Nghiên ứu đảm bảo độ chọn lọc của rơ le bảo vệ với các sự cố chạm đất tổng trở cao trên hệ thống điện miền bắc

Nguyễn Đức Huy cùng các thầy cô trong b môn H ộ ệ thống điệ –n Vi n ệĐiệ – Trường Đạn i học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn, ch bỉ ảo tận tình trong suốt quá trình làm luận văn.. 30 Trang

B GIÁO DỘ ỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-

LƯU CÔNG ĐĂNG

NGHIÊN CỨU ĐẢM BẢO ĐỘ CHỌN LỌC CỦA RƠ LE

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi nghiên c u, ứtính toán và phân tích Số ệu đưa ra trong luận văn dự li a trên k t quế ả tính toán trung thực c a tôi, không sao chép c a ai hay s ủ ủ ố liệu đã được công bố N u sai vớ ờế i l i cam k t trên, tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m ế ị ệ

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả luận văn

Lưu Công Đăng

LỜI M Ở ĐẦU

Trong h ệ thống điện, lưới đi n truyền tải đóng vai trò quan trọng trong quá ệtrình truy n tề ải điện năng với nhi m vệ ụ đả m bảo cung cấp điện an toàn, tin c y cho ậphụ tải Để đả m nhi m hi u quệ ệ ả vai trò này, cần có s ựphố ợ ối h p t t gi a các thi t b ữ ế ịbảo vệ, trong đó phải k n bể đế ảo vệ kho ng cách và các bảo vệ quá dòng chạm đất ả Luận văn tập trung phân tích ảnh hưởng của điện tr s c ở ự ốchạm đất đến khả năng làm việc c a bảo vệủ khoảng cách trên đường dây truyền t i Vả ới các s c có ự ốđiện tr nh , các bảo vệở ỏ kho ng cách, bao gả ồm 2 đến 3 vùng tác động có th ể đảm bảo độ tin cậy và ch n lọ ọc tác động khi giải tr s c Tuy nhiên, vừ ự ố ới các s c có ự ố

t ng tr lổ ở ớn hơn, tổng tr ở biểu ki n có thế ể nằm ngoài vùng c a tủ ất cả bảo vệ kho ng ảcách Khi đó sự ố ẽ c s được gi i tr bả ừ ằng các rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng và vô hướng, với mức độ chọn l c suy gi m Trong nghiên c u này, tiọ ả ứ ến hành thử nghi m mô phỏng các k ch bệ ị ản s c ự ốchạm đất với giá tr ị điện tr s c và ở ự ố

vị trí khác nhau trên lưới điện 110kV khu vực mi n B c t ề ắ ừ đó đánh giá độ tin cậy tác động của h ệ thống rơ le bảo vệ khoảng cách, cũng như mức độ ấ m t ch n l c khi ọ ọcần dựa vào các bảo vệ quá dòng chạm đất để ả ừ ự ố gi i tr s c

Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin bày t lòng biỏ ết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Đức Huy cùng các thầy cô trong b môn H ộ ệ thống điệ –n Vi n ệĐiệ – Trường Đạn i học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn, ch bỉ ảo tận tình trong suốt quá trình làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận l i và có nhợ ững đóng góp quý báu cho bản luận văn

M C L Ụ ỤC

LỜI CAM ĐOAN 2

LỜI M Ở ĐẦU 3

M C L C Ụ Ụ 4

DANH M C CÁC T Ụ Ừ VIẾT T TẮ 6

DANH M C BỤ ẢNG 7

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 10

1.1 Tính c p thi t cấ ế ủa đề tài 10

1.2 Mục đích nghiên cứu 10

1.3 Đối tượng và ph m vi nghiên c u ạ ứ 10

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV 12

2.1 Các nguyên lý b o vả ệ cơ bản cho đường dây 110kV 12

2.1.1 Bảo vệ so l ch 12ệ 2.1.2 Bảo vệ kho ng cách 16ả 2.1.3 Bảo vệ quá dòng chạm đất 27

2.2 So sánh bảo vệ quá dòng chạm đất và bảo vệ kho ng cách ả 28

2.3 Phương thức b o vệ cho đườả ng dây 110kV 29

2.3.1 Cấu hình h ệthống rơ le bảo vệ cho đường dây trên không hoặc cáp ngầm 110kV có truy n tin b ng cáp quang ề ằ 29

2.3.2 Cấu hình h ệ thống rơ le bảo vệ cho đường dây trên không 110kV không có truyền tin b ng cáp quangằ 30

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN H Ệ THỐNG ĐIỆN MIỀN B C 32Ắ 3.1 Nguồn điện 32

3.2 Phụ tải 34

3.3 Lưới điện 38

3.4 Hệ thống rơ le bảo vệ và t ự động 41

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHO NG CÁCH VÀ Ả QUÁ DÒNG CHẠM ĐẤT V I CÁC S C Ớ Ự ỐNGẮN M CH T NG TR CAO Ạ Ổ Ở 43 4.1 Gi i thi u mô hình mô phớ ệ ỏng 43

4.2 Cài đặt các bảo vệ 45

4.2.1 Cài đặt vùng bảo vệ kho ng cáchả 45

4.3 Kết qu mô ph ng 46ả ỏ4.3.1 K ch bị ản không có điện tr ởchạm đất 464.3.2 K ch bị ản điện tr chở ạm đấ thay đổt i 494.3.3 Phân tích ch n lọ ọc tác động của các bảo vệ quá dòng với các trường hợp bảo vệ kho ng cách không làm vi c ả ệ 53CHƯƠNG 5: KẾT LU N 57Ậ5.1 Nh ng kữ ết qu ảđạt được 575.2 Định hướng phát triển đề tài 58PHỤ Ụ L C 59TÀI LIỆU THAM KH O 80Ả

(Phương thức cắt liên động cho phép) POTT Permissive over-reach transfer trip (Phương thức cắt liên động cho phép)

(Kháng t i ba) ảPSB Power Swing Block (Chức năng khóa chống dao động công suất) Z< Bảo vệ ổ t ng tr ởthấp

DANH M C B Ụ ẢNG

Bảng 3.1: Tăng trưởng công suất HTĐ miền ắc năm 2018 so với năm 2017 34B

Bảng 3.2: Tăng trưởng sản lượng HTĐ miền Bắc năm 2018 so với năm 2017 34

Bảng 3.3: Nhu c u phầ ụ ải các Công ty Điệ ực năm 2018 so với năm 2017 t n l 35

Bảng 3.4: Thống kê ch ng loủ ại rơ le sử ụng trên HTĐ Miề d n Bắc 41

Bảng 4.1: S ố trường h p khợ ởi động c a b o vủ ả ệ kho ng cáchả 49

Bảng 4.2: S l n khố ầ ởi động c a bủ ảo v ệkhoảng cách 52

Bảng 4.3: Số trường hợp tác động c a các b o vủ ả ệ 55

DANH M C HÌNH VỤ Ẽ

Hình 2.1: Nguyên lý bảo v so lệ ệch cơ bản 12

Hình 2.2: S c ngoài vùng b o v so lự ố ả ệ ệch 13

Hình 2.3: S c trong vùng bự ố ảo v so lệ ệch 14

Hình 2.4: Đặc tính b o vả ệ so lệch theo dòng điện 15

Hình 2.5: Điểm s c ự ố và đường đặc tính tác động 16

Hình 2.6: Đặc tính t giác ứ 17

Hình 2.7: Vùng làm vi c cệ ủa bảo vệ kho ng cách 18ả Hình 2.8: Mô ph ng qu ỏ ỹ đạ ổo t ng tr khi ng n m ch 1 pha ở ắ ạ 19

Hình 2.9: Sơ đồ DUTT 19

Hình 2.10: Sơ đồ PUTT 20

Hình 2.11: Sơ đồ POTT 20

Hình 2.12: Sơ đồ truyền tín hi u khóa ệ 21

Hình 2.13: Ảnh hưởng điện tr h quang tở ồ ại điểm s c 22ự ố Hình 2.14: Đặc tính t giác c a b o vứ ủ ả ệ kho ng cách ả 22

