Hình 1. Hệ thống điện Việt Nam ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN TỒN TẠI NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY 500kV ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM THE IMPACT OF THE SHORT-CIRCUIT TIME LENGTH ON THE 500KV TRANSMISSION LINES ON THE STABILITY OF THE POWER PLANTS IN VIETNAM’S POWER SYSTEM NGUYỄN HỒNG ANH – NGUYỄN BÊ Đại học Đà Nẵng TRẦN QUỐC TUẤN INP Grenoble TÓM TẮT Hệ thống điện Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển với việc xây dựng các nhà máy và đường dây truyền tải mới nên việc nghiên cứu ổn định của hệ thống trở nên phức tạp. Nguyên nhân chính là sự tác động qua lại giữa các nhà máy điện khác nhau và những dao động của các máy phát giữa miền Bắc và Nam. Bài báo này giới thiệu sự ổn định của Hệ thống điện Việt Nam với các thời gian tồn tại sự cố ngắn mạch khác nhau trên đường dây 500KV và ảnh hưởng của chúng đến tính ổn định của của hệ thống. ABSTRACT The power system of Vietnam is in its development phase. Due to the increasing number of new power plants and transmission lines in Vietnam power system, the stability of this system has become more complex. This is because of interactions of different power plants and the oscillations of generators between the Northern and Southern regions. This paper presents the stability of the Vietnam power system with different short-circuit times on the 500KV line and their impact on the system stability. 1. Giới thiệu Hệ thống điện Việt Nam có nhiều dự án mới về đường dây truyền tải, các trạm biến áp 500KV, 220KV và các nhà máy đã và đang được xây dựng. Chính sự xuất hiện các nhà máy và đường dây truyền tải mới làm cho việc ổn định hệ thống trở nên phức tạp do sự trao đổi công suất và dao động của các nhà máy giữa hai miền Bắc-Nam. Việc nghiên cứu ổn định của hệ thống để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn và tin cậy cũng như tìm giải pháp nâng khả năng ổn định của hệ thống là việc làm có nhiều ý nghĩa. Thời gian tồn tại sự cố trên đường dây là một trong những yếu tố gây mất ổn định hệ thống điện sẽ được trình bày trong các phần sau. 2. Hệ thống điện Việt Nam Đường dây truyền tải 500KV từ Hoà Bình đến Phú Lâm dài 1483km chuyển tải năng lượng từ phía Bắc vào miền Trung và miền Nam trong suốt mùa mưa. Trong mùa nắng, đường dây này lại chuyển tải từ miền Nam ra miền Bắc và miền Trung. Đường dây truyền tải 500KV từ Hoà Bình đến Phú Lâm được bù bằng kháng bù ngang (hệ số bù 70%) và bù dọc (hệ số bù 60%). Sơ đồ hệ thống điện được nghiên cứu như hình 1. 3. Ảnh hưởng của thời gian tồn tại ngắn mạch đến sự dao động của các máy phát khi ngắn mạch trên đường dây 500KV Trong phần này ta nghiên cứu ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch ba pha trên đường dây 500KV đến khả năng ổn định của các máy phát trong hệ thống. Sự cố xảy ra được giả thiết ở giữa đường dây các đoạn: Hoà Bình-Hà Tĩnh (HB - HT), Hà Tĩnh-Đà Nẵng (HT - ĐN), Đà Nẵng-Pleiku (ĐN - PC), Pleiku-Phú Lâm (PC - PL), Phú Lâm-Nhà Bè (PL - NB), Nhà Bè-Ô Môn (NB - OM), Phú Mỹ-Nhà Bè (PM - NB), Pleiku-Di Linh (PC - DL), Di Linh-Tân Định (DL - TĐ), Tân Định-Phú Lâm TĐ - PL), Yali-Pleiku (YL - PC). Thời điểm ngắn mạch tính từ lúc T sc =105s, và được loại trừ sau 80ms, 100ms và 120ms. Thời gian này có ảnh hưởng lớn đến sự dao động của các máy phát trong hệ thống điện. Việc mô hình hoá theo thời gian bằng cách đánh giá theo hướng động học được trình bày cho hệ thống điện Việt Nam. Mô phỏng chương trình được thực hiện trên phần mềm EUROSTAGE của công ty Electricité de France. Các kết quả được minh hoạ bằng đồ thị biểu thị sự dao động của một số máy phát trong hệ thống. a. Dao động góc lệch roto máy phát Với các trường hợp ngắn mạch ở các vị trí đã nêu trên hệ thống điện, dao động góc lệch roto ở các nhà máy thuỷ điện Hoà bình, Phả lại, Yaly và Phú Mỹ 1 được biểu diễn ở các hình 2a,b,c,d; 3a,b,c,d; 4a,b,c,d. Với 80ms tồn tại ngắn mạch, các dao động sẽ tắt khoảng 15s sau khi sự cố. Hinh 2a. Do thi goc lech roto may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-T D DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 2b. Do thi goc lech roto may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB T D-PL YL.PC Hinh 2c. Do thi goc lech roto may phat YALY khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms -0.100 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-T D DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 2d Do thi goc lech roto may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms -0.100 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB T D-PL YL.PC Với 100ms tồn tại ngắn mạch, thời gian tắt các dao động khoảng 20s, đặc biệt các máy phát Hoà Bình và Phú Mỹ 1 có thời gian dao động lâu hơn. Với 120ms tồn tại ngắn mạch, sự cố xảy ra ở giữa đường dây 500KV Phú Mỹ-Nhà Bè làm cho các máy phát dao động mạnh nhất. Thời gian tắt các dao động khoảng 26s, đặc biệt các máy phát Hoà Bình và Phú Mỹ 1. Hinh 3a.Do thi goc lech roto may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 3b. Do thi goc lech roto may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 3c. Do thi goc lech roto may phat YALY khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms -0.100 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 3d. Do thi goc lech roto may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms -0.200 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 4a. Do thi goc lech roto may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 4b. Do thi goc lech roto may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 4c. Do thi goc lech roto may phat YALY khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms -0.200 -0.100 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 4d. Do thi goc lech roto may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms -0.400 -0.200 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC b. Dao động tốc độ các máy phát Các hình vẽ 5a,b,c,d; 6a,b,c,d; 7a,b,c,d biểu diễn dao động tốc độ của các máy phát Hoà bình, Phả lại 1, Yaly và Phú Mỹ 1 ở các vị trí ngắn mạch khác nhau với thời gian tồn tại ngắn mạch 80ms, 100ms, 120ms. Thời gian tắt dao động trong trường hợp này khoảng 15s. Thời gian tắt dao động trong trường hợp này khoảng 23s. Hinh 5a. Do thi toc do may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms 0.995 0.996 0.997 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003 1.004 1.005 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-P L YL.PC Hinh 5b. Do thi toc do may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms 0.992 0.994 0.996 0.998 1.000 1.002 1.004 1.006 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 5c. Do thi toc do may phat YALY khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms 0.992 0.994 0.996 0.998 1.000 1.002 1.004 1.006 1.008 1.010 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-P L YL.PC Hinh 5d. Do thi toc do may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 80ms 0.992 0.994 0.996 0.998 1.000 1.002 1.004 1.006 104 108 112 116 120 124 128 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 6a. Do thi toc do may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms 0.992 0.994 0.996 0.998 1.000 1.002 1.004 1.006 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 6b. Do thi toc do may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms 0.988 0.990 0.992 0.994 0.996 0.998 1.000 1.002 1.004 1.006 1.008 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 6c. Do thi toc do may phat YALY khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms 0.985 0.990 0.995 1.000 1.005 1.010 1.015 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 6d.Do thi toc do may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 100ms 0.988 0.990 0.992 0.994 0.996 0.998 1.000 1.002 1.004 1.006 1.008 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Thời gian tắt dao động trong trường hợp này khoảng 27s, nhưng biên độ dao động lớn hơn đặc biệt trong khoảng thời gian từ 112s đến 120s. c. Ảnh hưởng của thời gian tồn tại ngắn mạch trên đường dây 500KV trong hệ thống điện VN Hình vẽ 8a,b,c,d; 9a,b,c,d biểu diễn dao động của các máy phát Hoà Bình, Phả Lại 1, Yaly và Phú Mỹ 1 với các thời gian ngắn mạch khác nhau ở giữa đường dây 500KV Hoà Bình-Hà Tĩnh. Biên độ dao động tốc độ máy phát Yaly trong trường hợp này là lớn nhất. Hinh 7a. Do thi goc lech roto may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Goc lech roto(rad) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 7b. Do thi toc do may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms 0.985 0.990 0.995 1.000 1.005 1.010 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Toc do goc(pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 7c. Do thi toc do may phat YALY khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms 0.985 0.990 0.995 1.000 1.005 1.010 1.015 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Toc do goc(pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC Hinh 7d. Do thi toc do may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day voi thoi gian ton tai su co 120ms 0.985 0.990 0.995 1.000 1.005 1.010 104 108 112 116 120 124 128 132 Thoi gian (s) Toc do goc(pu) DL-TD DN-PC HB-HT HT.DN NB-OM PC.DL PC-PL PL-NB PM.NB TD-PL YL.PC H.8a. Do thi toc do may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.994 0.996 0.998 1.000 1.002 1.004 1.006 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) 80ms 100ms 120ms H.8b. Do thi toc do may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.997 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003 1.004 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) 80ms 100ms 120ms H.8c. Do thi toc do may phat YALY khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.997 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) 80ms 100ms 120ms H 8d. Do thi toc do may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.996 0.997 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) 80ms 100ms 120ms Biên độ dao động góc lệch roto máy phát Yaly trong trường hợp này là lớn nhất. 4. Kết luận Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy rằng thời gian tồn tại ngắn mạch tương ứng với các vị trí ngắn mạch khác nhau có ảnh hưởng nhiều đến tốc độ của các máy phát: thời gian càng dài thì biên độ dao động càng lớn. Đặc biệt lưu ý trường hợp ngắn mạch ở giữa đường dây 500KV Phú Mỹ - Nhà Bè và Tân Định - Phú Lâm, ngoài các dao động mạnh ở thời điểm sự cố, các máy phát trong hệ thống còn dao động mạnh với biên độ lớn với thời gian kéo dài khoảng 10s. Đối với góc lệch roto máy phát, mức độ dao động không nhiều như tốc độ máy phát và thường ổn định khoảng 15s sau sự cố. Tóm lại với các thời gian tồn tại sự cố như đã trình bày ở trên, hệ thống vẫn ổn định nhưng mức độ dao động tuỳ thuộc vào thời gian tồn tại sự cố. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lã Văn Út, Ngắn mạch trong hệ thống điện, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, 2000. [2] Lã Văn Út, Phân tích và điều khiển ổn định hệ thống điện, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, 2000. [3] T. Tran Quoc, Tuan A. Tran, S. Lam Du, Tai A. Tran, B. Nguyen, A. Nguyen Hong, R. Feuillet, Ch. Praing, Stability study for the Vietnam power system, IEEE, 2003. [4] T. Tran Quoc, R. Feuillet, Ch. Praing, J.C.Sabonnadiere, U. La Van, C. Nguyen Duc, Improvement of Voltage Stability in the Vietnam Power System, IEEE Winter Meeting 2000, Singapore, January 2000. H.9a. Do thi goc lech roto may phat HOABINH khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Goc lech roto (rad) 80ms 100ms 120ms H.9b. Do thi goc lech roto may phat PHALAI1 khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.500 0.550 0.600 0.650 0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Goc lech roto (rad) 80ms 100ms 120ms H.9c. Do thi toc do may phat YALY khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.997 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Toc do goc (pu) 80ms 100ms 120ms H.9d. Do thi goc lech roto may phat PHUMY1 khi ngan mach giua duong day HB.HT voi cac thoi gian ton tai su co 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 104 108 112 116 120 Thoi gian (s) Goc lech roto (rad) 80ms 100ms 120ms . này giới thiệu sự ổn đ nh của Hệ thống điện Việt Nam với các thời gian tồn tại sự cố ngắn mạch khác nhau trên đường dây 500KV và nh hưởng của chúng đến t nh ổn đ nh của của hệ thống. ABSTRACT The. lớn nh t. 4. Kết luận Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy rằng thời gian tồn tại ngắn mạch tương ứng với các vị trí ngắn mạch khác nhau có nh hưởng nhiều đến tốc độ của các máy phát: thời gian càng. khoảng thời gian từ 112s đến 120s. c. nh hưởng của thời gian tồn tại ngắn mạch trên đường dây 500KV trong hệ thống điện VN H nh vẽ 8a,b,c,d; 9a,b,c,d biểu diễn dao động của các máy phát Hoà B nh,