MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ XẢY RA KHI THAO TÁC ĐÓNG CẮT BỘ TỤ BÙ Ở TBA 110 kV SỬ DỤNG PHẦN MỀM ATP

PHÂN BAN B2 Truyền tải phân phối điện MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ XẢY RA KHI THAO TÁC ĐÓNG CẮT BỘ TỤ BÙ Ở TBA 110 kV SỬ DỤNG PHẦN MỀM ATP Phan Xuân Tưởng Trường Cao đẳng Điện lực miền Trung Tóm tắt: Mô phân tích tượng trình độ thao tác đóng cắt tụ điện bù tĩnh lưới điện khía cạnh công tác thiết kế, lắp đặt vận hành tụ bù Các tượng làm hư hỏng cách điện tụ thiết bị khác trạm, gây tác động sai lệch cho mạch bảo vệ, mạch điều khiển ảnh hưởng đến chất lượng điện cung cấp cho khách hàng Dựa vào kết mô từ phần mềm ATP để từ nhà chế tạo người vận hành đưa giải pháp nhằm hạn chế mức thấp điện áp thao tác đóng tụ bù trạm biến áp 110 kV Các trường hợp đóng cắt tụ bù trạm biến áp 110 kV sử dụng phần mềm ATP để mô bao gồm: mô trình độ xảy đóng cắt trạm tụ độc lập, đóng cắt trạm tụ song song 1 Ngoài mô tượng phóng điện trước máy cắt đóng tụ tượng phóng điện trở lại máy cắt cắt tụ ĐẶT VẤN ĐỀ 1, 2, 3, 4 Khi tụ điện đóng vào lưới điện, dòng điện xung kích chạy vào bên tụ để cân điện áp lưới điện điện áp tụ Dòng điện xung kích có tần số dao động biên độ lớn Hiện tượng điện áp xảy gây hỏng cách điện cho tụ, làm cho bảo vệ tác động sai lệch, ảnh hưởng đến việc cung cấp điện chất lượng điện Các tượng độ cần nghiên cứu khảo sát phần mềm chuyên dụng ATP 2.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Mô đóng điện trạm tụ bù độc lập 2.1.1 Các số liệu cần mô Giả sử có tụ bù cao áp dung lượng 50 Mvar, đóng vào góp có biểu thức điện áp: u(t )  115 sin(314t   u )kV Dung kháng tụ bù C1: HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2014 X C1  U Cdm 115   264,5 Q 50 Điện dung tụ C1: C1  1   12F  X C1 314.264,5 Giả sử nguồn góp có điện trở điện kháng tương đương: Điện cảm nguồn: Lng = 17,2 mH Cảm kháng nguồn: X Lng  Lng   17,2.10 3.314  5,4 Điện trở nguồn: ng =1 Biên độ điện áp nguồn góp: U m  115kV Các số liệu tính toán: Dòng điện xác lập qua tụ C1: I xlC1  Um  z   arctg Um R  ( X Lng  X C1 ) 2 ng  440 A 2,795  242  90 Dòng điện xung kích qua tụ C1: I xkC1  U m C1  3037 A Lng Tần số dao động: f0  2 Lng C1  2 17,2.10 3.12.10 6  350( Hz) PHÂN BAN B2 Truyền tải phân phối điện 2.1.2 Sơ đồ mô Hình Sơ đồ mô dạng ATP đóng tụ độc lập 2.1.3 Kết mô a Điện áp nguồn góp điện áp độ tụ C1 đóng MC1 thời điểm ms Điện áp độ tụ C1 Điện áp TG b Dòng điện xung kích qua tụ đóng MC1 thời điểm ms HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2014 2.1.4 Nhận xét kết mô Khi tụ điện đóng độc lập vào lưới điện thời điểm mà điện áp tức thời nguồn góp điện áp tụ biên độ ngược pha, lúc điện áp đỉnh tụ tăng lên 2,86 lần so với biên độ điện áp nguồn góp dòng điện xung kích đỉnh qua tụ tăng lên khoảng 13 lần so với dòng xác lập qua tụ Cụ thể điện áp đỉnh đặt vào tụ C1 329 kV, dòng điện xung kích đỉnh chạy qua tụ C1 6024 A 2.2 Mô đóng điện trạm tụ bù song song 2.2.1 Các số liệu cần mô Giả sử có tụ bù cao áp