Hình 2.15: Ảnh hưởng của điện tr s c ở ự ố 23

Hình 2.16: Ảnh hưởng c a tủ ải đến bảo vệ kho ng cách ả 24

Hình 2.17: Ảnh hưởng c a hủ ỗ ảm đườ c ng dây song song 24

Hình 2.18: Ảnh hưởng hệ ố s phân bố dòng điện 25

Hình 2.19: Ảnh hưởng bở ụi t dọc đường dây 25

Hình 2.20: Qu ỹ đạo t ng tr ổ ở khi có dao động điện và s c ự ố 26

Hình 2.21: So sánh đặc tính làm vi c c a bệ ủ ảo vệ quá dòng và kho ng cách ả 28

Hình 2.22: Phương thức b o vệ cho ĐZ 110kV có truyềả n tin b ng cáp quang ằ 30

Hình 2.23: Phương thức b o vệ cho ĐZ 110kV không có truyềả n tin cáp quang 31

Hình 3.1: Cơ cấ ỷu t trọng các thành ph n ph tầ ụ ải HTĐ miền Bắc 36

Hình 4.1: Minh họa phương pháp nghiên cứu 44

Hình 4.2: Các vùng c a bủ ảo vệ kho ng cách ả 45

Hình 4.3: Vùng 1 c a bủ ảo vệ khoảng cách tác động 47

Hình 4.4: Vùng 2 c a bủ ảo vệ kho ng cách khả ởi động 47

Hình 4.5: Vùng 3 c a bủ ảo vệ kho ng cách khả ởi động 48

Hình 4.6: B o vả ệ khoảng cách khởi động 48

Hình 4.8: Vùng 2 c a bủ ảo vệ khoảng cách tác động 50 Hình 4.9: Vùng 3 c a bủ ảo vệ kho ng cách khả ởi động 51 Hình 4.10: Các vùng c a bủ ảo vệ kho ng cách khả ởi động 51 Hình 4.11: Điện tr s c c a các kở ự ố ủ ịch b n 52ả Hình 4.12: Số ần tác độ l ng của các bảo vệ 54 Hình 4.13: Dải điện tr s c các b o v ở ự ố ả ệkhoảng cách không làm vi c ệ 55

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦ U 1.1 Tính c p thi t c ấ ế ủa đề tài

Hiện nay trên hệ thống điện Việt Nam, lướ điệi n truyề ải đóng vai trò quan n ttrọng trong quá trình truyề ải điện năng, giúp tăng cườn t ng liên kết các lưới điện phân phố đải, m bảo cung cấp điện an toàn, tin c y cho phậ ụ tải Để đả m nhiệm được vai trò quan tr ng này, cọ ần có s ự phối h p t t gi a các trang thi t bợ ố ữ ế ị và h ệthống rơle bảo vệ

Thự ếc t cho thấy phần l n các dớ ạng s c xự ố ảy ra đối với các đường dây trên không là s c ự ố ngắn mạch chạm đất 1 pha Với các s c ự ố có điện tr ởnhỏ, các rơ le bảo vệ kho ng cách, bao gồm 2 đến 3 vùng tác động có th ả ể đảm bảo độ tin cậy và chọ ọc tác độn l ng khi giải tr s c Tuy nhiên, vừ ự ố ới các s c có t ng tr lự ố ổ ở ớn hơn,

t ng tr ổ ở biểu ki n có th nế ể ằm ngoài vùng c a tủ ất c bả ảo vệ khoảng cách Khi đó sự

c s ố ẽ được giải tr bừ ằng các rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng và vô hướng,

với th i gian lo i tr s c lờ ạ ừ ự ố ớn hơn và ứ độm c chọ ọn l c suy giảm Đểgiải quyết vấn

đề này c n có nhầ ững nghiên c u c ứ ụthể để đánh giá sự làm vi c cệ ủa h ệthống rơ le bảo vệ trên các đường dây truyền tải đặc bi t là bệ ảo vệ kho ng cách và bảo vệ quá ảdòng chạm đấ ừt, t đó đưa ra các giải pháp nhằm đảo bảo h ệ thống rơ le bảo vệ làm việc tin c y, ch n lậ ọ ọc

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài “Nghiên cứu đảm bảo độ chọ ọn l c của rơ le bảo v vệ ới các s c ự ố chạm đất t ng tr ổ ở cao trên h ệ thống điện miền B cắ ” được th c hi n nhự ệ ằm phân tích, đánh giá độ tin cậy tác động của rơ le bảo vệ khoảng cách, cũng như mức độmất ch n l c khi c n dọ ọ ầ ựa vào các bảo vệ quá dòng chạm đất để giải tr s c ừ ự ố

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên c u ứ

Đề tài nghiên cứu đánh giá sự làm vi c cệ ủa bảo vệ kho ng cách, bảo vệ quá ảdòng chạm đất trên lưới điện 110kV mi n Bề ắc với các dạng s c ự ố ngắn mạch chạm đất qua các giá tr t ng tr khác nhau, s dị ổ ở ử ụng ph ần m m PSS/E và MATLAB ề

• Chương 1: M u.ở đầ

• Chương 2: Trình bày nguyên lý cơ bản và phương thức b o vệ đường ảdây 110kV

• Chương 3: Tổng quan về HTĐ miền B c.ắ

• Chương 4 Trình bày k t qu: ế ả mô phỏng s làm vi c cự ệ ủa ảo vệ bkhoảng cách và quá dòng chạm đất i vđố ới các s c ng n mạch chạm ự ố ắđất t ng tr cao trên ổ ở lưới điện 110kV miền Bắc

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CƠ BẢ VÀ PHƯƠNG THỨ N C

2.1 Các nguyên lý bảo v ệ cơ bản cho đường dây 110kV

2.1.1 B o v ả ệ so l ch ệ

Bảo vệ so l ch làm việc theo nguyên lý so sánh dòng điện hay nguyên lý cân ệbằng dòng Bảo vệ này dựa trên nguyên tắc dòng r i kh i mờ ỏ ột đối tượng bảo vệ trong điều kiện bình thường bằng dòng đưa vào nó Bất c s sai lứ ự ệch nào cũng chỉ thị ự ố s c bên trong vùng bảo vệ Các cu n dây thộ ứ ấ c p c a bi n dòng CT1 và CT2 ủ ế

có cùng tỷ s ố biến, được nối để có dòng điện như hình vẽ (hình 2.1) Thành phần đo

M được n i đi m cân bằng điện Trong điều kiện bình thường không có dòng điện ố ở ểchạy qua thành phần đo M

I1 + I2

i2

I 2

i I

i1 + i2

Hình 2.2 S c ngoài vùng b o v so l : ự ố ả ệ ệch

Khi có s c ngoài vùng gây ra dòng ngự ố ắn mạch l n chớ ạy qua vùng bảo vệ, các đặc tính t hóa khác nhau c a biừ ủ ến dòng trong điều ki n bão hòa t hóa gây ra ệ ừdòng điện đáng kể chạy qua M N u dòng này nế ằm trong ngưỡng tác động, hệ thống đưa ra lệnh c t Vì vắ ậy cần có cơ chế hạn ch ế ảnh hưởng sai s c a máy bi n dòng ố ủ ếđược gọi là cơ chế hãm Trong bảo hệ thống bảo vệ so lệch, đối tượng bảo vệ với hai phía dòng điện hãm được suy ra t dòng so l ch do vừ ệ ậy dòng hãm được tính bằng | I1− I |2 (với quy ước chiều dòng điện đi vào đối tượng được bảo vệ), ho c ặbằng | I1| | I | + 2

Dòng so l ch Iệ sl (làm vi c) ệ xác định theo công th cứ :

