Phan tich an toan phương thức nối dất

Phân tích an tồn đánh giá đặc điểm phương thức nối đất lưới điện 35kV Việt Nam 11/09/2008 14:42:17 Giới thiệu Lịch sử phát triển hệ thống điện nước giới thấy rằng, thời kỳ đầu, lưới điện vận hành với trung tính cách ly Sở dĩ giải pháp này từ đầu chấp nhận do: - Cấp điện áp trước thấp vấn đề chi phí cho cách điện lưới khơng quan tâm nhiều - Việc nối đất hay không nối đất, hay khơng nối đất trung tính, khơng ảnh hưởng đến khả truyền tải đường dây - Dòng cố pha, điện áp bước, điện áp tiếp xúc nhỏ Khi xảy cố chạm đất phần tử cho phép lưới điện tiếp tục vận hành thời gian khoảng thời gian người ta đủ để xác định điểm cố tách điểm cố khỏi lưới, làm tăng khả cung cấp điện cho hộ phụ tải Tuy nhiên, hạn chế lưới trung tính cách điện bắt đầu xuất với phát triển hệ thống điện quy mô lưới điện cấp điện áp Việc nghiên cứu ảnh hưởng chế độ nối đất trung tính lưới trung áp nhiều nước quan tâm Phù hợp với tính chất lưới điện, đặc điểm riêng nước mà nhiều nước có nghiên cứu cải tiến chế độ nối đất lưới trung áp cho phù hợp Hiện nay, lưới điện trung áp giới có phương thức nối đất: Trung tính cách ly, trung tính nối đất trực tiếp, nối đất qua cuộn dập hồ quang, nối đất qua tổng trở nhỏ Bài báo phân tích ưu nhược điểm phương thức nối đất lưới trung áp, tồn phương thức nối đất lưới 35kV Việt Nam Các phương thức nối đất lưới trung áp 2.1 Trung tính cách ly u điểm: Dịng cố pha, điện áp bước, điện áp tiếp xúc nhỏ, cho phép vận hành thời gian định cố chạm đất pha Nh ợc điểm: Mức cách điện thiết bị phải chịu điện áp dây, có khả gây áp nội hồ quang chập chờn, khó tìm điểm cố, việc thực bảo vệ có chọn lọc pha chạm đất phức tạp đặc biệt lưới 35kV cho phép làm việc IC ≤ 10A Hiện mạng trung tính cách ly sử dụng nước như: Italia, Nhật, Irceland Tại Việt Nam, lưới 6, 10 35kV sử dụng mạng trung tính cách đất 2.2 Mạng pha dây, trung tính nối đất trực tiếp u điểm: Tránh điện áp lớn mạng, cách điện thiết bị phải thiết kế với điện áp pha, dễ dàng phát dạng cố, bảo vệ rơ le đơn giản tin cậy Nh ợc điểm: Dòng ngắn mạch mạng lớn gây ảnh hưởng đến làm việc ổn định thiết bị, gây nhiễu đường dây thông tin gần, điện áp bước điện áp tiếp xúc lớn nên phải cắt đường dây có cố, sử dụng máy biến áp (MBA) công suất nhỏ pha mức cách điện thiết bị điện áp dây Mạng pha dây nối đất trạm nguồn sử dụng nước như: Anh, phần nước Úc, phần nhỏ lưới 15kV khu vực miền Trung nước ta 2.3 Mạng pha dây, trung tính nối đất trực tiếp u điểm: Tránh điện áp lớn mạng, cách điện thiết bị phải thiết kế với điện áp pha, dễ dàng phát dạng cố, bảo vệ rơ le đơn giản tin cậy, dễ dàng sử dụng MBA công suất nhỏ pha Nh ợc điểm: Dòng ngắn mạch mạng lớn gây ảnh hưởng đến làm việc ổn định thiết bị, gây nhiễu đường dây thông tin gần, điện áp bước điện áp tiếp xúc lớn nên phải cắt đường dây có cố, phải bảo quản nhiều tiếp địa dọc tuyến Mạng pha dây sử dụng nước như: Mỹ, Canada, phần