Đánh giá tình hình tổn thất và giải pháp giảm tổn thất điện năng trên dây chống sét của đường dây truyền tải điện 220KV 500KV việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VÕ LƯƠNG NHÂN ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH TỔN THẤT VÀ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN DÂY CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 220KV, 500KV VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VÕ LƯƠNG NHÂN ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH TỔN THẤT VÀ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN DÂY CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 220KV, 500KV VIỆT NAM Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG Hà Nội - 2017 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu Khoa Điện - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, dƣới dẫn thầy cô giúp đỡ đồng nghiệp luận văn cao học tơi đến đƣợc hồn thành Với tất kính trọng lịng biết ơn sâu sắc, cho phép đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới: - TS Nguyễn Đức Cƣờng - Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia tận tình hƣớng dẫn, bảo cho tơi q trình thực hồn thành luận văn; - Các thầy, viện Điện, cán Trung tâm đào tạo bồi dƣỡng sau đại học Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn này; - Lãnh đạo đồng nghiệp Ban Kỹ thuật nhƣ Ban khác Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia quan tâm, động viên tạo điều kiện cho q trình thực hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Tác giả luận văn Võ Lƣơng Nhân Võ Lương Nhân i Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn luận văn thân tơi nghiên cứu, tính tốn phân tích Số liệu đƣa luận văn dựa kết tính tốn trung thực tôi, không chép hay số liệu đƣợc công bố Nếu sai với lời cam kết trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Võ Lƣơng Nhân Võ Lương Nhân ii Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU xi CHƢƠNG 1: HIỆN TRẠNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHƠNG, TÌNH HÌNH TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHÔNG .1 1.1 Tổng hợp chung đƣờng dây 1.2 Tổng hợp tình hình tổn thất điện 1.3 Tổng hợp tình hình cố ĐDK sét đánh từ 2011 đến 10 1.4 Các giải pháp chống sét ĐDK thực EVNNPT 15 CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHÔNG VÀ NỐI ĐẤT DÂY CHỐNG SÉT .19 2.1 Sét - Nguồn gốc điện áp khí 19 2.2 Bảo vệ sét đánh đƣờng dây tải điện 35 2.3 Nối đất đƣờng dây tải điện 44 CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN DÂY CHỐNG SÉT 48 3.1 Hiện trạng nối đất dây chống sét đƣờng dây tải điện 48 3.2 Tính tổn thất công suất sơ đồ hai dây chống sét nối với nối đất 51 3.3 Tính tốn cho đƣờng dây 220kV 52 3.4 Tính tốn cho đƣờng dây 500kV 58 3.5 Đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện dây chống sét 62 CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ LỘ TRÌNH THỰC HIỆN GIẢI PHÁP BỐ TRÍ DÂY CHỐNG SÉT 64 4.1 Đánh giá tiềm năng, hiệu giải pháp phân đoạn hóa 64 4.1.1 Ảnh hưởng dòng ngắn mạch 01 pha đường dây 65 4.1.1.1 Tính tốn cho đường dây 220kV 01 mạch 66 a) Tính tốn thơng số dây chống sét: 66 Võ Lương Nhân iii Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật b) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp nối đất khoảng cột (trƣờng hợp 1): 66 c) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ nối đất khoảng cột, DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 2):66 d) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 3): 67 