Nghiên cứu ứng dụng các tiêu chuẩn nối đất an toàn và phương thức nối đất trung tính qua tổng trở nhỏ để giảm nhẹ yêu cầu điện trở nối đất cho trạm biến áp 110/(35)/22k ở Việt Nam

Nghiên cứu ứng dụng các tiêu chuẩn nối đất an toàn và phương thức nối đất trung tính qua tổng trở nhỏ để giảm nhẹ yêu cầu điện trở nối đất cho trạm biến áp 110/(35)/22k ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN LƯƠNG MÍNH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC TIÊU CHUẨN NỐI ĐẤT

AN TOÀN VÀ PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT TRUNG TÍNH QUA TỔNG TRỞ NHỎ ĐỂ GIẢM NHẸ YÊU CẦU ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/(35)/22kV Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

Mã số: 62 52 50 05

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

ĐÀ NẴNG - 2009

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

tính qua tổng trở nhỏ để khắc phục khó khăn về nối đất cho các trạm

biến áp 35/22kV”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Các trường Đại học Kỹ thuật, (50/2005), tr 21-25

TS Trần Vinh Tịnh

“Trang bị nối đất cho trạm biến áp theo các tiêu chuẩn TCVN

4756:1989, IEEE std.80 và IEC 479-1”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Các trường Đại học Kỹ thuật, (58/2006), tr 1-5

Phản biện 2: TSKH Trần Kỳ Phúc

Phản biện 3: TS Trần Văn Tớp

3 Trần Vinh Tịnh, Nguyễn Lương Mính (2008), “Tính chọn điện

cực nối đất và các giải pháp giảm điện trở của trang bị nối đất”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, (29/2008), tr 26-32

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp

4 Trần Vinh Tịnh, Nguyễn Lương Mính (2009), “Quá điện áp và quá dòng điện khi ngắn mạch một pha trong lưới điện phân phối

22kV” Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Các trường Đại học Kỹ thuật, (69/2009), tr 11-15

vào hồi 08 giờ, ngày 07 tháng 01 năm 2010

Có thể tìm đọc luận án tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu Đại học Đà Nẵng

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Quốc gia

MỞ ĐẦU

thực hiện nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV có công suất lớn đảm

bảo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, ngay khi ρ > 500Ω.m Luận án đã thiết

kế TBNÐ cho các loại TBA 110/(35)/22kV khác nhau, có thể sử

dụng kết quả này (Phụ lục 3 ÷ 26) vào thực tế sản xuất

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành ở Việt Nam, điện trở nối đất (Rđ) của TBA 110/(35)/22kV phải đạt yêu cầu Rđ ≤ 0,5Ω

5 Qua tính toán và mô phỏng bằng chương trình PSS/ADEPT

cho các lưới điện trong khu vực (Huế và Tam Kỳ), luận án đề xuất áp

XN = 27Ω) cho LÐPP 22kV Việt Nam để giải quyết dứt điểm vấn đề

nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV Cũng nhờ đó mà điện trở nối

đất tại các TBA 22/0,4kV được phép tăng đến 32Ω, đồng thời sẽ

thuận lợi hơn cho việc chọn lựa TBÐ, cáp ngầm

Luận án đã tính toán chi phí nối đất cho TBA 110/(35)/22kV khi

áp dụng giải pháp đề xuất nêu trên sẽ tiết kiệm được (13,4 ÷ 25,8)%

vốn đầu tư TBNÐ so với phương thức NÐTT

LÐPP 22kV ở nước ta hiện nay có nhiều thuận lợi cho việc

chuyển sang NÐQTTN Khi đó, các loại TBÐ, cáp điện, cách điện

đường dây và thiết bị BVRL không nhất thiết phải thay mới, chỉ cần

hoán đổi, thay thế một số chống sét van và khống chế phụ tải các pha

không lệch quá 15% Chi phí để cải tạo lưới điện hiện tại sang

NÐQTTN còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng không lớn và hoàn

