Phân tích ảnh hưởng các thông số khi chạm đất một pha trong mạng điện trung tính cách ly 6 kV ở các mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh

Bài viết Phân tích ảnh hưởng các thông số khi chạm đất một pha trong mạng điện trung tính cách ly 6 kV ở các mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh đề cập đến việc đánh giá sự ảnh hưởng của các điều kiện khác nhau đến sự cố chạm đất một pha xảy ra trong mạng điện mỏ 6 kV như góc pha, điện trở chạm đất và thời điểm xảy ra sự cố. Sự ảnh hưởng của các yếu tố này đến biên độ, thời gian tồn tại của quá trình quá độ được tác giả chứng minh khi sử dụng mô hình mô phỏng với công cụ MATLAB / Simulink.

CƠ KHÍ VÀ CƠ ĐIỆN MỎ NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CÁC THƠNG SỐ KHI CHẠM ĐẤT MỘT PHA TRONG MẠNG ĐIỆN TRUNG TÍNH CÁCH LY kV Ở CÁC MỎ LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH Hồ Việt Bun Trường Đại học Mỏ - Địa chất Email: hovietbun@gmail.com TÓM TẮT Bài báo đề cập đến việc đánh giá ảnh hưởng điều kiện khác đến cố chạm đất pha xảy mạng điện mỏ kV góc pha, điện trở chạm đất thời điểm xảy cố Sự ảnh hưởng yếu tố đến biên độ, thời gian tồn trình độ tác giả chứng minh sử dụng mơ hình mơ với cơng cụ MATLAB / Simulink Từ khóa: mạng điện mỏ, chạm đất pha, mô ĐẶT VẤN ĐỀ Chạm đất pha chiếm tỷ lệ từ 61÷85% cố mạng điện 6kV mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh [1,2] Để đánh giá mức độ ảnh hưởng điều kiện khác như: Góc pha, điện trở số khởi hành thời điểm xảy chạm đất tác động đến biên độ, thời gian tồn trình độ, ta sử dụng mơ hình mơ phầm mềm MATLAB/Simulink Nội dung nghiên cứu 2.1 Mạng 6kV mỏ than lộ thiên Quảng Ninh Mạng 6kV mỏ than lộ thiên Quảng Ninh có kết cấu hình tia bố trí dọc theo tầng công tác xuất phát từ trạm biến áp 35/6 kV Sơ đồ có kết cấu đơn giản thể linh hoạt đấu phụ tải vào mạng Do phụ tải mạng 6kV bố trí phân tán diện rộng, cơng suất H.1 Mơ hình mạng kV trung tính cách ly để xác định ảnh hưởng thông số thời điểm chạm đất pha 44 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI CƠ KHÍ VÀ CƠ ĐIỆN MỎ tiêu thụ phụ tải lớn nên mỏ chủ yếu sử dụng đường dây khơng có tiết diện đủ lớn để truyền tải điện Dựa sơ đồ thông số mạng ta xây dựng sơ đồ mơ mạng điện mỏ hình H.1 [2],[4] 2.2 Mô với điện trở chạm đất khác Khi đường dây bị phóng điện xảy chạm đất pha, điện trở nối đất có giá trị hàng chục chí hàng trăm Ơm (Ω) [3], điện trở chạm đất khác tạo trình độ điện áp khác Để nghiên cứu ảnh hưởng điện trở chạm đất khác đến trình độ điện áp, mơ hình mơ hệ thống điện có cố chạm đất pha xảy khoảng cách km tính từ đầu đường dây góc pha thời điểm chạm đất pha A 30° với thời gian bắt đầu cố 0,02s Mô độ với điện trở chạm đất 10Ω, 100Ω, 200Ω 400Ω dạng sóng độ điện áp đầu đường dây thể hình H.2 Qua hình trên, nhận thấy điện trở chạm đất nhỏ độ đối xứng lớn, dạng sóng thay đổi nghiêm trọng nhiều thời gian để chuyển sang trạng thái ổn định; Điện trở chạm đất lớn độ đối xứng nhỏ, dạng sóng thay đổi thời gian đạt trạng thái ổn định ngắn Như vậy, điện trở chạm đất có ảnh hưởng lớn đến q trình q độ trạng thái ổn định dạng sóng điện áp 2.3 Mơ với góc pha thời điểm chạm đất khác Để nghiên cứu ảnh hưởng đến trình độ điện áp pha chạm đất, ta đặt góc ban đầu khác nguồn điện áp ba pha góc pha ban đầu cố chạm đất pha khác a) Điện áp thời điểm chạm đất t=0,02s b) Góc pha chạm đất với α = 30° c) Điện áp thứ tự không H.2 Điện áp độ pha A với điện trở chạm đất khác CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 45 CƠ KHÍ VÀ CƠ ĐIỆN MỎ Trong mơ hình mơ với cố chạm đất pha đặt cách đầu đường dây đoạn 5km, điện trở chạm đất 10Ω thời gian bắt đầu cố 0,02s Các góc pha pha điện áp chạm đất là: 150, 450, 750 900 Các dạng sóng độ điện áp đầu đường dây thể hình H.3 Kết mơ cho ta thấy điện trở độ khoảng cách cố cố định, góc pha ban đầu cố tăng lên mức độ độ điện áp tăng lên Tuy nhiên, biên độ độ điện áp trạng thái ổn định không bị ảnh hưởng NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI 2.4 Mô với khoảng cách chạm đất khác Để đánh giá mức độ ảnh hưởng khoảng cách chạm đất, ta sử dụng mơ hình mơ với đường dây có chiều dài: 5, 25 45 km với điện trở chạm đất 100Ω, góc pha điện áp thời điểm chạm đất 300 thời điểm bắt đầu xảy cố 0,02s Dạng sóng độ điện áp đầu đường dây khoảng cách chạm đất khác thể hình H.4 a) Điện áp thời điểm chạm đất t=0,02s a) Điện áp thời điểm chạm đất