LV

I =  = + = I | I I | I - (2 1)Còn dòng hãm được tính theo công th c: ứ

I = | I | | I | + (2-2)Giá tr cị ủa dòng điện hãm và so lệch trong trường hợp s c ngoài vùng ự ố hoặc trong điều ki n làm việc bình thường: Iệ 1 là dòng điện th cấp máy biến dòng đi vào ứvùng bào vệ, I2 là dòng điện th cấp máy biến dòng đi ra khỏi vùng bảo vệ, trong ứtrường h p này:ợ I2 = − I1 và do đó | I 1| | I | = 2

Hình 2.3 S c trong vùng b o v so l : ự ố ả ệ ệch

Đối với các s c x y ra bên trong vùng bảo vệ như đượự ố ả c bi u di n trong ể ễhình 2.3, dòng điện tác động của rơle ảo vệ b so l ch bằng t ng cệ ổ ủa các dòng điện đầu vào cấp cho điểm s cự ố Đây là dòng điện s c tự ố ổng theo đơn vị ampe phía thứ cấp Khi có s c bên trong phự ố ần t ử được b o vệ, các dòng điệ ở ỗi đầả n m u không bằng nhau Thành phần M đo được dòng I1+ I2t l vỷ ệ ới dòng i i1+ 2là tổng dòng s ự

c ố chạy t hai phía Nừ ếu dòng điện I1+ I2 này đủ ớ l n, bảo vệ so lệch tác động và cắt máy cắt ở hai phía c a phủ ần t bử ảo vệ

Dòng so l ch Iệ Sl (làm vi c) ệ xác định theo công th c ứ :

LV

I =  = + I I I = I - (2 5) Còn dòng hãm được tính theo công th c: ứ

I = + I I (2 6)Giá tr cị ủa dòng điện so lệch và dòng hãm trong các trường h p s c trong ợ ự ốvùng được tính như sau:

-Sự ố c ng n mạch trong vùng: Dòng hai phía bằng nhau ắ I2 = I1do đó | I2| | I | = 1

SL I

I = vì vậy đường đặc tính s c ự ố trong vùng là đường thẳng với độ ố d c b ng 1 ằ(450) trong đặc tính tác động của chức năng bảo vệ so l ch theo hình 2.4 ệ

Theo hình vẽ đường đặc tính tác động g m 03 ồ đoạn:

Nhánh a mô tả ngưỡng độ nh y c a bạ ủ ảo vệ so l ch bi u th ệ ể ị dòng điện khởi động ngưỡng thấp (IDIFF>) Nhánh này là ngưỡng tác động thấp c a bủ ảo vệ so l ch, ệđược xác định dựa trên sai s c nh cố ố đị ủa dòng điện so l ch Trong trường hợp bảo ệ

vệ so lệch cho đường dây thường ch n giá tr này là 1p.u theo khuyọ ị ến cáo của hãng Nhánh b đặc tính xem như là dòng điện t l thuỷ ệ ận với dòng s c , vự ố ới nguyên t c khi dòng s c ắ ự ố tăng thì sai số do các máy biến dòng cũng tăng lên Nhánh này cũng được s dụng để ngăn ngừử a s ự tăng lên của dòng điện so l ch trong ệđiều ki n làm việ ệc bình thường

Nhánh c: trong dải dòng điện tăng cao làm tăng độ bão hòa t máy bi n dòng ừ ếxuất hi n hiệ ện tượng các máy bi n dòng bão hòa không gi ng nhau vì vế ố ậy có tính đến chức năng khóa bảo vệ

2.1.2 B o v ả ệ kho ng cách ả

Bảo vệ khoảng cách thường được s dụng để ảử b o vệ cho đường dây trong mạng điện có sơ đồ ph c t p mà vẫn đảm bảo tác động nhanh, chọ ọc và có độứ ạ n lnhạy cao

Bảo vệ kho ng cách hoả ạt động dựa trên giá tr ịdòng điện và điện áp tại điểm đặt rơ le để xác định t ng tr s c N u giá tr t ng tr này nhổ ở ự ố ế ị ổ ở ỏ hơn giá trị ổ t ng tr ở

đã cài đặt trong rơ le thì rơ le sẽ tác động (còn gọi là rơ le tổng tr ởthấp Z<)

2.1.2.1 Đặc tính làm vi c và cài ệ đặ t các vùng b o v ả ệ

Đ ểi m làm việc lúc bình thường và khi s c vự ố: ề lý thuy khi s c ết ự ố điểm làm việc luôn rơi vào đường t ng tr ổ ở đường dây, do đó có th chỉ ầể c n chế ạo đặ t c tính tác động của rơ le là một đường thẳng trùng với đường t ng tr ổ ở đường dây

Tuy nhiên do ảnh hưởng c a sai s máy bi n dòng ủ ố ế điện, do s c có th xự ố ể ảy

ra qua các t ng tr trung gian nên giá tr ổ ở ị rơ le đo được khi s c có th lân cự ố ể ở ận đường t ng tr ổ ở đường dây Nếu đặc tính tác động là một đường thẳng thì rơ le sẽ không làm vi c trong ệ các trường hợp này Để kh c phục thì các nhà ch tắ ế ạo thường

c ý m rố ở ộng đặc tính tác động về ả c hai phía của đường dây, được g i là vùng tác ọđộng

Điểm sự cố rơi

ra ngoài rơle không tác động

Có nhi u dề ạng đặc tính khác nhau, đối vớ ải b o vệ đường dây thì đặc tính t ứgiác hoạt động ch n lọ ọc hơn

• Các vùng cài đặt c a bủ ảo vệ kho ng cách: ả

▪ Thường được chỉnh định với 3 vùng tác động

▪ Vùng I: tác động t c th i ứ ờ

▪ Vùng II và III: tác động có tr theo nguyên tễ ắc phân cấp th i gian, ờphối hợp với các bảo vệ ề li n kề

• Vùng I:

▪ Bảo vệ kho ng 80- % chiả 85 ều dài đường dây AB

▪ Không cài đặt bảo vệ 100% đường dây do nhi u yề ếu t ố như: ảnh hưởng c a sai s BU, BI, h s phân b ủ ố ệ ố ố dòng điện, tính toán t ng tr ổ ởdựa trên gi thuyả ết b ỏ qua điện dung, hoán vị pha trên đường dây,… tuy nhiên th c t ự ế điều này không th hoàn toàn chính xác ể

• Vùng II:

▪ Tối thi u t ể ừ120-150% chiều dài đường dây

▪ Bảo vệ toàn b chiộ ều dài đường dây c n bầ ảo vệ

▪ Không được vượt quá vùng I của bảo vệ ề li n k , phố ợề i h p với đường dây ngắn nhất kế ế ti p

• Vùng III:

▪ Bao trùm toàn b ộ đường dây cần bảo vệ và đường dây dài nhất tính t ừthanh góp phía cuối đường dây bảo vệ Tuy nhiên không được vượt quá vùng II của các bảo vệ ề li n kề

▪ Có xét đến khả năng ảnh hưở ng của đường dây mang nặng t i và ảtrường h p xợ ảy ra dao động công suất

A

V Z

-Hình 2.8: Mô ph ng qu o t ng tr khi ng n m ch 1 pha ỏ ỹ đạ ổ ở ắ ạ

2.1.2.2 Các phương thức liên động

N u không có s liên hế ự ệ ph i hợp gi a c bố ữ ác ảo vệ ở 2 đầu đườ ng dây thì s ự

c tố ại 10-15% cuối đường dây m i phía s ỗ ẽ được lo i tr vạ ừ ới th i gian c a vùng II ờ ủ(tr m t khoễ ộ ảng ∆t), ảnh hưởng đế ổn địn nh h ệ thống điện và không đảm bảo thời gian loại tr s c ừ ự ố theo quy đị Đểnh kh c phục điều này cần ắ có s ự phối hợp liên động gi a các bữ ảo vệ kho ng cách 2 đầu đường dây thông qua kênh truyền để tăng ả

tốc độloạ ừ ự ối tr s c

a) DUTT (direct under -reach transfer trip)