nước Úc nơi có mật độ phụ tải nhỏ, bán kính cấp điện lớn Tại Việt Nam, lưới 15 kV,22 kV khu vực miền Trung miền Nam sử dụng mơ hình 2.4 Phương thức trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang u điểm: Dòng cố chạm đất pha, điện áp bước điện áp tiếp xúc nhỏ, cho phép vận hành thời gian định có cố chạm đất pha, có khả dập tắt nhanh cố chạm đất hồ quang Nh ợc điểm: Mức cách điện thiết bị phải lựa chọn điện áp dây, khó tìm cố, có khả gây áp nội tượng cộng hưởng, hệ thống điều khiển bảo vệ phức tạp Phương thức nước Đức, Thuỵ Sỹ, Liên Xô (cũ) sử dụng Tại Việt Nam, lưới điện 35kV số khu vực áp dụng phương thức 2.5 Phương thức trung tính nối đất qua tổng trở Phương thức nối đất qua tổng trở giải pháp dung hoà phương thức nối đất trực tiếp trung tính cách ly Nối đất qua tổng trở điện trở nhỏ điện kháng nhỏ u điểm: Dòng cố chạm đất pha, điện áp bước điện áp tiếp xúc mức độ vừa phải, giảm mức điện áp nội (nếu nối qua điện trở), giảm nhẹ yêu cầu điện trở nối đất, bảo vệ rơ le đơn giản, tin cậy Nh ợc điểm: Mức cách điện thiết bị phải lựa chọn điện áp dây, có khả gây qúa áp nội tượng cộng hưởng (nếu nối qua kháng), phải cắt đường dây có cố chạm đất, độ nhậy bảo vệ phụ thuộc vào chiều dài tuyến dây, công suất nhiệt thất thoát lớn (nếu nối qua điện trở) Phương thức nước Pháp, Tây Ban Nha sử dụng Tại Việt Nam, lưới điện 22kV TP Huế áp dụng phương thức Phương thức nối đất lưới trung áp 35kV Việt Nam Hiện lưới trung áp 35kV Việt Nam thường sử dụng phương pháp trung tính cách ly với đất trung tính qua cuộn dập hồ quang Những ưu nhược điểm phát sinh từ thực tế phương thức nối đất lưới trung áp 35kV Việt Nam sau: 3.1 Trung tính cách ly với đất: u điểm: Cấu hình trạm biến áp, đường dây đơn giản cuộn trung áp 35kV MBA nguồn có tổ đấu dây tam giác, điểm trung tính khơng cần đưa MBA Đường dây trung áp 35kV cần kéo dây pha, không cần kéo dây trung tính Thiết bị rơ le bảo vệ đơn giản Khi cố chạm đất cắt điện diện rộng (theo quy phạm vận hành bị cố chạm đất) phù hợp cho lưới 35kV cấp riêng cho trạm trung gian Nh ợc điểm: Nguy hiểm cho người súc vật đến gần chỗ chạm đất cố chạm đất chưa loại trừ Khi chạm đất, điện áp pha không bị cố tăng lên 1,73 lần, dẫn tới việc lựa chọn mức cách điện thiết bị điện áp dây Một số trường hợp phát triển thành cố pha chạm đất Nếu lưới trung áp có nhu cầu dùng trạm phân phối pha đường dây trung áp phải kéo pha, điện áp sơ cấp MBA điện áp dây Với lưới trung áp 35kV có chiều dài lớn, dòng điện dung chạm đất lớn (quá 10A) dễ sinh điện áp nội bộ, dễ làm cố lan rộng 3.2 Trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang u điểm: Dòng cố pha, điện áp bước điện áp tiếp xúc nhỏ Có khả dập tắt nhanh cố chạm đất hồ quang Khi cố chạm đất cắt điện diện rộng (theo quy phạm vận hành bị cố chạm đất) Nh ợc điểm: Khi lưới trung áp 35kV phát triển, dòng điện dung lớn, việc lựa chọn, thay đổi phương thức để chỉnh mức dòng điện