toàn chấp nhận được

Giải pháp được đề xuất có thể áp dụng đại trà, nhưng để đạt được

hiệu quả kinh tế cao nhất, cần phân đoạn thực hiện theo từng bước

phù hợp Ưu tiên thực hiện cho các TBA 110/(35)/22kV không đạt

yêu cầu về điện trở nối đất hoặc lưới điện có dòng điện NMMP cao

Tiếp tục thực hiện cho các khu vực khác khi có nhu cầu kết nối với

lưới điện đã có trung tính NÐQTTN hoặc các khu vực cần xây dựng

mới lưới điện

2 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

đang vận hành ở Miền Trung – năm 2008

Thực t , yêu cầu này rất khó thực

Trung cho thấy (hình 1) có đến

> 0,5Ω Điều này tìm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn khi có sự cố chạm đất Sự phát triển nhanh chóng của LÐPP 22kV đòi hỏi phải nghiên cứu, sớm có biện pháp giải quyết tồn tại này

ế đượ

Mục đích của luận án là tìm biện pháp giải quyết tồn tại về nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV ở Việt Nam mà vẫn đảm bảo tính kế thừa và phát triển theo xu hướng tiên tiến cho LÐPP 22kV Phạm vi nghiên cứu bao gồm các vấn đề về nối đất cho TBA, các tiêu chuẩn

kỹ thuật, phương thức nối đất trung tính… Nội dung của luận án mang tính đặc thù của lưới điện Việt Nam, kết quả nghiên cứu chưa công bố ở các tài liệu khoa học trước đó

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI

a Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Hệ thống hoá các yêu cầu,

công nghệ, phương pháp thiết kế nối đất cho TBA và đặc điểm của LÐPP 22kV Việt Nam; Đề xuất giải pháp nối đất giảm nhẹ hơn so với TCVN 4756 nhưng vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

b Những đóng góp mới của luận án: Cung cấp số liệu khảo sát,

phân tích, đánh giá các tiêu chuẩn NĐAT để làm sáng tỏ những bất

cập của TCVN 4756 so với IEEE std.80 Đề xuất giải pháp khả thi về

kinh tế - kỹ thuật để giải quyết vấn đề nối đất cho TBA

110/(35)/22kV: áp dụng tiêu chuẩn IEEE std.80 kết hợp với sử dụng

phương thức NÐQTTN (27÷30Ω) cho LÐPP 22kV Kết quả tính

toán, mô phỏng của luận án có thể áp dụng vào thực tế sản xuất

4 Trong công tác thiết kế và thi công TBNÐ, việc thiết lập hình dáng lưới nối đất hay cách thức bố trí điện cực có ảnh hưởng rất quan trọng đến hiệu quả tản dòng điện vào đất, phân bố điện thế và giá thành xây dựng Những sai sót trong việc chọn lựa, bố trí điện cực nối đất không chỉ làm tăng chi phí đầu tư, không phát huy hiệu quả của TBNÐ mà đôi khi còn gây tác dụng ngược đến toàn bộ hệ thống TBNÐ (tăng giá trị điện trở tản, gây phóng điện ngược…) Cho đến nay, việc bố trí điện cực nối đất theo kiểu hổn hợp (cọc, thanh) vẫn là giải pháp tốt nhất để đạt được mục đích vừa giảm giá trị điện trở vừa phân bố thế hợp lý

4 BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN

Nội dung chính gồm 5 chương, phần mở đầu và kết luận chung:

Chương 1: Tổng quan về nối đất cho TBA và yêu cầu nối đất an

lớn nhất (I Chương 2: Quá điện áp và quá dòng điện khi ngắn mạch một pha

trên LÐPP 22kV ở Việt Nam

trên mặt đất Giá trị của Iđ phụ thuộc vào dòng điện sự cố chạm đất, chế độ làm việc của điểm trung tính, vị trí điểm chạm đất và đặc điểm của lưới điện Kết quả nghiên cứu của luận án cho lưới điện Miền Trung (theo Tổng sơ đồ VI - giai đoạn 2000 ÷ 2025) xác định dòng điện tản lớn nhất I

Chương 3: Nối đất trung tính qua tổng trở nhỏ để tăng điện trở nối

đất cho TBA 110/(35)/22kV

Chương 4: Các giải pháp công nghệ về nối đất và phương pháp

để thiết kế TBNÐ cho các TBA 110/(35)/22kV trong khu vực Chương 5: Ứng dụng nối đất trung tính qua tổng trở nhỏ vào

của TBNÐ Luận án đã phân tích và cho thấy, để thiết kế TBNÐ đạt yêu cầu TCVN 4756 (R