Đây là phương thức cắt liên động tr c ti p Khi s c trong vùng I ự ế ự ố rơ le sẽgửi tín hi u cệ ắt đến đầu đối diện, khi đó máy cắt ở đầu đối di n nhận đượệ c tín hi u ệ

và cắt ngay lập tức

b) PUTT (Permissive under-reach transfer trip)

Khi s c nự ố ằm ở trong khoảng 10- % còn l i t ng tr 15 ạ ổ ở đường dây được b o ả

vệ, khi đó sự ố c thuộc vùng II c a bủ ảo vệ A và vùng I của bảo vệ B Máy c tắt ại B

s cẽ ắt t c th i ứ ờ (tI = 0s) ng thđồ ờ ơ le gửi r i tín hiệu cho phép đế ơ le ạn r t i A, khi đó máy cắt tại A s cẽ ắt với thời gian nhỏ hơn ∆t

Hình 2.10 : Sơ đồ PUTT

c) POTT (Permissive over-reach transfer trip)

Khi s c tự ố ại một điểm trên đường dây, 2 phần t phát tín hiử ệu liên động 2 ởđầu đều làm việc Khi đủ điều ki n cệ ắt (khởi động và có tín hi u cho phép) thì máy ệcắt mới được cắt

Hình 2.11 : Sơ đồ POTT

d) Ngu n y u (Weak infeed) ồ ế

Trường hợp đường dây được c p ngu n t 2 phía, m t nguấ ồ ừ ộ ồn có công suất ngắn mạch nhỏ (nguồn y u) Khi xế ảy ra s c dòng t phía ngu n y u có th không ự ố ừ ồ ế ể

đủ ớ l n, làm cho rơ le phía đó sẽ không khởi động Nếu dùng sơ đồ truyền tín hiệu cho phép: ta s không nhẽ ận được tín hi u cho phép t rệ ừ ơ le phía nguồn yếu, do đó

s c ự ố không được gi i tr ả ừ ngay Để tránh tình trạng đó, cần trang b thêm chị ức năng

t ự động gửi lại tín hi u nhệ ận được (echo) dù không khởi động Tạ đầi u nguồn khỏe

s ẽ nhận được tín hi u phệ ản hồi (echo), do đó sẽ ắ c t t c th i Tứ ờ ại đầu ngu n yồ ếu có thêm chức năng phát hiện điện áp thấp

Đầu ngu n y u s cồ ế ẽ ắt khi thỏa mãn các điều ki n sau: ệ

• Đã ận đượnh c tín hi u cho phép t ệ ừ đầu đối di n ệ

• Rơ le điện áp thấp cho phép

• Rơ le khoảng cách không khởi động

e) Sơ đồ truyền tín hi u khóa (Blocking over-reaching scheme) ệ

Sự ố trong vùng: hai đầ c u không nhận được tín hiệu khóa nên tác động t c th i ứ ờ

Hình 2.12 : Sơ đồ truy n tín hi ề ệu khóa

Khi ngắn mạch tại N, có thể thuộc vùng I m r ng c a rở ộ ủ ơ le A, rơ le sẽ truyền tín hi u cệ ắt t c thứ ời nên gây ra tác động nhầm Rơ le B sẽ phát hi n s c ệ ự ốthuộc vùng ngược, nên s truyền tín hi u khóa cho rẽ ệ ơ le A, máy cắt A s không cẽ ắt

t c th i mà bứ ờ ảo vệ đường dây li n kề ề ắ c t nhanh s c ự ố

Các sơ đồ liên động thường s dử ụng kênh tải ba (PLC) để truyền tín hi ệu

2.1.2.3 Các yế ố u t ảnh hưởng đến b o v ả ệ khoảng cách

a) Ảnh hưởng của điệ n tr hồ quang tại điể ở m s c ự ố

Trong thự ế ấc t r t hay xảy ra trường h p ngợ ắn mạch xuất hi n h quang trên ệ ồđường dây truyề ản t i, dẫn đến phép đo tổng tr không còn chính xác n a, làm sai ở ữlệch khi xác định vị trí s c ự ố trên đường dây

Điểm làm việc khi sự cố

jX100%ZD

ZD+Zpt

R

Điểm làm việc lúc bình thường

Điểm làm việc khi sự cố

Hình 2.13 : Ả nh hưở ng điệ n tr h quang t ở ồ ại điể m s c ự ố

Giải pháp cho trường h p này ợ được nhiều hãng rơ le áp dụng là s dử ụng đặc tính t giác có miứ ền tác động m r ng vở ộ ề phía tr c R ụ

Rhq > 0

Hình 2.14 : Đặ c tính t giác c a b o v kho ng cách ứ ủ ả ệ ả

b) Ảnh hưởng của điện tr s c ở ự ố

Trong thực t nế hiều trường hợp s c ự ố ngắn mạch thông qua điện tr trung ởgian, khi đó giá trị ổ t ng tr ở đo được bị sai lệch, đặc biệt trường h p có nhi u nguợ ề ồn cấp đến làm cho t ng tr sai c vổ ở ả ề R và X

HT1 HT2

I F

R F

Hình 2.15 : Ả nh hưở ng c ủa điệ n tr s c ở ự ố

1

1 F apparent d F

c bố ị sai, bảo vệ kho ng cách không phát hiện được mặc dù s c trong vùng bả ự ố ảo vệ

c) Ảnh hưởng của tải

Trên mặt phẳng t ng tr , vùng tổ ở ải được m r ng hay co h p tùy thuở ộ ẹ ộc theo

hệ ố s công suất của tải Trong trường hợp đường dây dài và mang tải nặng, vùng tải

có th ể chồng lấn vào đặc tính tác động của bảo vệ kho ng cách Vi c chả ệ ồng lấn tải ảnh hưởng đến vùng 3 của bảo vệ kho ng cách ả

Giả ử s công suất truyề ả ừ đầu i đến j trên đườn t i t ng dây Tổng tr ở đo được là:

t ng tr ổ ởgiảm 0,81 pu

Tổng tr ở đo được tỷ l ệ nghịch với công suất chạy trên đường dây: công suất truyền tải tăng gấp đôi thì tổng tr ở giảm 50% giá tr t ng tr → ị ổ ở đo được có th ể rơi vào vùng 3 c a bủ ảo vệ kho ng cách ả

Giải pháp trong trường h p này là vùng 3 m r ng có gi i hợ ở ộ ớ ạn bằng cách s ửdụng các đặc tính có loại bỏ vùng tải

Hình 2.16 : Ả nh hưở ng c a t ủ ải đế n b o v kho ng cách ả ệ ả

d) Ảnh hưởng h c ỗ ảm trên đường dây

Xét đường dây song song như hình 2.17:

Hình 2.17 : Ả nh hưở ng c a h c ủ ỗ ảm đường dây song song

Tổng tr ở đo đượ ừ ị trí đặ ơ le Zc t v t r 1 là:

0

3 2 1

M L apparent L L

E L

E L

Ta thấy Zapparent > Zthực, để bảo vệ làm việc đúng cần m rở ộng vùng tác động

e) Ảnh hưởng của h s phân b ệ ố ố dòng điện

Xét sơ đồ như hình vẽ bên dưới, t ng tr ổ ở đo được A B.

