Nghiên cứu tính toán điện áp quá độ phục hồi lưới điện truyền tải - áp dụng đối với đường dây 500 kV Quảng Trạch - Dốc Sỏi

Bài viết Nghiên cứu tính toán điện áp quá độ phục hồi lưới điện truyền tải - áp dụng đối với đường dây 500 kV Quảng Trạch - Dốc Sỏi trình bày quá trình nghiên cứu và mô phỏng tính toán TRV cho máy cắt đường dây truyền tải 500 kV, áp dụng đối với phân đoạn Quảng Trạch - Dốc Sỏi.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ĐIỆN ÁP Q ĐỘ PHỤC HỒI LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI - ÁP DỤNG ĐỐI VỚI ĐƯỜNG DÂY 500 KV QUẢNG TRẠCH - DỐC SỎI Nguyễn Nhất Tùng Trường Đại học Thủy lợi, email: tungnn@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Hệ thống truyền tải điện phải chịu đựng điện áp mà nguyên nhân chủ yếu điện áp khí thao tác đóng cắt (bình thường/sự cố) vận hành Quá điện áp nguyên nhân thứ gọi điện áp nội Quá điện áp nội chia thành loại: điện áp tạm thời, dao động điện áp tần số công nghiệp bị nhiễu loạn, diễn khoảng thời gian dài; điện áp đóng/cắt thay đổi đột ngột trạng thái số phần tử hệ thống điện thường xuất thời gian ngắn [1], Bảng đột ngột dòng điện gây tượng điện áp cảm ứng, nguyên nhân sinh điện áp phục hồi (Transient Recovery Voltage - TRV), Hình Các ảnh hưởng giá trị TRV lâu dài gây ảnh hưởng đến tiếp điểm máy cắt, vượt giá trị chịu đựng xung đóng cắt máy cắt Hình Dạng sóng điện áp phục hồi Bảng Các dạng điện áp lưới điện [1] TT Khoảng tần Dạng sóng Loại điện áp số dao động 0,1 Hz kHz Dao động tần số thấp Quá điện áp tạm thời 50/60 Hz 20 kHz Sóng chậm Quá điện áp đóng cắt 10 kHz MHz Sóng nhanh Quá điện áp sét 100 kHz 50 MHz Sóng cực nhanh Quá điện áp phóng điện lặp lại Trong q trình hoạt động, máy cắt lưới điện truyền tải mở tiếp điểm (ngắt điện) làm xuất điện áp phục hồi gây nguy hiểm cho thiết bị hệ thống Tại thời điểm ngắt điện, gián đoạn Giá trị TRV phụ thuộc vào: dạng cố, vị trí cố, thời gian xuất cố đặc biệt cấu hình/cấu trúc vận hành hệ thống Do vậy, số trường hợp cố phải phân tích tính tốn Trong trường hợp tính tốn, việc mơ xác suất xuất ngẫu nhiên giá trị TRV cần xem xét để tìm giá trị xấu nhất, có giá trị cao Có hai thơng số quan trọng nghiên cứu TRV biên độ cực đại TRV tốc độ gia tăng điện áp phục hồi (Rate of Rise of Recovery Voltage - RRRV) suốt trình dao động điện áp Bài báo nghiên cứu phương pháp sử dụng phần mềm EMTP -RV để mô tính tốn TRV cho trường hợp máy cắt đường dây; từ đưa số giải pháp nhằm làm giảm giá trị TRV nguy hại đến lưới điện Đối tượng áp dụng báo đường dây 500 kV Quảng Trạch - Dốc Sỏi 285 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp luận tính tốn TRV cho máy cắt đường dây Thời điểm xuất cố ngẫu nhiên, thời gian máy cắt thực cắt khơng xác định xác, đó, mơ phân bố xác suất với 100 lần tính tốn ứng với thời điểm thực để tính tốn TRV Đối với đường dây 500 kV, 02 mơ hình thường xem xét để xác định điểm tính tốn ngắn mạch [2, 3,4], Hình Trong đó, với đường dây có tụ bù dọc, Hình 2a, đường dây truyền tải chia làm 06 điểm tính ngắn mạch; tương ứng 04 điểm với đường dây khơng có tụ bù dọc, Hình 2b D1 D2 N N Trong đó: TC thời điểm cố: 15ms; 3 khoảng phân bố: 10ms Đối với ngắn mạch pha, ngắn mạch pha lúc xem xét Thời điểm mở máy cắt xác định sau: Thời điểm mở pha (giả sử pha a) phân bố theo luật chuẩn sau: Luật phân bố luật chuẩn: TC  50  3 Khoảng phân bố TC+50±10 ms Trong đó: 3 khoảng phân bố: 10ms - Thời điểm mở pha (pha b pha c) phân bố theo luật Gaussian sau:  Luật phân bố: Ta  3  Khoảng phân bố: Ta±1.667 ms  Trong 3 khoảng phân bố bằng: 1.667 ms Khi tính tốn, xác suất để xảy cố thời điểm chu kỳ tần số công nghiệp (50Hz) Do đó, phân bố xác suất thời điểm cố phân bố chuẩn khoảng thời gian chu kỳ: 1000 3    10ms 50 a) Các vị trí tính ngắn mạch đường dây có tụ bù dọc (1) Tương tư vậy, thời điểm mở pha máy cắt (khi khơng có thiết bị lựa chọn thời điểm cắt) có xác suất xảy thời điểm khoảng thời gian chu kỳ tần số công nghiệp Phân bố xác suất thời điểm mở pha máy cắt là: TC  50  10 ms b) Các vị trí tính ngắn mạch - đường dây khơng có tụ bù dọc Hình Các vị trí tính tốn ngắn mạch xác định TRV Tuy nhiên, theo kinh nghiệm tính toán, giá trị TRV thường xuất lớn cố đầu đường dây; đặc biệt với 02 loại ngắn mạch: ngắn mạch pha ngắn mạch pha không chạm đất [5] 2.2 Phân bố xác suất thời điểm cố thời điểm mở máy cắt [] a Thời điểm cố phân bố xác suất sau: Luật phân bố luật chuẩn: TC  3 Khoảng phân bố: 15±10 ms Đối với pha lại, theo tiêu chuẩn [1] việc vận hành mở máy cắt sau: khơng có u cầu đặc biệt, thời gian lệch lớn pha trình vận hành mở không vượt 1/6 chu kỳ tần số Tức khoảng phân bố bằng: 1 1000 3     1, 667 ms 50 (2) 1, 667    0,556ms b) Lựa chọn giá trị TRV Trên sở khuyến cáo báo cáo “Tính tốn giá trị điện áp phục hồi máy cắt 500kV” Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia phê duyệt [6], chấp nhận rủi ro 286 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 5% 100 lần tính tốn giá trị TRV (TRV95% - lựa chọn giá trị lớn thứ 100 lần tính tốn) Các mô ngắn mạch trường hợp khác thực cho thấy, Bảng 2, giá trị TRV lớn 1,76pu, nằm giá trị cho phép theo tiêu chuẩn [1] TÍNH TỐN ĐƯỜNG DÂY 500 KV QUẢNG TRẠCH- DỐC SỎI 3.1 Mơ hình mơ Đường dây 500 kV Quảng Trạch - Dốc Sỏi chiều dài 500 km, đường dây mạch kép, sử dụng loại dây dẫn 4ACSR330/43, với 02 lần đảo pha hồn tồn Mơ hình đường dây FDLine (Frequency Dependent Line), phụ tải tập trung hai đầu, sử dụng phần tử Load-low Bus, đưa vào mô phần mềm EMTP-RV, Hình Các tụ bù