cuộn kháng phức tạp, giá thành cuộn kháng đắt tốn diện tích mặt để lắp đặt Cuộn kháng dễ bị tải dẫn tới cháy cuộn kháng (do lựa chọn sai dòng điện cảm) Khi chạm đất, điện áp pha không bị cố tăng lên 1,73 lần, dẫn tới việc lựa chọn mức cách điện thiết bị điện áp dây, hệ thống bảo vệ điều khiển phức tạp Ngồi cịn có nguy bị điện áp nội tượng cộng hưởng Trong thời gian qua, xảy nhiều trường hợp, người súc vật đến gần chỗ chạm đất bị điện giật chết, cháy cuộn kháng Khi chạm đất, điện áp pha không cố tăng lên 1,73 lần, dễ phát triển thành cố pha chạm đất, lưới điện có cách điện Nhiều giải pháp đề xuất để khắc phục tình trạng như: Cơng ty Điện lực Hà Nội tự chế tạo loại rơ le cắt nhanh đường dây bị chạm đất Chế tạo MBA nguồn có cuộn dây trung áp kiểu phân chia (thành cuộn riêng rẽ), tách lưới trung áp thành mảng độc lập; Chuyển lưới trung áp từ chế độ trung tính cách ly sang chế độ trung tính nối đất trực tiếp; Dùng sứ VHD 45 thay sứ VHD 35 Các vấn đề đặt cần giải phương thức nối đất lưới 35 kV Nhìn chung giải pháp nêu xuất phát từ vấn đề đảm bảo vận hành an tồn, lại khơng phát huy ưu điểm mà đem lại như: hạn chế việc điện diện rộng, thiết bị bảo vệ rơ le đơn giản Mặt khác, khu vực miền núi phía Bắc mật độ phụ tải nhỏ nên nhu cầu xây dựng lưới trung áp pha lớn Trong thời gian qua thí điểm xây dựng lưới trung áp pha Tuyên Quang, nhiên đường dây trung áp phải kéo pha, điện áp sơ cấp MBA điện áp dây gây nên lãng phí vốn đầu tư Vấn đề phát triển tổng thể lưới trung áp 35kV cho đạt hiệu kinh tế lớn mà đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn kỹ thuật, an toàn vận hành phù hợp với điều kiện thực tế đặt như: lưới trung áp phát triển dẫn tới dịng điện dung cao, u cầu an tồn cung cấp điện, nhu cầu xây dựng lưới trung áp pha áp dụng tiến khoa học công nghệ việc quản lý vận hành lưới điện Nhìn chung, phát triển lưới điện vượt q mức tính tốn giới hạn ban đầu cần phải nghiên cứu giải pháp thay đổi phương thức nối đất, nâng cấp cải tạo thiết bị bảo vệ cho phù hợp với quy mô phát triển lưới điện nhằm phát huy ưu điểm hạn chế nhược điểm phương thức nối đất Tất giải pháp thay đổi, cải tạo cần nghiên cứu xem xét sở tiêu kinh tế – kỹ thuật nhằm phát triển lưới điện cho đáp ứng yêu cầu chất lượng cung cấp điện, cấp điện an toàn đạt hiệu kinh tế cao Theo TCĐL số 8/2008 ... phức tạp Phương thức nước Đức, Thuỵ Sỹ, Liên Xô (cũ) sử dụng Tại Việt Nam, lưới điện 35kV số khu vực áp dụng phương thức 2.5 Phương thức trung tính nối đất qua tổng trở Phương thức nối đất qua... áp dụng phương thức Phương thức nối đất lưới trung áp 35kV Việt Nam Hiện lưới trung áp 35kV Việt Nam thường sử dụng phương pháp trung tính cách ly với đất trung tính qua cuộn dập hồ quang Những... sang chế độ trung tính nối đất trực tiếp; Dùng sứ VHD 45 thay sứ VHD 35 Các vấn đề đặt cần giải phương thức nối đất lưới 35 kV Nhìn chung giải pháp nêu xuất phát từ vấn đề đảm bảo vận hành an