đ ≤ 0,5Ω) phải cần diện tích lưới nối đất và khối lượng điện cực khá lớn, nên chỉ thích hợp với nơi có ρ ≤ 100Ω.m Phương pháp thiết kế theo điện áp tính toán (của IEEE std.80) cho phép thực hiện TBNÐ thuận lợi hơn, ngay cả nơi có ρ đến 500Ω.m Giải pháp NÐQTTN kết hợp với phương pháp thiết kế theo điện áp tính toán sẽ giúp dễ dàng khống chế điện áp tiếp xúc và điện áp bước trong giới hạn an toàn Nhờ đó, giảm được khoảng 50% diện tích lưới nối đất và khối lượng điện cực so với NÐTT, dễ dàng

VÀ YÊU CẦU NỐI ĐẤT AN TOÀN THEO CÁC

TIÊU CHUẨN TCVN 4756, IEEE std.80 VÀ IEC 479-1

1.1 TỔNG QUAN VỀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP

1.1.1 Khái niệm chung về nối đất cho TBA:

1.1.2 Nối đất an toàn cho TBA: là nối vỏ các TBĐ của TBA vào

TBNĐ để đảm bảo an toàn cho con người khi chạm điện gián tiếp

1.1.2.1 Điện áp tiếp xúc (U tx )

1.1.2.2 Điện áp bước (U b )

1.1.2.4 Yêu cầu về nối đất an toàn: đảm bảo cho điện áp trên cơ

thể người khi chạm điện gián tiếp nhỏ hơn giới hạn chịu đựng được

Phương thức NÐQTTN được xem là dạng biến thể của NÐTT,

nhờ hạn chế được dòng điện sự cố chạm đất nên cho phép tăng giá trị

điện trở của TBNĐ Với đặc điểm hiện có của LÐPP 22kV ở nước ta

(phần lớn không đạt “nối đất hiệu quả”), cần chủ động chuyển đổi

phương thức làm việc của trung tính sang NÐQTTN để hạn chế dòng

điện NMMP, tạo thuận lợi để giải quyết vấn đề nối đất

1.1.3 Nối đất làm việc cho TBA: là nối đất trung tính MBA để

tạo lập chế độ làm việc nhất định cho lưới điện

1.1.4 Nối đất chống sét cho TBA: là nối các kim thu sét, chống

sét van với TBNÐ để tản dòng điện sét, giảm quá điện áp khí quyển Theo TCXD 46:2007, NĐCS cho công trình điện phải đạt yêu cầu:

3 Luận án đã tính được, khi trung tính của LÐPP 22kV được nối

sẽ bị khống chế ở mức nhỏ hơn 950A Đồng thời, kết hợp với việc áp

dụng tiêu chuẩn IEEE std.80 sẽ cho phép điện trở nối đất của TBA

110/(35)/22kV tăng đến 1,5Ω mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về

NÐAT, NĐLV và NĐCS Đây là cơ sở khả thi để giải quyết vấn đề

nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV ở Việt Nam hiện nay Kết quả

tính toán với lưới điện 22kV có cấu trúc hình tia hoặc mạch vòng vận

hành hở cũng cho thấy, vẫn có thể sử dụng bảo vệ quá dòng điện

TTK đơn giản để chống chạm đất một pha kể cả tình huống chạm đất

qua điện trở trung gian (90 ÷ 100)Ω trong lưới điện NÐQTTN

1.1.5 Các kiểu nối đất cho TBA 1.2 NĐAT THEO TCVN 4756, IEEE std.80, IEC 479-1 1.2.1 Yêu cầu nối đất an toàn theo TCVN 4756: chủ yếu theo

điều kiện Rđ ≤ 0,5Ω mà không xét đến đặc điểm của TBA

1.2.2 Yêu cầu NĐAT theo IEEE std.80 và IEC 479-1: chủ yếu

theo yêu cầu về điện áp nguy hiểm với con người (Utxcp, Ubcp)

