Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày các kết quả khảo sát cấu trúc, đánh giá về thực trạng vận hành và vấn đề quá dòng quá độ đang xảy ra trên hệ thống phân phối điện của Điện lực Đà Nẵng. Các tác giả cũng đề xuất một số phương án với giải pháp kỹ thuật cụ thể để hạn chế dòng ngắn mạch quá độ trên lưới điện trong phạm vi cho phép của các thiết bị đóng cắt hiện nay.
Lê Thành Bắc, Nguyễn Văn Tấn, Trần Ngọc Thiên Nam HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI THUỘC ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG LIMITING THE SHORTCUT TRANSIENT OVERCURRENT IN THE ELECTRIC DISTRIBUTION SYSTEM OF DA NANG POWER Lê Thành Bắc1, Nguyễn Văn Tấn2, Trần Ngọc Thiên Nam2 Đại học Đà Nẵng; lethanhbac2012@yahoo.com Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Bài báo trình bày kết khảo sát cấu trúc, đánh giá thực trạng vận hành vấn đề dòng độ xảy hệ thống phân phối điện Điện lực Đà Nẵng Các tác giả đề xuất số phương án với giải pháp kỹ thuật cụ thể để hạn chế dòng ngắn mạch độ lưới điện phạm vi cho phép thiết bị đóng cắt Các kết mô phần mềm chuyên dụng chứng minh tính hiệu phương án đề xuất Giải pháp lắp đặt thiết bị tự động hạn chế dòng ngắn mạch kiểu máy biến áp (FCLT) cho phép hạn chế dòng xung kích độ với mức hạn chế bất kỳ, đồng thời giữ nguyên cấu trúc lưới thiết bị đóng cắt nay, thực phương án mang tính khả thi cao Abstract - The paper present results of studying system structure, estimating the current state of system operation and the transient over-current problem occurring in the electricity distribution system of Da Nang Power Company The authors also propose some methods with specific technical measures to limit short-circuit currents on the grid within allowable ranges of current switching devices Simulated results from specialized softwares demonstrate the effectiveness of the proposed methods The method of installing automatic Fault Current Limiting device of Transformer type (FCLT) allows limiting the flow of transient inrush current with any restriction, while maintaining the same grid structure and switching equipment This is a highly feasible option Từ khóa - dòng q độ; hệ thống điện Đà Nẵng; ngắn mạch; thiết bị tự động hạn chế dòng ngắn mạch kiểu biến áp (FCLT); mơ Key words - transient current; Da Nang power system; short circuit; automatic Fault Current Limiting device of Transformer type (FCLT); simulation Cấu trúc lưới điện phân phối Đà Nẵng 1.1 Giới thiệu chung Hiện nay, hệ thống điện Công ty Điện lực Đà Nẵng (PCĐN) cấp điện từ trạm biến áp (TBA) 500 kV Đà Nẵng qua TBA (Hình 1): Trạm 110 kV Liên Trì (E11) Xuân Hà (E10) cấp điện cho khu vực quận Hải Châu quận Thanh Khê; Trạm 110 kV Cầu Đỏ (E12), Hòa Xuân cấp điện cho khu vực quận Cẩm Lệ, huyện Hoà Vang; Trạm 220kV Ngũ Hành Sơn An Đồn (E14), 