Hình 2.18 : Ả nh hưở ng h s phân b ệ ố ố dòng điện

f) Ảnh hưởng c a t bù d ủ ụ ọc trên đường dây

Trên các đường dây dài siêu cao áp, thường mắc n i tiố ếp vào đường dây các

bộ ụ ện đượ t đi c g i là các t bù d c Các b tọ ụ ọ ộ ụ này làm giảm kháng tr cở ủa đường dây, tăng giới h n truyềạ n t i công suất theo điều kiện ổn định c a hả ủ ệ thống, giảm

t n thổ ất và cải thi n phân b ệ ố điện áp dọc theo chiều dài đường dây trong những ch ế

độ truyề ản t i công suất khác nhau

Hình 2.19 : Ả nh hưở ng b i t d ở ụ ọc đườ ng dây

Rơ le khoảng cách RZ1 đặt ở đầ u A không th ể “nhìn thấy” ngắn mạch tại N1

sau b tộ ụ XCA, và cả m t phở ộ ần đường dây gần đó vì tổng tr cở ủa t và phụ ần đường

dây này nằm phía “sau lưng” nằm ngoài vùng tác động của rơle khoảng cách RZ1 Ngược lại rơ le khoảng cách RZ3 làm nhi m vệ ụ bảo vệ đoạn đường dây trước đó có thể ph n ứng sai, tác động mất chọ ọc vì điểả n l m N1 lại rơi vào miền tác động của

RZ3 Để ngăn chặn tác động sai trong trường h p này có thợ ể dùng phương pháp nối

t t bắ ộ ụ t khi xảy ra ngắn mạch và cho vùng 1 của rơ le khoảng cách tác động có tr ễ

g) Ảnh hưởng bởi dao động điện

Khi xảy ra những biến động l n vớ ề công suất trong h ệ thống điện, các véc tơ sức điện động có th có tể ốc độ quay khác nhau và khác vớ ốc độ đồi t ng b gây nên ộhiện tượng dao động của dòng điện và điện áp trong h ệ thống điện gọi là dao động điện (Power Swings) Khi xảy ra hiện tượng này, giá tr t ng tr ị ổ ở đo đượ ại đầu cực c tmáy phát có th ể rơi vào vùng tác động và rơ le s ẽ tác động một cách chưa cần thi t ế

Để ngăn chặn trường h p này cợ ần có phần t phát hiử ện dao động điện và khóa r le ơ không tác động nhầm g i là chọ ức năng khóa khi có dao động điện (Power Swing Block - PSB)

Để phát hi n hiệ ện tượng này thì nguyên lý cơ bản là dựa trên tốc độ biến thiên t ng tr ổ ởdZ/dt

Hình 2.20: Qu o t ng tr ỹ đạ ổ ở khi có dao động điện và s c ự ố

Khi hiện tượng dao động điện được phát hiện thì rơ le sẽ ị khóa, do đó cần b

có phương pháp đảm bảo phát hi n chính xác, tránh khóa bệ ảo vệ m t cách không ộcần thiết Rơ le 7SA522 sử ụng cơ chế giám sát sau đây để đả d m bảo xác định đúng hiện tượng dao động điện:

• Khi xảy ra dao động điện thì quỹ đạo bi n thiên ti n triế ế ển đều, các giá tr ị ΔR

và ΔX đo được thường không thay đổi về ấ d u tuy nhiên khi s c xự ố ảy ra thì các đại lượng này có th xể ảy hiện tượng đổi dấu

• Giám sát tính liên t c cụ ủa t ng tr ổ ở đo được: với dao động điện thì giá tr ị

t ng tr ổ ở biến thiên đều, khi s c xự ố ảy ra thì t ng tr ngay lổ ở ập tức đạ ớt t i giá trị ổ t ng tr s c và hở ự ố ầu như không thay đổi tiếp sau đó

• Giám sát tính đồng nhất của quỹ đạo: với dao động điện mức độ biến thiên của ΔR và ΔX sau m i lỗ ần đo thường không vượt quá một ngưỡng cho phép,

vớ ự ối s c thì các giá tr này bi n thị ế iên đột ng ột

2.1.3 B o v ả ệ quá dòng chạm đất

Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần t c a h ử ủ ệ thống điện vượt quá tr s ị ố dòng điện tải lâu dài cho phép Đối với m t s cộ ố ấu hình lưới điện ph c t p như mạch vòng, mạch hình tia có nhi u ngu n cung cứ ạ ề ồ ấp , bảo vệ quá dòng điện với thời gian làm vi c ch n theo nguyên tệ ọ ắc bậc thang không đảm bảo được tính chọ ọn l c ho c thặ ời gian tác động của các bảo vệ ầ g n nguồn quá l n không ớcho phép Để kh c phục người ta dùng bảo vệ quá dòng có hướắ ng Bảo vệ quá dòng chạm đất vô hướng (51N) và có hướng (67N) u làm vi c dđề ệ ựa vào dòng điện thứ

t ự không (TTK) Trong điều ki n vệ ận hành bình thường, h ệ thống điện 3 pha cân bằng không có dòng TTK Khi tải ở các pha không bằng nhau hay hoán vị pha trên đường dây truyề ải không đồn t ng nhấ ảnh hưởt, ng bở ỗ ải h c m c a thành phủ ần TTK trên đường dây, đóng cắt đường dây… cho nên luôn có giá trị nh dòng TTK lúc ỏlàm việc bình thường Khi xảy ra s c ự ố ngắn mạch chạm đất thì dòng TTK tăng vọt, lớn hơn rất nhi u nên các bề ảo vệ làm vi c dệ ựa vào dòng điện TTK dễ dàng tác động

để ạ lo i bỏ ự ố s c

Bảo vệ quá dòng chạm đất thường dùng làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ khoảng cách, trong nhiều trường h p cợ ụ thể, bảo vệ quá dòng đạt đượ độc nh y cao ạđối vớ ự ối s c chạm đất khi mà bảo vệ kho ng cách không làm việc, đặc bi t do s ả ệ ự

c ốngắn mạch qua điện tr l n tở ớ ại vị trí chạm đất

Đối với rơ le cơ, cần cài đặt giá tr ịkhởi động cao hơn giá trị dòng TTK xuất

hi n ệ ở chế độ làm việc bình thường (tải không cân bằng, hoán vị pha không giống nhau…) Đối với rơ le số thì có phần t khóa khi phử ần trăm giá tr ị dòng điện TTK

chia dòng TTT nh ỏ hơn giá trị cài đặt M t khi xộ ảy ra s c thì phự ố ần trăm đó lớn lên

r t nhiấ ều, khi đó bảo vệ quá dòng chạm đất hoàn toàn đủ độnhạy để làm việc

2.2 So sánh bảo vệ quá dòng chạm đất và bảo vệ kho ng cách ả

Cả bảo vệ quá dòng chạm đất và kho ng cách là nhả ững bảo vệ thường được

s dử ụng để phát hi n s c ệ ự ố chạm đất trên lưới truyền tải M i loỗ ại đều có những ưu

và nhược điểm riêng

Vùng tác động c a bủ ảo vệ kho ng cách không phụ thuộc vào s ả ự thay đổi

t ng tr ổ ở nguồn Ngượ ạc l i, bảo vệ quá dòng chạm đất phụ thuộ ấc r t nhiều, khó khăn cho vi c chệ ỉnh định cũng như phối h p vớ ảợ i b o vệ đường dây phía trên và phía dưới trong các điều ki n làm vi c khác nhau c a hệ ệ ủ ệ thống

Mặt phẳng t ng tr R-ổ ở X bên dưới miêu tả đáp ứng khác nhau của các loại bảo vệ với gi i hạn t ng tr s c khác nhau Bớ ổ ở ự ố ảo vệ làm vi c khi t ng tr ệ ổ ởbiểu kiến rơi vào vùng làm việc tương ứng

Vùng làm vi c cệ ủa bảo vệ quá dòng thường lớn hơn giớ ại h n b i giá tr dòng ở ịkhởi động thường cài đặt nhỏ hơn dòng ngắn mạch nhỏ nh t trong vùng bảo vệ Do ấ

đó, bảo vệ quá dòng cho phép phát hi n các s c ệ ự ố ở các đường dây lân cận, trong khi vùng làm vi c c a bệ ủ ảo vệ kho ng cách b ả ị giớ ạn (vùng 1 ch là -85% chii h ỉ 80 ều dài đường dây)