C1 làm việc, dung lượng 50 Mvar, tụ bù C2 đóng vào làm việc song song với tụ C1 góp có biên độ điện áp 115 kV Điện áp định mức tụ 115 kV, tần số nguồn 50Hz Điện dung tụ C2: C2  1   12F  X C 314.264,5 Giả sử điện kháng dây nối tụ C1 C2: Lnt = 20 mH Các số liệu tính toán: Dòng điện xác lập qua tụ C2: I xlC  U m 115000   434,78 A X C2 264,5 Dòng điện xung kích qua tụ C2: PHÂN BAN B2 Truyền tải phân phối điện I xkC  U m CT C1  C  Um  3983,72 A Lnt Lnt 2.2.2 Sơ đồ mô Hình Sơ đồ mô dạng ATP đóng tụ song song 2.3 Kết mô 2.3.1 Điện áp nguồn góp điện áp độ tụ C2 đóng MC2 thời điểm ms Điện áp độ tụ C2 Điện áp TG 2.3.2 Dòng điện xung kích qua tụ C2 đóng MC2 thời điểm ms HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2014 2.3.3 Điện áp độ tụ C1 điện áp độ tụ C2 đóng MC2 thời điểm ms Điện áp độ tụ C1 Điện áp độ tụ C2 2.3.4 Dòng điện xung kích qua tụ C1 C2 đóng MC2 thời điểm ms Dòng xk qua tụ C1 Dòng xung kích qua tụ C2 PHÂN BAN B2 Truyền tải phân phối điện 2.4 Nhận xét kết mô Qua kết mô cho thấy, đóng tụ C2 vào lưới điện điện áp tức thời nguồn biên độ cực đại (u -  = ) điện áp tức thời tụ biên độ dòng điện xung kích chạy vào tụ C2 có trị số lớn dòng xung kích chạy vào tụ C1 mà đóng độc lập tụ C1 vào lưới có công suất với tụ C2.Cụ thể điện áp đỉnh tụ C1 194,98 kV, điện áp đỉnh tụ C2 222,14 kV Dòng xung kích đỉnh qua tụ C1 2986 A, dòng xung kích đỉnh qua tụ C2 4251 A MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN TRƯỚC CỦA MÁY CẮT 3.1 Phân tích tượng Khi máy cắt đóng điện trạm tụ bù, tượng phóng điện trước xảy buồng cắt máy cắt, hồ quang phát sinh trước hai tiếp điểm tiếp xúc với Dòng điện hồ quang có tần số cao nên qua trị số zero bị dập tắt điện áp tụ giữ nguyên giá trị mà nhận lần phóng điện hai tiếp điểm tiếp xúc lại hoàn toàn, điện áp tụ bắt đầu dao động 3.2 Các số liệu cần mô t1 = ms: Thời điểm đóng máy cắt tụ bù t2 = ms: Thời điểm xảy phóng điện hồ quang t3 = 15 ms: Thời điểm hai tiếp điểm máy cắt tiếp xúc 3.3 Sơ đồ mô Hình Sơ đồ mô ATP với tượng phóng điện trước 3.4 Kết mô 3.4.1 Điện áp nguồn góp điện áp độ tụ đóng tụ bù HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2014 Điện áp nguồn TG Điện áp độ tụ C1 3.4.2 Dòng điện xung kích qua tụ đóng tụ bù 3.4.3 Điện áp hai đầu cực máy cắt thời điểm xảy phóng điện hồ quang PHÂN BAN B2 Truyền tải phân phối điện 3.5 Nhận xét kết mô Qua kết mô cho thấy, máy cắt đóng điện trạm tụ bù, tượng phóng điện trước xuất làm cho điện áp tụ tăng lên gấp 3,7 lần dòng điện xung kích qua tụ tăng gấp 19,3 lần so với biên độ điện áp dòng điện chế độ xác lập Điện áp hai đầu cực máy cắt thời điểm xảy phóng điện hồ quang tăng lên lớn (khoảng 4,6 lần) so với biên độ điện áp nguồn Cụ thể điện áp đỉnh tụ C1 428,44 kV, dòng điện xung kích đỉnh qua tụ C1 8531 A Điện áp hai tiếp điểm máy cắt 527,37 kV MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN TRỞ LẠI CỦA MÁY CẮT 4.1 Phân tích tượng Khi máy cắt cắt điện trạm tụ bù khỏi lưới, tượng phóng điện trở lại xảy độ bền điện môi buồng cắt