e) Nhận xét kết tính tốn: 67 4.1.1.2 Tính toán cho đường dây 220kV 02 mạch 68 a) Tính tốn thơng số dây chống sét 68 b) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp nối đất khoảng cột (trƣờng hợp 1) 68 c) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ nối đất khoảng cột, DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 2)69 d) Tính tốn phân bố dòng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 3) 69 e) Nhận xét kết tính tốn: 69 4.1.1.3 Tính tốn cho đường dây 500kV 01 mạch 70 a) Tính tốn thơng số dây chống sét 70 b) Tính tốn phân bố dòng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp nối đất khoảng cột (trƣờng hợp 1) 70 c) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ nối đất khoảng cột, DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 2)71 d) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 3) 71 e) Nhận xét kết tính tốn 71 4.1.1.4 Tính tốn cho đường dây 500kV 02 mạch 72 a) Tính tốn thơng số dây chống sét 72 b) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp nối đất khoảng cột (trƣờng hợp 1): 72 c) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ nối đất khoảng cột, DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 2):73 Võ Lương Nhân iv Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật d) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 3) 73 e) Nhận xét kết tính tốn 73 4.1.1.5 Kiến nghị 74 4.1.2 Đánh giá phạm vi bảo vệ sét đánh đường dây 75 4.1.2.1 Tính tốn chống sét 75 4.1.2.2 Kết luận bảo vệ chống sét 78 4.1.3 Đánh giá tiềm 78 4.2 Lộ trình thực 80 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG MỞ RỘNG CỦA ĐỀ TÀI 81 Kết luận 81 Hƣớng mở rộng đề tài 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .82 Võ Lương Nhân v Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt AC/DC Xoay chiều/ Một chiều DCQ Dây cáp quang DCS Dây chống sét ĐD, ĐDK Đƣờng dây ĐHN Điện hạt nhân EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam HTĐ Hệ thống điện HVAC Hệ thống truyền tải điện cao áp xoay chiều HVDC Hệ thống truyền tải điện cao áp chiều 10 NĐ Nhiệt điện 11 NLTT Năng lƣợng tái tạo 12 NPT Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia 13 PTC1 Công ty Truyền tải điện 14 PTC2 Công ty Truyền tải điện 15 PTC3 Công ty Truyền tải điện 16 PTC4 Công ty Truyền tải điện 17 QHĐ Quy hoạch điện 18 TBA Trạm biến áp 19 TĐ Thủy điện 20 TSĐ Tổng sơ đồ Võ Lương Nhân Diễn giải vi Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng I.1 Tổng quy mô đƣờng dây 500kV Bảng I.2 Tổng quy mô dây chống sét OPGW 500kV Bảng I.3 Tổng quy mô đƣờng dây 220kV Bảng I.4 Tổng quy mô dây chống sét OPGW 220kV Bảng I.5 Bảng thống kê sản lƣợng tổn thất điện lƣới truyền tải điện giai đoạn 2012 ÷ 2016 Bảng I.6 Bảng thống kê sản lƣợng, tổn thất điện lƣới truyền tải điện cung đoạn đƣờng dây 500kV giai đoạn 2012 ÷ 2016 Bảng I.7 Sự cố đƣờng dây 220kV, 500kV từ năm 2011 đến 30/6/2016 10 Bảng I.8 Sự cố đƣờng dây 220kV, 500kV nguyên nhân sét đánh PTC 10 Bảng I.9 Thống kê cố đƣờng dây 220kV, 500kV có nguyên nhân sét đánh theo tháng 11 Bảng I.10 Một số đƣờng dây điển hình có nhiều cố có ngun nhân sét: .12 Bảng II.1 Số ngày có dơng số trạm tiêu biểu (trung bình tháng năm) 29 Bảng II.2 Thời gian có dơng trung bình (giờ) 30 Bảng II.3.Cƣờng độ hoạt động dông sét khu vực 32 Bảng II.4 Trị số mật độ sét theo khu vực 32 Bảng II.5 Tiêu chuẩn điện trở nối đất cột điện 47 Bảng III.1 Tổng hợp khối lƣợng nối đất DCS đƣờng dây 500kV 48 Bảng III.2 Tổng hợp khối lƣợng nối đất DCS