R

jX

Đặc tính MHO Đặc tính

đa giác Đặc tính BVQD

L1 L2 L3

2.3 Phương thức bảo vệ cho đường dây 110kV

i v

Đố ới các đường dây 110kV khi xây d ng m i hi n nay u s dự ớ ệ đề ử ụng kênh truyền bằng cáp quang nên vi c phệ ối hợp làm vi c các r le bệ ơ ảo vệ ở tr nên dễ dàng hơn, đặc biệt đố ới bảo vệi v so l ch và ệ phố ợ liên đội h p ng các bảo vệ kho ng cách ảTuy nhiên do t n t i cồ ạ ủa l ch s nên hiị ử ện nay trên HTĐ miền Bắc vẫn còn khá nhiều đường dây 110kV chưa được trang b kênh truyị ền cho các rơ le bảo vệ trên đường dây Vì vậy vẫn còn nhiều đường dây 110kV không có bảo vệ so l ch hoặc đường ệdây 110kV ch ỉđược trang b bị ảo vệ kho ng cách không có truy n tin ả ề

Phương thức b o vệ cơ bản cho đườả ng dây 110kV được quy định c thể ụtrong Quyết định ố 2896/QĐ s -EVN-KTLĐ TĐ ngày 10/10/2003 ủ- c a Tập Đoàn Điệ ựn l c Vi t Nam ệ như sau:

2.3.1 C ấu hình h ệ thống r le b ơ ảo vệ cho đường dây trên không ho c cáp ặ ngầm 110kV có truyền tin bằng cáp quang

• Bảo vệ chính được tích hợp các chức năng bảo vệ:

87L: Chức năng so lệch đường dây

21/21N: Chức năng khoảng cách

67/67N: Chức năng quá dòng có hướng

50/51: Chức năng quá dòng c t nhanh và quá dòng có th i gian ắ ờ

50N/51N: Chức năng quá dòng c t nhanh và quá dòng TTK có th i gian ắ ờ79/25: Chức năng tự đóng lại/kiểm tra đồng b ộ

27/59: Chức năng thấp áp/quá áp

50BF: Chức năng chống hư hỏng máy c t ắ

85, 74: Kênh truy n và giám sát mề ạch cắt

• Bảo vệ ự d phòng tích h p các chợ ức năng: 67/67N, 50/51, 50N/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74

Các chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải d phòng, có th ự ể được tích hợ ở ộp m t trong hai b bộ ảo vệ nêu trên

Bảo vệ so l ch truyền tín hi u phệ ệ ối h p vớ đầợ i u đối di n thông qua kênh ệtruyền bằng cáp quang

Hình 2.22: Phương thứ c b o v cho ĐZ 110kV có truy n tin b ng cáp quang ả ệ ề ằ

2.3.2 C ấu hình h ệ thố ng r le bảo v cho ơ ệ đườ ng dây trên không 110kV không

có truyền tin bằng cáp quang

• Bảo vệ chính được tích hợp các chức năng bảo vệ:

21/21N: Chức năng khoảng cách

67/67N: Chứ năng quá dòng có hước ng

50/51: Chức năng quá dòng c t nhanh và quá dòng có th i gian ắ ờ

50N/51N: Chức năng quá dòng c t nhanh và quá dòng TTK có th i gian ắ ờ79/25: Chức năng tự đóng lại/kiểm tra đồng b ộ

27/59: Chức năng thấp áp/quá áp

50BF: Chức năng chống hư hỏng máy c t ắ

85, 74: Kênh truy n và giám sát mề ạch cắt

• Bảo vệ ự d phòng được tích h p các chức năng bảo vệ: 67/67N, 50/51, ợ50/51N, 79/25, 27/59, 85, 74

Các chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải d phòng, có th ự ể được tích hợ ở ộp m t trong hai b bộ ảo vệ nêu trên

Bảo vệ kho ng cách hai đầu đường dây được phối hợp với nhau thông qua ảkênh truyề ản t i ba

Hình 2.23: Phương thứ c b o v cho ả ệ ĐZ 110kV không có truy n tin cáp quang ề

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN H Ệ THỐNG ĐIỆ N MI N B C Ề Ắ3.1 Ngu ồn điện

Nguồn điện của HTĐ miền B c hiện nay có t ng công suắ ổ ất đặt kho ng ả23000MW bao g m các nguồ ồn chính: thủy điện, nhiệt điện than, thủy điện nhỏ trong đó:

Ngu n Th ồ ủy điện: có công suất đặt khoảng 9200MW chi m 42% Các nguế ồn thủy điện chủ ế ậ y u t p trung khu vở ực Tây Bắc nơi có những dòng sông lớn đi qua như: TĐ Hòa Bình 1920MW, TĐ Sơn La 2400MW, TĐ Lai Châu 1200MW, TĐ

Huội ảng 520MW, TĐ Tuyên Quang 342MW và mộ ốQu t s nhà máy khu vở ực Bắc Trung B ộ như TĐ : Khe B 200MWố , TĐ ảB n Vẽ 320MW, TĐ ửa Đạt 97MW, C

TĐ Bá Thước 60MW, TĐ H a Na 180MW, TĐ Trung Sơnủ 260MW,… Loại hình thủy điện có vai trò quan tr ng trong vọ ận hành, có nhi m vệ ụ điều tần, nhà máy khởi động đen HTĐ Tổng công suất thủy điện miền Bắc chi m t ế ỷtrọng tương đố ới l n, đáp ứng tốt đỉnh phụ t i, ả thay đổi chế độ làm việc linh hoạt, m bđả ảo an toàn HTĐ, nâng cao hi u quệ ả vận hành kinh t ế HTĐ miền Tuy nhiên nhược điểm ủa thủy cđiện là nguồn năng lượng sơ cấp phụ thuộc vào tình hình thủy văn dẫn tới khó khăn trong công tác huy động ngu n.ồ

Ngu n Nhi ồ ệt đ ện: có t ng công su i ổ ất khoảng 11300MW chi m 50% Các ếnguồn nhiệt điện t p trung yậ ếu ở khu vực Đông Bắc gần ngu n nhiên liồ ệu sơ cấp, nơi ật p trung các m than có tr ỏ ữ lượng lớn rong đó có 1 số nhà máy lớn như: NĐ TMông Dương 1 và Mông Dương 2 2240MW, NĐ Quảng Ninh 1200MW, NĐ Hải Phòng 1200MW, NĐ Phả Lại 1040MW… Và m t s nhà máy ộ ố nhiệt điện tại khu vực Bắc Trung bộ như: NĐ Vũng Áng 1200MW, NĐ Nghi Sơn 600MW Các nhà máy nhiệt điện có ưu điểm là có công suất đặt và khả dụng l n, nâng cao tính ớ ổn định c a hủ ệ thống, có th hể ỗ ợ tr thủy điện trong mùa khô Nhược điểm c a các t ủ ổmáy nhiệt điện là khả năng điều ch nh kém, m t s t máy có công suỉ ộ ố ổ ất lớn (600MW) khả năng xảy ra s c cao có th gây nguy hiự ố ể ểm cho HTĐ như NĐ Mông Dương 1, Mông Dương 2, NĐ Vũng Áng

Ngu n Th ồ ủy đ ệ i n nh : ỏ có t ng công suổ ất khoảng 1700 MW chi m 8% trong ế

đó nguồn do Trung tâm Điều độ HTĐ miền B c nắm quy n ắ ề điều khi n: 1300 MW; ểngu n ồ do các Công ty Điện l c Tỉnh nắm quy n ự ề điều khi n: 400 MW Thể ủy điện nhỏ ậ t p trung chủ yếu khu vở ực nhi u sông su i nhề ố ỏ, các khu vực như Lào Cai, Hà Giang, Sơn La, Điện Biên, Yên Bái, Nghệ An Đặc điểm c a các nhà máy thủy điện ủnhỏ là có công suất nh m c đị ứ thấp, không có h ồ chứa ho c hặ ồ chứa nhỏ đi u ti t ề ếtheo ngày nên chủ yếu phát điện vào m t kho ng th i gian nhộ ả ờ ất định trong ngày (thường là vào cao điểm) và vận hành theo biểu giá chi phí tránh được