máy cắt thấp so với tốc độ tăng điện áp phục hồi (RRV) hai tiếp điểm máy cắt 4.2 Các số liệu cần mô t1 = 45 ms: Thời điểm máy cắt cắt tụ bù t2 = 55 ms: Thời điểm xảy phóng điện trở lại t3 = 56 ms: Thời điểm kết thúc trình phóng điện 4.3 Sơ đồ mô Hình Sơ đồ mô ATP với tượng phóng điện trở lại MC 4.4 Kết mô 4.4.1 Điện áp nguồn góp điện áp độ tụ cắt tụ bù HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2014 Điện áp nguồn TG Điện áp độ tụ C1 4.4.2 Dòng điện xung kích qua tụ cắt tụ bù 4.4.3 Điện áp hai đầu cực máy cắt 4.5 Nhận xét kết mô Qua kết mô cho thấy, máy cắt cắt tụ làm việc khỏi lưới, tượng phóng điện trở lại làm cho điện áp tụ tăng lên gấp 2,9 lần dòng điện xung kích qua tụ tăng gấp 13 lần so với biên độ điện áp dòng điện chế độ xác lập tụ Điện áp 10 PHÂN BAN B2 Truyền tải phân phối điện hai đầu cực máy cắt tăng lên lớn (khoảng lần) so với biên độ điện áp nguồn góp Cụ thể điện áp đỉnh tụ C1 331,79 kV, dòng điện xung kích đỉnh qua tụ C1 5974 A Điện áp hai tiếp điểm máy cắt 821,7 kV KẾT LUẬN  Khi tụ điện đóng độc lập vào lưới điện thời điểm mà điện áp tức thời nguồn góp điện áp tụ biên độ ngược pha, lúc điện áp đỉnh tụ tăng lên 2,86 lần so với biên độ điện áp nguồn góp dòng điện xung kích đỉnh qua tụ tăng lên khoảng 13 lần so với dòng xác lập qua tụ Đây trường hợp nguy hiểm Cho nên không đóng tụ vào lưới trường hợp này;  Khi đóng thêm tụ vào làm việc song song với tụ làm việc điện áp đỉnh tụ có trị số lớn điện áp đỉnh tụ làm việc (tăng 1,14 lần) dòng điện xung kích đỉnh tụ tăng lên 1,42 lần so với dòng xung kích đỉnh qua tụ làm việc Điều giải thích phóng điện từ tụ làm việc sang tụ đóng vào làm việc song song với nó;  Hiện tượng phóng điện trước đóng MC tụ bù tượng phóng điện trở lại cắt MC tụ bù, qua mô cho thấy điện áp dòng xung kích tăng lên lớn so với chế độ xác lập Đặc biệt điện áp hai tiếp điểm MC MC cắt tụ (tăng lên khoảng lần so với điện áp định mức tụ);  Phần mềm ATP 5 công cụ hữu ích để mô tính toán trình độ xảy thao tác đóng cắt tụ bù lưới điện Thực tế hệ thống tụ khác nhau, người thiết kế phải biết phân tích, mô nhằm đưa kết để từ lựa chọn giải pháp phù hợp để đóng cắt tụ bù nhằm mang lại hiệu cao Hiện với kỹ thuật đóng MC qua điện trở trước xem giải pháp hiệu Điều kiểm chứng thông qua mô phần mềm ATP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Thành Việt – Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, “Khảo sát tượng xảy đóng tụ điện vào lưới điện có tụ khác ghép song song hoạt động sử dụng phần mềm ORCAD(phần PSPICE)” [2] NEPSI,Northeasr Power Systems Inc “Capacitor Bank Switching Transients” [3] MF,Iizarry, PREPA T.E, “Mitigation of Back to Back Capacitor Switching Transients on Distribution Circuits” [4] Govind Gopakumar, Huihua Yan “Shunt Capacitor Bank Switching Transients, A Tutorial and Case Study ” [5] László Prikler, Hans Kristian Høidalen, “Users' Manual ATPDRAW”, Version 5.0p7 for Windows 9x/NT/2000/XP, Norway 11 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2014 12 13