đƣờng dây 220kV 49 Bảng III.3 Kết tính tốn dịng điện cảm ứng dây chống sét 57 Bảng III.4 Kết tính tốn tổn thất dây chống sét 57 Bảng III.5 Kết tính tdịng điện cảm ứng dây chống sét .61 Bảng III.6 Kết tính tốn tổn thất dây chống sét 61 Bảng III.7 Bảng so sánh kế tính toán kết đo thực tế 61 Bảng IV.1 Thông số dây chống sét cho đƣờng dây 220kV 01 mạch 66 Bảng IV.2 Thông số dây chống sét cho đƣờng dây 220kV 02 mạch 68 Võ Lương Nhân vii Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng IV.3 Thông số dây chống sét cho đƣờng dây 500kV 01 mạch 70 Bảng IV.4 Thông số dây chống sét cho đƣờng dây 500kV 02 mạch 72 Bảng IV.5 Kết tính tốn dịng ngắn mạch 01 pha trƣờng hợp DCS DCQ đƣợc nối đất tất vị trí cột 75 Bảng IV.6 Kết tính tốn dòng ngắn mạch 01 pha trƣờng hợp DCQ đƣợc nối đất tất vị trí cột, dây chống sét nối đất đầu khoảng néo 75 Bảng IV.7 Xác suất hình thành vầng quang 77 Bảng IV.8 Kết tính tốn xác suất phóng điện qua mỏ phóng 77 Bảng IV.9 Kết tính tốn tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện DCS đƣờng dây 500kV .78 Bảng IV.10 Kết tính tốn tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện DCS đƣờng dây 220kV .79 Võ Lương Nhân viii Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phải tăng lên, nhiên dòng ngắn mạch phân bố dây chống sét giảm xuống dẫn đến tiết diện dây chống sét giảm - Trong trƣờng hợp giả thiết treo thêm 01 dây chống sét, kết nhƣ sau: Hình IV.9 Sơ đồ phân bố dòng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp giả thiết treo thêm 01 DCS Vậy, với trƣờng hợp treo thêm 01 dây chống sét chủng loại tƣơng đƣơng dòng ngắn mạch 01 pha phân bổ qua dây cáp quang giảm từ 92% xuống 85% 4.1.1.3 Tính tốn cho đường dây 500kV 01 mạch a) Tính tốn thơng số dây chống sét ảng IV.3 Thơng số dây chống sét cho đường dây 500kV 01 mạch Loại dây PHLOX116 OPGW-80 R0 (Ω/km) 0.59 0.75 r (m) 0.0070 0.0066 D (m) 19.1 19.1 α (1/0C) 0.0036 0.0036 T (0C) 40 40 R (Ω /km) 0.63 0.80 X (Ω /km) 1.02 1.03 Z (Ω /km) 1.20 1.31 b) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp nối đất khoảng cột (trƣờng hợp 1) Hình IV.10 Sơ đồ phân bố dòng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp Võ Lương Nhân 70 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật c) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ nối đất khoảng cột, DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 2) Hình IV.11 Sơ đồ phân bố dòng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp d) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 3) Hình IV.12 Sơ đồ phân bố dòng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp e) Nhận xét kết tính tốn - Phân bố dòng ngắn mạch dây chống sét phụ thuộc nhiều vào tổng trở dây cáp quang dây chống sét - Phân bố dòng ngắn mạch trƣờng hợp trƣờng hợp gần nhƣ (48% dòng ngắn mạch chạy qua dây cáp quang, 52% dòng ngắn mạch chạy qua dây chống sét) - Trong trƣờng hợp 2, phần lớn dòng ngắn mạch 01 pha phân bổ qua dây cáp quang (87%) dẫn đến khả chịu đựng dòng ngắn mạch dây cáp quang phải tăng lên, nhiên dòng ngắn mạch phân bố dây chống sét giảm xuống Võ Lương Nhân 71 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật dẫn đến tiết diện dây chống sét giảm - Trong trƣờng hợp giả thiết treo thêm 01 dây chống sét, kết nhƣ sau: Hình IV.13 Sơ đồ phân bố dòng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp giả thiết treo thêm 01 DCS - Vậy, với trƣờng hợp treo thêm 01 dây chống sét chủng loại tƣơng đƣơng dòng ngắn mạch 01 pha phân bổ qua dây cáp quang giảm từ 