Ngu ồn mua điện Trung Qu ốc: hiện nay mua điện qua ĐZ 220kV mạch kép

Guman - Lào Cai và ĐZ mạch đơn Malutang - Hà Giang sản lượng ký hợp đồng 1,5tỷ kWh/1 năm, công suất tối đa cả 2 đường là 800MW (Guman Lào Cai: –450MW, Malutang Hà Giang: 350MW), c– ấp điện độ ậc l p cho phụ t các tải ỉnh Lào Cai và Thái Nguyên:

+ ĐZ 220kV Guman – Lào Cai cấp điện qua thanh cái C11 trạm 220kV Lào Cai (E20.3) thanh cái C11 và trạm 220kV Bảo Thắng (E20.23) cđể ấp điện cho phụ

t i các trả ạm 110kV Tằng Lo ng 2, Gang thép Lào Cai, Tỏ ằng Lo ng 3 và các MBA ỏT1, T2 trạm 110kV Tằng Lo ng 1 (tỏ ổng công suất gi i hớ ạn là 450MW)

+ ĐZ 220kV Malutang – Hà Giang cấp điện cho T3, T4 E6.2 Thái Nguyên, T1 E6.4 Thịnh Đán, T1 E6.5 Lưu Xá và T2 E6.8 XM Thái Nguyên (tổng công suất giới hạn 350MW)

Ngu ồn trao đổ i v i h ớ ệ thống: HTĐ miền Bắc trao đổi với HTĐ Quốc gia,

HTĐ miền Trung qua 2 mạch ĐZ 500kV liên kết Hà Tĩnh – Đà Nẵng, Vũng Áng –

Đà Nẵng và 2 mạch ĐZ 220kV Formosa – Ba Đồn, NĐ Vũng Áng – Đồng H i vớ ới giới hạn truyền t i m bả để đả ảo điều kiện ổn định là: 2000-2200MW

Hiện nay ở miền Bắc trữ năng để xây thêm ngu n thồ ủy điện l n là không ớcòn, định hư ng phát triển tương lai ẽớ s xây dựng thêm các nhà máy nhiệt điện than

có công suất lớn để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng r t nhanh c a phấ ủ ụ tải

Bả ng 3.1 : Tăng trưở ng công su t ấ HTĐ miền Bắ năm 2018 so ới năm 2017 c v

Bả ng 3.3: Nhu c u ph t i các Công ty Điện lự năm 2018 so với năm 2017 ầ ụ ả c

Đơn vị

Phụ tải ngày max 2017

(05/06/2017) Phụ tải ngày max 2018 (05/07/2018) Tốc độ phát tri n (% ) ểPmax

(MW) (MWh) Angày (MW) Pmax (MWh) Angày Công suất Pmax Sản lượng Angày

Hình 3.1 : Cơ cấ ỷ u t trọ ng các thành ph n ph t i ầ ụ ả HTĐ miề n Bắc

Công nghiệp &

Xây dựng 57%

Sinh hoạt 35%

Hoạt động khác 3%

HTĐ miền Bắc

Trung tâm phụ tải lớn như Hà Nội chi m khoế ảng 27% phụ tải cả miền Bắc (Pmax = 4181MW, Amax = 83.6 tri u kWh ngày 05 7/2018), ệ /0 ảnh hưởng nhi u bề ởi phụ t i sinh hoả ạt

Cụm phụ tải khu vự Đông Bắc c: bao g m phồ ụ ả t i các t nh Hỉ ải Phòng 1020MW, Hải Dương 900MW, Quảng Ninh 750MW, Hưng Yên 750MW, Bắc Giang 550MW, Bắc Ninh 1080MW, Thái Bình 450MW, Nam Định 450MW với

∑Pmax ≈ 5800MW với phụ tải công nghi p chi m t ng l n Tuy phệ ế ỉ trọ ớ ụ tải công nghiệp ít biến động nhưng phân bố ậ t p trung tạo ra các điểm nóng phụ t i, t o sả ạ ức

ép lên lưới điện truyề ản t i khu vực Hơn nữa, tính chất của các phụ t i công nghiả ệp quan trọng yêu c u chầ ất lượng điện năng cao gây khó khăn cho công tác tính toán lập phương thức vận hành và vận hành HTĐ thời gian thực

Phụ ả t i khu vực B c Trung B : bao g m phắ ộ ồ ụ ả t i các t nh Thanh Hoá ỉ(850MW), Nghệ An (550MW), Hà Tĩnh (200MW) ∑P max ≈1600MW phụ tải chủ yếu là sinh ho tạ , dân cư tiêu dùng

Phụ ả t i khu vực Tây Bắc: bao g m phồ ụ ả t i các tỉnh Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Lào Cai, Hà Giang là khu vự ậc t p trung nhiều nhà máy thủy điện nhỏ, trong khi phụ tải tiêu thụ ít (∑P ≈650MW) các MBA 220kV khu vực thường đẩy ngược công suất t phía ừ 110kV lên 220kV vào thấp điểm đêm điện áp khu vực tăng lên cao 122-123 kV như Nậm Củn, Ngòi Xan, N m Tha ậ

Phụ ả t i sinh hoạt của HTĐ miền Bắc chi m tế ỷ l cao (34.9 %) nên ệ ảnh hưởng

lớn đến t ng phổ ụ ả t i c a toàn miủ ền, đặc điểm c a loại hình phụ t i này phủ ả ụ thuộc vào khí hậu cũng như tập quán sinh hoat của người dân Mi n Bề ắc lại có khí hậu nhiêt đới gió mùa phân hóa thành 2 mùa rõ rệt là mùa hè và mùa đông, do đó đồ thị phụ t i ả ngày điển hình của mùa hè và mùa đông của HTĐ miền bắc cũng có s phân ựhóa rõ rệt

Vào mùa hè, đây là thờ ỳi k có ti t nế ắng nóng nhất trong năm, vào thời điểm nắng nóng nhu cầu s dử ụng các thi t b làm mát ế ị tăng mạnh Biểu đồ phụ ả t i xuất hiện 3 cao điểm (cao điểm sáng 10 – 11h, cao điểm chi u: 14 ề –15h, cao điểm t i: ố

21 22h– , thấp điểm đêm: 2 – 5h) Trong đó cao điểm sáng và cao điểm tối tương

nhau về công suất, cao điểm chiều thường l n nhớ ất và l n nhớ ất trong c ả năm vào mùa hè

Vào mùa đông cao điểm chiều thường (18h) cao hơn nhiều so với cao điểm sáng, đồ thị có dạng đỉnh nhọn vào cao điểm chi u (18h), chênh l ch công suề ệ ất trước và sau cao điểm lên đến 1500MW Trong khi phụ ải điể t n hình mùa hè phụ tải tiêu thụ cao t ừ trước cao điểm sáng 9h -22h đêm, phụ tải lúc 18h còn thấp hơn các giờ lân cận

Phụ ải HTĐ miề t n Bắc biến động mạnh, chênh l ch công ệ suất giữa cao điểm

và thấp điểm lớn, gây khó khăn cho công tác huy động nguồn, công tác điều chỉnh

t n s ầ ố và điện áp

Vào gi a mùa hè công suữ ất và sản lượng ngày cao trong khi mực nướ ạc t i các hồ thủy điện giảm thấp, phải huy động cao ngu n nhiồ ệt điện trong khi khả năng điều ch nh c a nguỉ ủ ồn nhiệt điện kém và xác suất xảy ra s c lự ố ớn do huy động nhi t ệđiện cao trong th i gian dài ờ

3.3 Lưới điện

a) Lưới điện 220kV

Tính đến tháng 9/2018 HTĐ miền Bắc có 54 TBA 220kV, v: ới 102 MBA 220kV có tổng dung lượng khoảng 22000MVA, các ĐZ 220kV vớ ổi t ng chi u dài ềkho ngả 7000km

