 – Khoa điện – ĐHCNHN Tác giả: phungvanhao20111997@gmail.com Giáo viên hướng dẫn: TS Ninh Văn Nam TĨM TẮT Điện gió nguồn sét gây cao Bài báo trình lượng tái tạo ngày phát triển mạnh bày kết nghiên cứu lan truyền q mẽ Bên cạnh ưu điểm điện gió điện áp trang trại điện gió (WF- nhiều nhược điểm, Wind Farm) sét đánh vào yếu điểm lớn Tua bin gió (WT- WT xảy sét đánh từ đường Wind Turbine) hay bị sét đánh sét dây không nối lưới vào WF Kết mô đánh gây cố hư hỏng thiết bị làm gián thực chương trình đoạn phát điện Mặc dù, WT có độ điện từ EMTP/ATP kết hợp phần biện pháp bảo vệ chống sét cố mềm MATLAB Từ khóa: Tua bin gió, chống sét van, phần mềm EMTP 1.GIỚI THIỆU Theo nghiên cứu ngân hàng giới [1] Theo [3,4] cố sét gây thường xuyên rằng, Việt Nam (VN) nước có tiềm xảy mạch điện áp thấp, điều khiển gió lớn nước khu thông tin liên lạc chiếm 50% Sự cố vực Với 39% tổng diện tích VN khơng sét đánh trực tiếp vào WT ước tính có tốc độ gió trung bình hàng năm mà sét đánh từ đường dây không nối lớn m/s độ cao 65m tương đương với lưới lan truyền vào WF Hiện nay, tổng công suất 512 GW VN nằm khu WT trang bị thiết bị chống vực có mật độ giơng sét cao , mật độ sét sét, cánh WT lắp đặt đầu kim thu từ 1.4-14.9 lần/km2/năm nên số lần sét đánh sét, cịn phía sơ cấp thứ cấp máy biến áp vào WT lớn, theo số lần sét đánh vào lắp đặt chống sét van (CSV) để hạn WT tới 30 lần/năm chế điện áp [2] [3] 144 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN Khi sét đánh vào WT (hoặc đường dây đường dây không nối với WF để đánh không nối lưới từ WF lên lưới) xuất giá mức độ nguy hiểm điện áp (QĐA) QĐA sét nguy hiểm WF Sét đánh sét gây để làm sở đề xuất nghiên gây hỏng WT dẫn đến dừng vận hành máy cứu biện pháp giảm thiểu Trong báo này, phát điện gây cố nghiêm trọng Do đó, thành phần WT, máy biến áp (MBA) báo trình bày kết nghiên cứu CSV, hệ thống nối đất sử dụng mơ hình điện áp sét đánh vào WT sét đánh từ đề xuất [3,4,5] để mơ MƠ TẢ MƠ HÌNH 10mm, chơn sâu đất 0.8m Tổng Mô cho WF gồm hai WT giống trở sóng cột 122 Ω cánh 500 mơ tả hình Công suất WT Ω xác định theo thực nghiệm mô MW, cột WT cao 60m, cánh WT bán tả [4] kính 3m, WF nối với hệ thống lưới điện đường dây không dài 15km Mỗi WT sử dụng hệ thống nối đất thay điện trở chiều có trị số 10 Ω hệ thống nối đất WT nối với dẫn có bán kính Hình Một WF gồm WT KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN WT ảnh hưởng lớn tới trị số QĐA 3.1 Trường hợp sét đánh vào WT pha Kết mô QĐA pha A phía sơ Giả thiết sét đánh vào cánh WT1, kết sấp MBA1 sét đánh WT1 với trị số mơ sóng điện áp pha (pha Rtđ hình Từ kết cho thấy để hạn A) phía sơ cấp MBA1 sét đánh vào chế QĐA thực nối đất cho Rtđ WT1 với dòng điện sét 51 kA (1.2/50µs) WT có trị số nhỏ trình bày hình Kết mơ cho thấy phía sơ cấp MBA có điện áp lớn gần 35 kV gấp lần mức BIL (cấp 0,6 kV điện áp xung BILlớn =8 kV), khơng có biện pháp hạn chế gây hư hỏng cho thiết bị Ảnh hưởng trị số điện trở tiếp địa Hình Điện áp pha A phía sơ cấp MBA1 DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 145 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN Kết qủa mô cho thấy sét đánh vào đỉnh cột DCS vào dây pha đường dây khơng điện áp dây pha phía sơ cấp MBA1 MBA2 khơng đáng kể, cịn phía thứ cấp có trị số cao, để