1.3 ĐÁNH GIÁ NĐAT Ở CÁC TBA 110/(35)/22kV

có Rđ = 0,5Ω (đạt TCVN 4756) Kết quả thể hiện ở hình 1.12

Việc chủ động lắp đặt thêm tổng trở trung tính ở các TBA

110/(35)/22kV sẽ cải thiện đáng kể chỉ tiêu điện áp tiếp xúc và điện

áp bước, tăng cường an toàn cho con người Tuy nhiên, trong trường

hợp có sự cố chạm đất thì điện áp điểm trung tính tăng lên, nên cách

điện của hệ thống cũng sẽ tăng (yêu cầu theo mức điện áp dây) Chế

độ vận hành không đối xứng sẽ gây điện áp rơi trên tổng trở nối đất

làm tăng độ di trung điểm trung tính và tổn thất điện năng Tuy vậy,

các vấn đề mới phát sinh này không phải là trở ngại lớn khi áp dụng

phương thức NĐQTTN vào LÐPP 22kV hiện có của Việt Nam

Hình 1.12 Điện áp tiếp xúc của TBA 110/(35)/22kV – 25(40)MVA

a Trường hợp NÐTT và không xét đến lớp đá dăm (hình 1.12.a):

Utx có thể rất lớn và không đạt IEEE std.80, IEC 479-1 kể cả TCVN

4756 Utx phụ thuộc rất mạnh vào công suất trong khi Utxcp theo

TCVN 4756 lại hoàn toàn độc lập với sơ đồ và công suất TBA

toàn TBNÐ ở nước ta được đánh giá theo TCVN 4756, chủ yếu dựa vào giá trị điện trở nối đất mà không phân biệt đặc điểm, quy mô của

trường hợp không đáp ứng chỉ tiêu điện áp tiếp xúc Nhìn chung TCVN 4756 còn bất cập, chưa theo kịp sự phát triển lưới điện, việc

áp dụng tiêu chuẩn trong thực tế còn nhiều khó khăn, nên tồn tại nhiều TBA 110/(35)/22kV không đạt yêu cầu R

với hình 1.12.a TCVN 4756 không xét đến ảnh hưởng của lớp đá

dăm nên Utxcp vẫn không thay đổi Nhờ có RN = 30Ω mà Utx giảm đi,

đường (1) và (2) gần trùng nhau, dịch xuống dưới so với hình 1.12.a

TBA hoàn toàn thỏa mãn IEEE std.80 và IEC 479-1

đ ≤ 0,5Ω

Theo tiêu chuẩn IEEE std.80, NÐAT của TBA được đánh giá chủ yếu theo chỉ tiêu điện áp tiếp xúc và điện áp bước Điểm ưu việt của tiêu chuẩn này là có xét đến công suất, điều kiện tự nhiên và các đặc điểm riêng của TBA, nên dễ tìm được biện pháp chế ngự điện áp tiếp xúc và điện áp bước của TBNÐ trong giới hạn an toàn, ngay khi TBNÐ có R

Ví dụ 1.2: Đánh giá NÐAT cho các TBA 110/35/22kV ở Miền

Trung theo IEEE std.80 Kết quả cho thấy, TCVN 4756 và IEEE

std.80 đánh giá TBNÐ rất khác nhau, nên khả năng đảm bảo an toàn

của TBNÐ không chỉ phụ thuộc vào mỗi tiêu chí Rđ:

đ > 0,5Ω Đây là vấn đề rất đáng quan tâm để nghiên cứu

áp dụng tiêu chuẩn IEEE std.80 vào thực tế Việt Nam, góp phần giải quyết việc nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV

TBA Phù Mỹ

(110/35/22kV-2x25MVA)

Đạt TCVN 4756

U ô.max = 1588V > U txcp(50) = 646V

U b.max = 1233V < U bcp(50) = 2090V

Không đạt IEEE std.80

TBA Phong Điền

(110/35/22kV-2x25MVA)

Không đạt TCVN 4756

U ô.max = 425V < U txc(50) = 594V

U b.max = 224V < U bcp(50) = 1883V

Đạt IEEE std.80

TBA Diên Sanh

(110/35/22kV-2x25MVA)