Phần l n các TBA 220kV có kớ ết dây cơ bản t, ại các trạm điện có sơ đồ 2 thanh cái hoặc sơ đồ 2 thanh cái có thanh cái vòng các máy cắt s ố chẵn nối vào thanh cái s ố chẵn, các máy c t s l nắ ố ẻ ối vào thanh cái s l , máy c t làm nhi m vố ẻ ắ ệ ụ liên lạc thường xuyên đóng M t s ộ ố trường h p kợ ết dây khác cơ bản như ạ: t i TBA 220kV Lào Cai, Bảo Thắng, Hà Giang, Thái Nguyên phục vụ mua điện Trung Quốc (trong thời gian mua điện TQ); tại TBA 220kV Hà Đông, Chèm phục vụ giảm tải

ĐZ Hòa Bình – Hà Đông; tại TBA 220kV Vi t Trì phệ ục vụ giảm tải ĐZ Sơn La – Việt Trì

Do đặc điểm c a nguồn điệủ n: nhiệt điện t p trung chủ yếu khu vự Đông ậ c Bắc, thủy điện l n khu vớ ực Tây Bắc, phụ tải phân bố ậ t p trung tại trung tâm Đồng

bằng Sông H ng (Hà Nồ ội, H i Phòng, Quảng Ninh, Hải Dương, Bắc Ninh, Hưng ảYên…) cùng với việc huy động nguồn có tính chất theo mùa trong năm nên ảnh hưởng nhiều đến trào lưu công suất trên các đường dây liên kết 220kV:

Vào mùa lũ khi huy động thủy điện phát cao (6800-8300MW), nhiệt điện Đông Bắc phát thấp (3200 3500MW) d– ẫn đến m t s đường dây 220kV khu vực ộ ốmang tải cao như ĐZ Hòa Bình – Hà Đông, Hoà Bình – Chèm, Hoà Bình Sơn Tây, Hoà Bình Xuân Mai, Nho Quan – – Phủ lý, Vi t Trì ệ – Sơn La M t s MBA 220kV ộ ố

t i cao ho c quá tả ặ ải như: AT1 Than Uyên; AT1, AT2 Lào Cai Vào gi , ờ thấp điểm các nhà máy thủy điện nhỏ vẫn phát công suất hơn nữa khả năng hút vô công kém dẫn đến điện áp cao tại m t s ộ ố TBA 220kV như Lào Cai, Bảo Lâm, Nho Quế

Vào mùa khô, thủy điện phát thấp, nhiệt điện đông bắc phát cao 7000MW) m t s ộ ố ĐZ 220kV thường xuyên mang tải cao như ĐZ Thường Tín Hà –Đông, Đồng Hòa Thái Bình, – Phả ạ L i 2 B– ắc Ninh

(6500-Vào cuối mùa khô đầu mùa lũ cũng là thời điểm n ng nóng và phụ tải tăng ắcao đột biến ớl n nhất trong năm dẫn đến các MBA 500 kV thường xuyên vận hành

t i cao hoả ặc đầy tải: AT1, AT2 T500 Thường Tín; AT1, AT2 T500 Hi p Hòa; AT1ệ , AT2 T500 Ph N i M t s ố ố ộ ố MBA 220kV thường xuyên đầy và quá t i do phả ụ tải tăng cao: AT1, AT2 Ph Nố ối; AT1, AT2 Phủ Lý; AT1, AT2 Đồng Hòa; AT4 Tây

Hà Nội; AT1 Sơn Tây,

Hiệ ại để đáp ứn t ng nhu c u c a phầ ủ ụ tải ngày càng tăng ứng với các phương thức huy động ngu n khác nhau, ồ Trung tâm Điều độ HTĐ miền B c đã tính toán đề ắ

ra các điểm m vòng khác kết dây khác cơ bản tuy nhiên vi c m vòng gây mở ệ ở ất an toàn vận hành cho hệ thống đi n ệ

Hiệ ại lưới điện 220kV HTĐ miền t n B c vẫn còn liên k t yắ ế ếu: khu vực Cao Bằng, Bảo Lâm, Nho Qu ế chỉ liên k t với hệ thống qua ĐZ 273 Cao Bằng – 271 ếBắc Kạn gây mất an toàn trong trường hợp ự ố ĐZ 220kV liên kết mang tải ls c ớn

b) Lưới điện 110kV

Lưới điện 110kV HTĐ miền B c có nhi m vắ ệ ụ chính là nhận công suất t các ừTBA 220kV, các nhà máy nối lưới 110kV, qua các MBA 110kV cung cấp cho phụ tải Tính đến tháng 9/2018 trên HTĐ mi n B c : 341 TBA 110kV, 621 MBA ề ắ có

110kV (bao g m c các MBA 110kV cồ ả ủa TBA 220kV), t ng công suổ ất các MBA 110kV khoảng 27000MVA

Các dạng sơ đồ cơ bản tr m 110kV hiạ ện có: sơ đồ 2 thanh cái, sơ đồ 1 thanh cái có phân đoạn, sơ đồ 1 thanh cái có thanh cái vòng, sơ đồ ầu c

Hiện nay trên lưới điện 110kV còn nhi u trề ạm 110kV đang vận hành với sơ

đồ nh t th không đầy đủ (thi u máy cấ ứ ế ắt, dao cách ly, TU, TI) và đường dây đấu nối chữ T Các khi m khuyế ết này đã gây ra nhi u h n chế và khó khăn trong công tác ề ạđiều độ vận hành hệ thống điện, đặc bi t trong quá trình thao tác và x lý s c ệ ử ự ố Kết dây lưới điện 110kV HTĐ ềmi n B c đa số là kết dây cơ bản, tại các trạm ắđiện có sơ đồ 2 thanh cái hoặc sơ đồ 2 thanh cái có thanh cái vòng 1 thanh cái phân đoạn, các máy c t s ắ ố chẵn nối vào thanh cái s ố chẵn, các máy c t s l n i vào ắ ố ẻ ốthanh cái s l , máy cố ẻ ắt làm nhi m vệ ụ liên lạc thường xuyên đóng Tr m t s ừ ộ ốtrường hợp đặc biệt phải vận hành kết dây khác cơ bản

Do đặc điểm kết lưới, s ự tăng trưởng của phụ ả t i hi n nay m t s ệ ộ ố ĐZ thường xuyên vận hành trong trạng thái mang tải cao, đầy tải như: ĐZ 175 E9.2 Ba chè, ĐZ

174 E27.6 Bắc Ninh 220kV, ĐZ 174 E27.10 Bắc Ninh2 220kV, ĐZ 173 A40 TĐ Thác Bà, ĐZ 172 E24.4 Phủ Lý 220kV, ĐZ 176 E3.7 Nam Định 220kV, ĐZ 177,

178 E2.1 Đồng Hòa … đã phải chuyển t i sang khu vả ực khác hoặc m vòng hở ệ thống để đi u chề ỉnh trào lưu công suất hoặc huy động các nhà máy điều ch nh công ỉsuất để hỗ ợ tr

Các ĐZ khu vực mang t i cao do tả ập trung nhi u nhà máy thề ủy điện thường đầy tải trong mùa lũ khi các nhà mát phát cao, có trường h p phợ ải c t m ắ ở vòng để tránh quá tải như máy cắt 171 E29.5 Than Uyên 220kV, 112 A29.16 TĐ Nậm Na 3 Khu vực Lào Cai, Sơn La, Điện Biên, Hà Giang tập trung nhi u thề ủy điện nhỏ, khả năng tiêu thụ vô công kém dẫn đến gi ờ thấp điểm điện áp tăng cao như tại A21.11

TĐ Trung Thu, A20.21 TĐ Nậm Pung, A20.47 TĐ Nậm Toóng …

Khu vực Lào Cai và Thái Nguyên mua điện Trung Quốc vận hành độ ậc l p với nhau và vận hành độc l p với lưới điện Vi t Nam Vào cu i mùa khô m t s ậ ệ ố ộ ốngày nước về nhi u trong khi MBA 220kV AT1 Bảo Thắng nhận điện Trung Quốc ề