giảm QĐA sử Hình Trị số điện áp pha A phía sơ cấp MBA1 theo Rtđ dụng biện pháp đặt CSV phía thứ cấp sơ cấp MBA3 KẾT LUẬN Khi sét đánh vào WT tượng QĐA xuất WF lắp CSV Với cường độ dòng điện sét 51 kA, điện trở nối đất WT 10 Ω biên độ điện áp pha phía sơ cấp MBA1 MBA2 lớn gây Hình Điện áp pha A phía sơ cấp MBA1 sét đánh đỉnh cột đường dây không QĐA nên cần kết hợp biện pháp bảo vệ biện pháp giảm Rtđ WT Khi sét đánh vào đường dây không treo DCS điện áp pha WF Trường hợp sét đánh vào dây pha, dòng thấp mức BIL, để điện sét có trị số kA (1,2/50µs) điện áp đảm bảo an tồn với cú sét có phía sơ cấp MBA1 hình cường độ lớn nên lắp CSV cuối đoạn cáp nối với đường dây khơng Ngồi ra, để dễ thực phối hợp bảo vệ, đảm bảo an toàn cho phần tử, thiết bị WF nên thực nối đất WT có trị số nhỏ có thể, đồng thời nên sử Hình Điện áp pha A phía sơ cấp MBA1 sét đánh dây pha A đường dây không dụng hệ thống nối đất chung 146 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Viện lượng, Bổ sung quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến năm 2030, 2015 [2] Bộ xây dựng, Quy chuẩn xây dựng Việt Nam số liệu điều [4] M Abd_Elhady, Overvoltage Investigation of Wind Farm under Lightning Strokes, IET Conference on Renewable Power Generation, 2011 [5] Ninh Văn Nam, Nghiên cứu số giải pháp giảm cố kiện tự nhiên dùng xây dựng, 2008 [3] Nguyễn Quang Thuấn, Nghiên cứu điện áp sét sét cho đường dây truyền tải điện không luận án TS, ĐHBKHN, 2020 lưới điện có nguồn lượng tái tạo, luận án TS, ĐHBKHN, 2015 NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Phùng Văn Hào sinh năm 1997 sinh viên Thầy Ninh Văn Nam tốt nghiệp đại học lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 7-K12, khoa nhận Thạc sĩ Trường Đại học Bách Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội khoa Hà Nội vào năm 2001 2005 Khương Thị Trang sinh năm 1999 sinh Năm 2020 bảo vệ thành công luận án Tiến viên lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 1-K12, sĩ ngành kỹ thuật điện Trường Đại học khoa Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Bách khoa Hà Nội Hiện công tác Hà Nội Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Dương Ngọc An sinh năm 2000 sinh viên Hướng nghiên cứu chính: độ điện từ lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 3-K13, khoa lưới truyền tải điện, phối hợp cách Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội điện, hệ thống nối đất, điện áp bảo Hoàng Thị Tiến sinh năm 1999 sinh viên lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 3-K13, khoa vệ chống điện áp cho hệ thống điện, lượng gió, điện mặt trời Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 147 ... biên độ điện áp pha phía sơ cấp MBA1 MBA2 lớn gây Hình Điện áp pha A phía sơ cấp MBA1 sét đánh đỉnh cột đường dây không QĐA nên cần kết hợp biện pháp bảo vệ biện pháp giảm Rtđ WT Khi sét đánh vào... Power Generation, 2011 [5] Ninh Văn Nam, Nghiên cứu số giải pháp giảm cố kiện tự nhiên dùng xây dựng, 2008 [3] Nguyễn Quang Thuấn, Nghiên cứu điện áp sét sét cho đường dây truyền tải điện không... Trị số điện áp pha A phía sơ cấp MBA1 theo Rtđ dụng biện pháp đặt CSV phía thứ cấp sơ cấp MBA3 KẾT LUẬN Khi sét đánh vào WT tượng QĐA xuất WF lắp CSV Với cường độ dòng điện sét 51 kA, điện trở