t=0,02s b) Góc pha chạm đất α =300 b) Góc pha chạm đất α khác c) Điện áp thứ tự không H.3 Điện áp độ pha A với góc α thời điểm chạm đất khác 46 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 c) Điện áp thứ tự không H.4 Điện áp độ pha A với khoảng cách chạm đất khác NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI CƠ KHÍ VÀ CƠ ĐIỆN MỎ a) Điện áp thời điểm chạm đất t=0,02s b) Góc pha chạm đất α =300 c) Điện áp thứ tự không H.5 Điện áp độ pha A với số lượng khởi hành khác Kết mô cho thấy điện trở chạm đất góc pha thời điểm chạm đất khơng đổi, dạng sóng độ điện áp xảy chạm đất vị trí khác cho kết tương đối ổn định giống dạng sóng 2.5 Mô với số lượng khởi hành khác Để đánh giá ảnh hưởng số lượng khởi hành, ta tiến hành mơ với mạng có số khởi hành là: 1, với điện trở chạm đất 100Ω, góc pha điện áp thời điểm cố 300 thời điểm bắt đầu xảy cố 0,02s Dạng sóng độ điện áp đầu đường dây xảy chạm đất với số khởi hành khác thể hình H.5 Kết mơ cho thấy: Đối với mạng có nhiều khởi hành đặc tính q độ có điện áp nhiều nếp gấp biên độ độ lớn Do đó, số lượng khởi hành khác trước thời điểm chạm đất có ảnh hưởng lớn tới đặc tính độ điện áp khơng ảnh hưởng đến dạng sóng trạng thái ổn định KẾT LUẬN Kết mô cố chạm đất pha đặc tính độ điện áp pha chạm đất bị ảnh hưởng lớn điện trở chạm đất, góc pha thời điểm cố, khoảng cách cố số lượng khởi hành xảy cố: - Giá trị điện trở chạm đất tăng lên, trình độ điện áp có biên độ lớn thời gian độ kéo dài hơn; - Góc pha điện áp thời điểm chạm đất tăng lên mức độ độ điện áp tăng lên biên độ độ điện áp trạng thái ổn định không bị ảnh hưởng; - Khi xảy chạm đất khoảng cách khác trình độ điện áp tương đối ổn định giống dạng sóng bản; - Số lượng khởi hành trước thời điểm chạm đất có ảnh hưởng lớn tới đặc tính độ điện áp khơng ảnh hưởng đến dạng sóng trạng thái ổn định CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 47 CƠ KHÍ VÀ CƠ ĐIỆN MỎ NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Việt Bun, Nghiên cứu đánh giá trình độ điện áp xảy chạm đất pha mạng điện trung tính cách ly 6kV mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Mỏ toàn quốc lần thứ XXIV, 592-595, 2014 Hồ Việt Bun ( 2018), Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ nhạy rơle bảo vệ chạm đất pha mạng trung tính cách ly 6kV mỏ lộ thiên Quảng Ninh, Công nghiệp mỏ, 4, 66-68, 2018 Шабад М А (2007), Защита от однофазных замыканий на землю в сетях — 35 кВ, М.: НТФ “Энергопрогресс” Utegulov B B (2016), Development of mathematical models of digital protection devices from a single phase earth faults in networks with voltage – 10 kV (2nd Int Con on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing – ICIEAM) DOI:10.1109/ICIEAM.2016.7910979 (Chelyabinsk: IEEE Xplore Conf Proc.) ANALYZE THE INFLUENCE OF DIFFERENT CONDITIONS ON SINGLE-PHASE EARTH FAULTS OCCURRING IN THE kV MINE ELECTRIC NETWORK IN QUANG NINH Ho Viet Bun ABSTRACT The paper deals with the evaluation of the effects of different conditions on single-phase earth faults occurring in a kV mine electric network such as phase angle, fault resistance and the start time of the failure The influence of these factors on the amplitude and duration of the transition process is clarified by the author when using a simulation model with MATLAB / Simulink tools Keywords: mine electric network, single-phase earth faults, simulation Ngày nhận bài: 06/02/2021; Ngày gửi phản biện: 10/02/2021; Ngày nhận phản biện: 10/03/2021; Ngày chấp nhận đăng: 30/03/2021 Trách nhiệm pháp lý tác giả báo: Các tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm số liệu, nội dung công bố báo theo Luật Báo chí Việt Nam 48 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 ... Việt Bun, Nghiên cứu đánh giá trình độ điện áp xảy chạm đất pha mạng điện trung tính cách ly 6kV mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh, Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Mỏ toàn quốc lần thứ XXIV, 592-595,... 2018), Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ nhạy rơle bảo vệ chạm đất pha mạng trung tính cách ly 6kV mỏ lộ thiên Quảng Ninh, Công nghiệp mỏ, 4, 66 -68 , 2018 Шабад М А (2007), Защита от однофазных замыканий... khoảng cách chạm đất khác Để đánh giá mức độ ảnh hưởng khoảng cách chạm đất, ta sử dụng mơ hình mơ với đường dây có chiều dài: 5, 25 45 km với điện trở chạm đất 100Ω, góc pha điện áp thời điểm chạm