110 kV Ngũ Hành Sơn cấp điện cho khu vực quận Sơn Trà quận Ngũ Hành Sơn; Trạm 220 kV Hoà Khánh (E9), Liên Chiểu (Elc) Hòa Khánh cấp điện cho khu vực quận Liên Chiểu, huyện Hoà Vang; Trạm 110 kV Hòa Liên cấp điện khu vực Trường Định, Hòa Bắc, Hòa Liên, Khu Cơng nghệ cao PCĐN có tổng công suất đặt 957 MVA, phụ tải cực đại năm 2017 503,8 MW, sản lượng ngày lớn đạt 10,3 triệu kWh Hình Sơ đồ lưới điện phân phối 110 (220)/22kV thành phố Đà Nẵng ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(128).2018 1.2 Ưu điểm lưới điện Đà Nẵng Các trạm biến áp 110(220) kV Hình phân bố đồng khu vực thành phố, trạm có nhiều kết nối lưới mạch vòng phía 22 kV cho phép linh hoạt chuyển tải qua lại có cơng tác yêu cầu cố Các TBA cấp điện từ nhiều nguồn khác nên góp phần tăng độ tin cậy cung cấp điện cho toàn hệ thống 1.3 Những hạn chế tồn 1.3.1 Nhược điểm vận hành Hiện nay, công tác đường dây 110/220 kV Hòa Khánh TBA Hòa Khánh bắt buộc phải giảm tải 30 MW để đảm bảo chất lượng điện (điều làm PCĐN không chủ động lịch công tác thông báo trước đến khách hàng) TBA 110 kV An Đồn cấp điện từ mạch đơn TBA 220 kV Ngũ Hành Sơn, điều khó khăn truyền tải điện công tác TU 174/E13 MC 174/E13, xảy cố đường dây 110 kV từ Ngũ Hành Sơn TBA An Đồn toàn phụ tải thuộc quận Sơn Trà bị ảnh hưởng điện TBA 110 kV Hòa Khánh chủ yếu cung cấp cho phụ tải nhà máy thép nên dùng TBA để chuyển tải cho phụ tải thuộc TBA 220 kV Hòa Khánh Liên Chiểu có nhu cầu Nếu muốn chuyển tải bắt buộc phải sa thải phụ tải nhà máy thép… điều gây thiệt hại lớn kinh tế Về kết lưới 22 kV, xuất tuyến trung áp phần lớn có mức độ mang tải cao nên khả chuyển tải thực tế chưa linh hoạt 1.3.2 Quá dòng độ cố ngắn mạch Bảng Giá trị dòng ngắn mạch xung kích xuất tuyến vận hành có khép vòng khơng có khép vòng Trạm biến áp trung gian Máy cắt dùng Mã hiệu Giá trị dòng ngắn mạch xung kích xuất tuyến có mạch khép vòng lớn (kA) Dòng cắt Khi khép Khơng Iđm (kA) vòng khép vòng An Đồn GMH/V20 25 29,3 21,5 Hòa Khánh HVX24 31,5 58,0 31,3 Liên Chiểu 3AH5283 25 33,1 19,0 Liên Trì GVBM/2000 25 42,1 27,5 220 kV-Ngũ Hành Sơn HVX24 31,5 45,1 31,5 Xuân Hà EVOLIS 25 32 23,7 Ngoài nhược điểm nêu trên, việc tăng trị số dòng xung kích có ngắn mạch số điểm (Bảng 1) trạm Liên Trì, Ngũ Hành Sơn, Xn Hà có nối vòng vượt xa dòng cắt cho phép máy cắt, giới hạn độ bền điện động cho phép thiết bị đóng cắt khác dùng hệ thống Điều thực nguy tạo rủi ro lớn, xảy cố điện diện rộng, gây thiệt hại lớn kinh tế an ninh Hạn chế trị số dòng xung kích ngắn mạch qua thiết bị đóng cắt giới hạn cho phép nhằm nâng cao độ tin cậy hệ thống điện phân phối, yêu cầu cấp thiết đặt PCĐN Thực tế đòi hỏi phải sớm tìm giải pháp kỹ thuật hợp lý khắc phục tình trạng tăng q lớn dòng ngắn mạch xung kích xảy lưới phân phối Các giải pháp chung hạn chế dòng ngắn mạch xung kích Để