Không đạt TCVN 4756

U ô.max = 1304V > U txcp(50) = 627V

U b.max = 799V < U bcp(50) = 2014V

Không đạt IEEE std.80

2 Phương thức trung tính NÐTT tỏ ra có hiệu quả đối với LÐPP 22kV ở chi phí đầu tư thấp và vận hành đơn giản Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của lưới điện cùng với những nhược điểm cố hữu của nó (suất sự cố cao, dòng điện NMMP lớn…) sẽ có thể là nguy cơ không đáp ứng nhu cầu cung cấp điện an toàn cho xã hội Đặc tính của chế độ nối đất trung tính không chỉ phụ thuộc vào việc nối đất tại trung tính MBA mà còn phụ thuộc vào hệ thống đường dẫn Điều này được thể hiện rõ qua kết quả nghiên cứu của luận án Mặc dù LÐPP 22kV Miền Trung có trung tính NÐTT nhưng do tính chất đường dẫn nên phần lớn lưới điện không đạt yêu cầu “nối đất hiệu quả”, rất nhiều nút mang đặc điểm của phương thức NÐQTTN Dòng điện NMMP có thể tăng cao đến 95% I

1.4 THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG ÁP DỤNG TIÊU

CHUẨN KỸ THUẬT NỐI ĐẤT CHO LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM

1.4.1 Thực trạng việc áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật nối đất ở

Việt Nam: Thực tế, yêu cầu về giá trị Rđ luôn được chú trọng còn

những yếu tố khác có ảnh hưởng đến điện áp tác động lên con người

(Utx, Ub) lại không được xem xét đầy đủ Nhìn chung, TCVN 4756 là

khó thực hiện được so với điều kiện thực tế, nên còn nhiều TBA

N(3) và hệ số quá điện áp khi

4756 là lưới điện “nối đất hiệu quả” nhưng phần lớn LĐPP 22kV ở nước ta có tính chất của NÐQTTN, nên việc áp dụng còn bất cập

Bảng 5.8 So sánh chi phí của các phương án

tính NÐQTTN để giải quyết các vấn đề nối đất cho TBA ở Việt Nam: Vấn đề nối đất của TBA 110/(35)/22kV cần phải giải quyết

trên cơ sở đảm bảo kế thừa và đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai Áp dụng IEEE std.80, đồng thời có biện pháp hạn chế dòng điện NMMP có thể là giải pháp khả thi để giải quyết vấn đề nối đất cho TBA 110/(35)/22kV ở Việt Nam như mục tiêu đã đề ra

Tổng cộng 1.221.701.000 415.390.000

Bảng 5.8 cho thấy, chi phí cải tạo phương thức nối đất cho TBA

bằng GEM, nhưng không quá lớn và hoàn toàn chấp nhận được

5.5 KẾT LUẬN

1.5 KẾT LUẬN

LÐPP 22kV ở nước ta có đặc điểm thuận lợi cho việc chuyển đổi

sang phương thức NÐQTTN Khi đó, các loại TBÐ, cáp điện, cách

điện đường dây và thiết bị BVRL không nhất thiết phải thay mới

ngoại trừ một số chống sét van có U

TBNÐ ở TBA nhằm mục đích đảm bảo điều kiện an toàn, làm việc, chống sét, trong đó NÐAT có yêu cầu khắt khe nhất

Tiêu chuẩn TCVN 4756 còn bất cập, chưa theo kịp nhu cầu phát triển lưới điện và sự tiến bộ của thế giới, việc áp dụng vào thực tế còn gặp nhiều khó khăn Nhưng khi TBA 110/(35)/22kV đã đạt được yêu cầu Rđ ≤ 0,5Ω thì vẫn có thể xảy ra những tình huống mất an toàn Ngược lại, tiêu chuẩn IEEE std.80 đánh giá NĐAT theo Utx và

Ub, có xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện an toàn nên rất thuận lợi, dễ thực hiện và khả năng thành công cao

c = 15,3kV, đồng thời cần phải kiểm tra và phân bố lại phụ tải để không lệch pha quá 15%

thi khi áp dụng vào thực tế Việt Nam, giúp giảm được chi phí đầu tư

TBNÐ (nhờ giảm khối lượng điện cực và diện tích lưới nối đất) so

với phương thức NÐTT Đối với LÐPP 22kV hiện có cần cải tạo

sang NÐQTTN, chi phí thực hiện còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố

nhưng không quá lớn và hoàn toàn chấp nhận được. dòng điện NMMP của LÐPP 22kV để giải quyết về nối đất cho TBA Cần nghiên cứu áp dụng IEEE std.80 đồng thời với việc hạn chế