dọc, kháng bù ngang, chống sét van mô dựa phần tử phi tuyến ZnO Hình Mơ đường dây 500 kV Quảng Trạch - Dốc Sỏi 3.2 Kết mô Kết mô TRV RRRV máy cắt trường hợp đóng đường dây khơng tải thể Hình ABSBAR 0.9 DEV2/TRV1a_pu@control_max@1 0.8 DEV2/TRV1b_pu@control_max@1 DEV2/TRV1c_pu@control_max@1 0.7 0.6 y 0.5 0.4 0.3 min: max: 0.78863 0.2 min: 0.24511 max: 0.81294 0.1 min: 0.18022 max: 0.81119 20 40 60 Simulation number 80 100 120 ABSBAR 0.4 DEV2/RRRV1a@control_max@1 0.35 DEV2/RRRV1b@control_max@1 DEV2/RRRV1c@control_max@1 0.3 y 0.25 0.2 0.15 min: max: 0.35717 0.1 min: 0.32053 max: 0.35952 0.05 min: 0.34437 max: 0.35589 20 40 60 Simulation number 80 100 120 Hình TRV (a) RRRV (b) đóng máy cắt Quảng Trạch - chế độ không tải Bảng Kết tính tốn TRV RRRV trường hợp đóng máy cắt TBA Phụ tải 100% 75% Đầu phía Dốc Sỏi Quảng Trạch Dốc Sỏi Quảng Trạch Giá trị lớn TRV RRRV Điện áp (pu) (kV/μs) (kV) 1.7604 0.5657 737.5 0.8129 0.3595 1.6305 0.5379 0.8031 0.3436 KẾT LUẬN Bài báo trình bày trình nghiên cứu mơ tính tốn TRV cho máy cắt đường dây truyền tải 500 kV, áp dụng phân đoạn Quảng Trạch - Dốc Sỏi Kết cho thấy giá trị TRV phạm vi cho phép tiêu chuẩn IEC liên quan Tuy nhiên, tính tốn nhất, cịn nhiều tính tốn liên quan, lựa chọn điện trở đóng máy cắt…, để đánh giá tổng quan vấn đề TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IEC 62271-100:2021: High-voltage switchgear and control-gear - Part 100: Alternatingcurrent circuit-breakers [2] Nguyễn Hồng Anh, “Nghiên cứu điện áp phục hồi hệ thống điện Việt Nam”, Báo khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng [3] Lê Cao Quyền, Trần Quốc Tuấn, Lâm Du Sơn, Nguyễn Hồng Anh (2007), “Nghiên cứu trình độ điện từ hệ thống điện 500kV Việt Nam”, Báo khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng [4] Nghiên cứu biện pháp giảm điện áp phục hồi đường dây 500 kV Đà NẵngThạnh Mỹ - Pleiku, Tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng - số (39).2010 [5] Cty cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 1, “TRV-Report Methodology”, 2010 [6] EVN, “Báo cáo tính tốn giá trị điện áp phục hồi máy cắt 500 kV” 287 ... chuẩn [1] TÍNH TỐN ĐƯỜNG DÂY 500 KV QUẢNG TRẠCH- DỐC SỎI 3.1 Mơ hình mơ Đường dây 500 kV Quảng Trạch - Dốc Sỏi chiều dài 500 km, đường dây mạch kép, sử dụng loại dây dẫn 4ACSR330/43, với 02 lần... (2007), ? ?Nghiên cứu trình độ điện từ hệ thống điện 50 0kV Việt Nam”, Báo khoa học công nghệ, Đại học Đà Nẵng [4] Nghiên cứu biện pháp giảm điện áp phục hồi đường dây 500 kV Đà NẵngThạnh Mỹ - Pleiku,... cắt Quảng Trạch - chế độ không tải Bảng Kết tính tốn TRV RRRV trường hợp đóng máy cắt TBA Phụ tải 100% 75% Đầu phía Dốc Sỏi Quảng Trạch Dốc Sỏi Quảng Trạch Giá trị lớn TRV RRRV Điện áp (pu) (kV/ μs)