giảm trị số xung kích dòng điện q độ trường hợp cố, giới có giải pháp kỹ thuật vận hành [1, 4, 7], nhiên, giải pháp tồn hạn chế định Cụ thể: Dùng cuộn kháng không lõi sắt nối tiếp lưới, giải pháp kinh điển lại gây sụt áp lưới làm việc bình thường; Nâng cấp thiết bị đóng cắt nâng cấp điện áp lưới, giải pháp chi phí cao; Sử dụng thiết bị tự động hạn chế dòng điện ngắn mạch với vật liệu siêu dẫn, giải pháp cần có thiết bị làm lạnh kèm theo, tăng tổn hao chi phí đắt; Sử dụng thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch có dạng van bán dẫn kết hợp với điện kháng sử dụng thiết bị chuyển mạch công suất kiểu tác động cực nhanh, hai giải pháp có nhược điểm yêu cầu cần phải thay nhiều thiết bị, sơ đồ điều khiển phức tạp, giá thành cao, độ tin cậy thấp, tốn Hai giải pháp kỹ thuật - vận hành lại, khả có tính khả thi cao hệ thống điện phân phối Đà Nẵng Việt Nam nói chung là: thay đổi cấu trúc lưới (tách lưới, tách cái, áp dụng biện pháp cắt liên động loại dần nguồn cung cấp cho dòng cố) giải pháp tính tốn lắp đặt thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch với chi phí hợp lý để giảm dòng điện cố đến giới hạn cho phép thiết bị đóng cắt [2, 6, 7] Trong báo này, tác giả trình bày nhóm hai giải pháp kỹ thuật nêu trên, kết mô qua phần mềm chuyên dụng minh chứng hiệu cách giải vấn đề dòng độ ngắn mạch cố hệ thống phân phối điện PCĐN Thiết bị hạn chế dòng nghiên cứu loại tự động hạn chế dòng ngắn mạch kiểu FCLT Đề xuất giải pháp hạn chế dòng độ hệ thống điện Đà Nẵng 3.1 Giải pháp cắt lưới vòng, tách vận hành Trị số dòng ngắn mạch xung kích có nối vòng (Hình 1) xét cố ngắn mạch đầu cực máy cắt 22 kV, cấu trúc lưới có TBA hệ thống PCĐN có dòng vượt trị số dòng cho phép máy cắt (Bảng 1) Trong đó, đặc biệt 02 trạm biến áp Hòa Khánh Liên Trì, trị số dòng xung kích lớn (TBA Hòa Khánh tăng tới 58 kA; TBA Liên Trì 42,1 kA) Nếu dùng giải pháp thực cắt nối vòng vận hành, kiểm tra với ngắn mạch đầu cực máy cắt 22 kV (cho Bảng 1) trị số dòng xung kích giảm xuống trị số dòng cắt định mức máy cắt Đặc tính q độ dòng điện ngắn mạch TBA Hòa Khánh TBA Liên Trì nhận Bảng 1, Hình Hình thực phương án cắt mạch vòng Lê Thành Bắc, Nguyễn Văn Tấn, Trần Ngọc Thiên Nam trở tương đương FCLT Xc Khi cố ngắn mạch xảy ra, dòng qua tụ C tăng cao, đồng thời điện áp tăng làm tiếp điểm chân khơng K phóng điện, máy BA chuyển sang chế độ ngắn mạch (XBA giảm nhanh) làm tổng trở ZFLC tăng Trở kháng ZFLC FCLT xác định theo quan hệ: z FLC = RFLC + X FLC Hình Dòng ngắn mạch góp 22 kV TBA Hòa Khánh tương ứng với phương án có nối vòng cắt nối vòng X FLC X С X BA (1) X C - X BA Dòng ngắn mạch chu kỳ cực đại [3, 4] chưa lắp đặt FCLT là: I n.m = Um Um = z ( RHT + X HТ ) Um (2) X HТ Với: Um trị số biên độ điện áp pha hệ thống; RHT XHT điện trở điện kháng hệ thống quy điểm ngắn mạch (RHT