Để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, việc ứng dụng giải pháp

NGẮN MẠCH MỘT PHA TRÊN LĐPP 22kV Ở VIỆT NAM KẾT LUẬN CHUNG

2.1 LÐPP 22kV CÓ TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT TRỰC TIẾP

1 Các TBA 110/(35)/22kV thường sử dụng chung TBNĐ để làm

nhiệm vụ bảo vệ an toàn cho con người, xác lập điều kiện làm việc

cho lưới điện và chống sét Trường hợp này, TBNÐ phải thỏa mãn

các yêu cầu khác nhau nhưng khắt khe nhất là nhiệm vụ nối đất an

2.1.1 Đặc điểm của lưới điện có trung tính nối đất trực tiếp:

Có ít nhất một điểm trung tính của MBA (hay máy phát) được NÐTT, DĐNM một pha lớn gây nguy hiểm cho con người và thiết

bị Lưới điện được xem là “nối đất hiệu quả” khi đạt X0/X1 ≤ 3 và

R0/X1 ≤ 1 [49]

2.2 LÐPP 22kV CÓ TRUNG TÍNH NÐQTTN

2.2.1 Đặc điểm của lưới điện có trung tính NÐQTTN: là nối

trung tính MBA (máy phát) với đất qua một tổng trở giá trị nhỏ [61]

2.2.2 Dòng điện và điện áp khi có sự cố chạm đất: Quan hệ

giữa DĐNM và hệ số Ce với k = X0/X1 khi có N(1) và N(1,1) ở hình 2.8

2.3 QUÁ ĐIỆN ÁP VÀ QUÁ DÒNG ĐIỆN KHI NMMP

TRONG LĐPP 22kV

Hình 2.3 Quan hệ giữ với X 0 /X 1 trong l

2.1.2 Dòng điện và điện áp

a hệ số quá áp và tỷ lệ I N(1,1)/I N(1) ưới điện có trung tính NĐTT

ự cố chạm đất: Với

lướ iện có tỷ số X0/X1< 1 thì

dòng điện chạy vào đất khi có

chạm đất IN(1,1) lớn

hệ s quá áp ( 1 ) ( 1 , 1 )

e

lại, khi 1< k ≤3 thì IN(1) lớn hơn

IN(1, và ( 1 , 1 ) ( 1 )

e

C > (ví dụ 2.1)

khi có s

i đ

NM hai pha

ố

1)

Hình 2.8 Quan hệ giữa hệ số

Theo đó, LÐPP 22kV có

NÐQTTN dòng điện NM và

hệ s

quá áp và tỷ lệ I N(1,1)/I N(1) với X 0 /X 1

quá áp ( 1 )

e

hơn so với trường hợp ngắn

mạch hai pha chạm đất Điện

áp ở pha lành có thể đến 1,58

lần nh mức (với X0/X1≈10)

112A) và yêu cầu an toàn theo IEEE std.80 (do Utx.max = 415V <

Utxcp= 640V) Hệ số quá điện áp tạm thời lớn nhất Ce.max = 1,853pu,

nằm trong khả năng chịu đựng của các phần tử trên lưới

5.4 TÍNH TOÁN KINH TẾ KHI THAY ĐỔI PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT

5.4.1 Chi phí đầu tư TBNÐ cho TBA 110/(35)/22kV:

Ví dụ 5.2: Khảo sát chi phí xây dựng TBNÐ của các TBA 110/(35)/22kV ở Miền Trung theo phương án NÐTT và NÐQTTN

Bảng 5.7 So sánh chi phí đầu tư TBNÐ cho các TBA 110/(35)/22kV

ố

m

đị

(m)

Chi phí (10

(10

lệch (%)

báo giá của nhà sản xuất AVTRON (USA) – giá CIF 12.600USD/bộ

Số liệu được thống kê và so sánh ở bảng 5.7 Trong đó, chi phí xây dựng TBNÐ theo phương án NÐTT được lấy theo hồ sơ Thiết kế

- Dự toán đã được Chủ đầu tư (Công ty điện lực 3) phê duyệt Với phương án NÐQTTN, dự toán chi phí được tính lại trên cơ sở thiết kế nối đất qua điện trở RN = 30Ω, gồm: chi phí xây dựng TBNÐ và chi phí mua sắm, lắp đặt, thí nghiệm ĐTTT Kết quả cho thấy, chi phí của phương án NÐQTTN thấp hơn khoảng (13,4 ÷ 25,8)% so với NÐTT, thể hiện rất rõ ở những vùng có điện trở suất cao

5.4.2 Chi phí cải tạo nối đất trung tính cho lưới điện:

Ví dụ 5.3: So sánh chi phí để cải tạo phương thức nối đất cho

xử lý TBNÐ bằng hóa chất GEM Kết quả như ở bảng 5.8:

tình huống sự cố với phụ tải cực đại P = 56,669MW (thông số vận

hành năm 2008), được kết quả như bảng 5.5

Bảng 5.5 Dòng điện ngắn mạch và hệ số quá điện áp của LÐPP 22kV Tp Huế

Tên

xuất

tuyến

Tên nút

NMMP vào khoảng IN(1) = (194 ÷ 897)A Lưới điện đảm bảo điều

kiện làm việc cho BVRL (do IN(1) > IN(1).min = 112A) và yêu cầu an

toàn theo IEEE std.80 (do Utx.max = 469V < Utxcp= 640V) Hệ số quá

điện áp tạm thời Ce = (1,47 ÷ 1,91)pu, cũng nằm trong khả năng chịu

đựng của các phần tử trên lưới

5.3.2 Khảo sát LÐPP 22kV thành phố Tam Kỳ: Tương tự, sử

dụng PSS/ADEPT mô phỏng cho LÐPP 22kV thành phố Tam Kỳ

được kết quả ở bảng 5.6

Bảng 5.6 Dòng điện ngắn mạch và hệ số quá điện áp của LÐPP 22kV Tp Tam Kỳ

Tên

xuất

883)A, đảm bảo điều kiện làm việc cho BVRL (do IN(1) > IN(1).min =

iểm NÐQTTN mặc ính nguồn được NÐTT Tính ch

t qu điện có đặc đ

dù trung t

ất “nối đất hiệu quả” ch có rõ ở lưới điện có dây tru g tính Theo IEEE 62.92.1: 000, vẽ được bi

ỉ n

quá áp và quá dòng cho LÐPP 22kV nh hình 2.12 và 2.13.ư Hình 2.12 Quá điện áp và quá dòng điện của ĐDK 22kV

Hình 2.13 Quá điện áp và quá dòng điện của ĐC 22kV

Dòng điện (ở pha sự cố) và điện áp (ở pha lành) khi NMMP phụ thuộc tỷ lệ X0/X1, R0/X1và R0/X0 tại điểm chạm đất

Bảng 2.4 Đặc tính của các chế độ nối đất theo IEEE std 62.92.1:2000 [61]

Phương thức Tỷ lệ các thành phần đối xứng IF UTOV nối đất trung tính X 0 /X 1 R 0 /X 1 R 0 /X 0 (%I N(3) ) (pu)

A Nối đất hiệu quả

2 Rất hiệu quả 0 ÷ 1 0 ÷ 0,1 / > 95 < 1,5

B NĐ không hiệu quả

1.1 Điện trở nhỏ 0 ÷ 10 / ≥ 2 < 25 < 2,5 1.2 Điện trở lớn / > 100 ≤ -1 < 1 ≤ 2,73 2.1 Điện kháng nhỏ 3 ÷ 10 0 ÷ 1 / > 25 < 2,3 2.2 Điện kháng lớn >10 / < 2 < 25 ≤ 2,73

Ví dụ 2.4: Khảo sát điện áp và dòng điện ở LÐPP 22kV Miền Trung theo IEEE std 62.92.1:2000

2.4 KẾT LUẬN 5.2.2 Vận hành khụng đối xứng khi chuyển sang NéQTTN:

Sự mất đối xứng của lưới điện sẽ làm tăng điện ỏp trung tớnh, ảnh hưởng đến chất lượng và tổn thất điện năng

LéPP 22kV ở Miền Trung cú đặc điểm: với lưới 3 pha - 3 dõy,

khi cú NMMP, quỏ điện ỏp ở pha lành cú thể đến 2,5pu (đường dõy

nổi) hay 2,73pu (đường cỏp ngầm), dũng NMMP khoảng (25 ữ

95)%I

Vớ dụ 5.1:

95)%IN(3) và quỏ điện ỏp khụng quỏ 2,5pu

LéPP 22kV nước ta cú trung tớnh NéTT nhưng thường khụng

đạt “nối đất hiệu quả” mà cú tớnh chất của NĐQTTN, dũng NMMP

cú thể đến 95%IN(3), điện ỏp của pha lành cú thể tăng đến 2,73 pu Để

hạn chế dũng điện NMMP, cần chủ động ứng dụng NéQTTN và nhờ

đú cú thể giảm cụng suất cắt của TBé, tăng giỏ trị điện trở Rđ

ĐỂ TĂNG ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CHO TBA 110/(35)/22kV

3.1 ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN TỔNG TRỞ TRUNG TÍNH

Tổng trở trung tớnh phải chọn sao cho DĐNM IN(1) đủ lớn cho

BVRL làm việc chắc chắn, nhưng đủ nhỏ để an toàn cho con người

3.2 TÍNH TỔNG TRỞ TRUNG TÍNH VÀ ĐIỆN TRỞ TBNĐ

3.2.1 Tớnh điện trở trung tớnh R N : Xột dường dõy 22kV được

cung cấp điện từ TBA 110/(35)/22kV như hỡnh vẽ 3.2

Hình 3.2 Chạm đất ở LĐPP 22kV có trung tính nối đất qua điện trở

Điện trở trung tính R N

Điện trở nối đất

R đ

Máy biến áp

j x B

Hệ thống

j x H

I N(1)

Điện trở nối đất

R đ

Điện trở trung tính R N

Máy biến áp 110/35/22kV

Khảo sỏt độ mất đối xứng phụ tải (Kđx) của xuất tuyến 22kV (giả sử cỏc phần tử của lưới điện là đối xứng) Kết quả mụ phỏng bằng chương trỡnh PSS/ADEPT cho thấy, hệ số khụng đối xứng giữa phụ tải cỏc pha trung bỡnh kđx ≤ 15% thỡ lưới điện 22kV

điện TTN (kI2 ≤ 5%) và độ lệch điện ỏp pha kUf ≤ ±5% [31]

5.2.3 Kết nối lưới điện cú trung tớnh NéQTTN với lưới điện trung tớnh NéTT: Lưới điện NĐTT cú thể cấp điện cho lưới điện NéQTTN Ngược lại, lưới điện NéQTTN chỉ được phộp cấp điện cho lưới điện NĐTT khi lưới nhận điện cú mức cỏch điện theo điện

ỏp dõy, khụng cú MBA phụ tải một pha (pha - đất) và độ mất đối xứng của phụ tải khụng quỏ 15%

5.2.4 Phạm vi ứng dụng NéQTTN vào LéPP 22kV ở Việt

110/(35)/22kV, việc ứng dụng giải phỏp NéQTTN vào thực tế Việt Nam được đề xuất thực hiện từng bước nhau sau: Ưu tiờn cho cỏc TBA 110/(35)/22kV cũn tồn tại về nối đất (Rđ > 0,5Ω) cũng như cỏc khu vực cú dũng điện NMMP lớn cú thể gõy mất an toàn Những khu vực khỏc sẽ được chuyển đổi phương thức trung tớnh khi cú nhu cầu kết nối với lưới điện cú NéQTTN hoặc để đảm bảo tớnh đồng bộ cho khu vực (thực hiện đồng thời với cụng tỏc cải tạo lưới)

5.3 KHẢO SÁT LéPP 22kV KHI CHUYỂN ĐỔI PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT

5.3.1 Khảo sỏt LéPP 22kV thành phố Huế: Sử dụng chương trỡnh PSS/ADEPT để mụ phỏng lưới điện thành phố Huế theo cỏc