87% xuống 77% 4.1.1.4 Tính tốn cho đường dây 500kV 02 mạch a) Tính tốn thơng số dây chống sét ảng IV.4 Thông số dây chống sét cho đường dây 500kV 02 mạch Loại dây PHLOX116 OPGW-80 R0 (Ω/km) 0.59 0.75 r (m) 0.0070 0.0066 D (m) 15.4 15.4 α (1/0C) 0.0036 0.0036 T (0C) 40 40 R (Ω /km) 0.63 0.80 X (Ω /km) 0.99 1.00 Z (Ω /km) 1.18 1.28 b) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp nối đất khoảng cột (trƣờng hợp 1): Hình IV.14 Sơ đồ phân bố dòng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp Võ Lương Nhân 72 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật c) Tính tốn phân bố dòng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ nối đất khoảng cột, DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 2): Hình IV.15 Sơ đồ phân bố dịng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp d) Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét dây cáp quang trƣờng hợp DCQ DCS nối đất 02 đầu khoảng néo (trƣờng hợp 3) Hình IV.16 Sơ đồ phân bố dòng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp e) Nhận xét kết tính tốn - Phân bố dịng ngắn mạch dây chống sét phụ thuộc nhiều vào tổng trở dây cáp quang dây chống sét - Phân bố dòng ngắn mạch trƣờng hợp trƣờng hợp gần nhƣ (48% dòng ngắn mạch chạy qua dây cáp quang, 52% dòng ngắn mạch chạy qua dây chống sét) - Trong trƣờng hợp 2, phần lớn dòng ngắn mạch 01 pha phân bổ qua dây cáp quang (87%) dẫn đến khả chịu đựng dòng ngắn mạch dây cáp quang Võ Lương Nhân 73 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phải tăng lên, nhiên dòng ngắn mạch phân bố dây chống sét giảm xuống dẫn đến tiết diện dây chống sét giảm - Trong trƣờng hợp giả thiết treo thêm 01 dây chống sét, kết nhƣ sau: Hình IV.17 Sơ đồ phân bố dịng ngắn mạch DCS OPGW trường hợp giả thiết treo thêm 01 DCS - Vậy, với trƣờng hợp treo thêm 01 dây chống sét chủng loại tƣơng đƣơng dòng ngắn mạch 01 pha phân bổ qua dây cáp quang giảm từ 87% xuống 77% 4.1.1.5 Kiến nghị - Để việc nối đất phân đoạn dây chống sét dây cáp quang hiệu quả, điều phụ thuộc vào dòng ngắn mạch 01 pha đƣờng dây, tổng trở DCS DCS kết hợp cáp quang - Đối với đƣờng dây có dịng ngắn mạch lớn, xem xét tính tốn dịng ngắn mạch 01 pha dọc đƣờng dây để lựa chọn khoảng néo nối đất phân đoạn dây chống sét Ví dụ: Đối với đƣờng dây 220kV Hải Hà - Cẩm Phả, kết tính tốn dịng ngắn mạch 01 pha đƣờng dây nhƣ sau: + Dây chống sét: GWS-70 có tiết diện 72,58mm2 + Dây cáp quang: OPGW-70 có tiết diện 71mm2, khả chịu dòng ngắn mạch 27kA2.s Trường hợp DCS DCQ nối đất tất vị trí cột: Võ Lương Nhân 74 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ảng IV.5 Kết tính tốn dịng ngắn mạch 01 pha trường hợp DCS DCQ nối đất tất vị trí cột H.Hà I (kA) 10%L 20%L 30%L 40%L 50%L 60%L 70%L 80%L 90%L C.Phả 5,77 Fcp 20,05 (mm2) BN 3,33 (kA2.s) 3,89 3,26 3,35 3,80 4,42 5,29 6,61 8,84 13,43 27,96 13,52 11,33 11,64 13,21 15,36 18,38 22,97 30,72 46,67 97,16 1,51 1,06 1,12 1,44 1,95 2,80 4,37 7,81 18,04 78,18 Trường hợp DCQ nối đất tất vị trí cột, dây chống sét nối đất đầu khoảng néo: ảng IV.6 Kết tính tốn dịng ngắn mạch 01 pha trường hợp DCQ nối đất tất vị trí cột, dây chống sét nối đất đầu khoảng néo H.Hà I (kA) 10%L 20%L 30%L 40%L 50%L 60%L 70%L 80%L 90%L C.Phả 5,77 3,89 3,26 3,35 3,80 4,42 5,29 6,61 8,84 13,43 27,96 BN 12.32 (kA2.s) 5.60 3.93 4.15 5.34 7.23 10.35 16.17 28.91 66.74 78,18 Từ bảng tính cho thấy, việc phân đoạn hóa nối đất dây chống sét mà khơng ảnh hƣởng đến khả chịu đựng dòng ngắn mạch dây cáp quang đƣợc thực với khoảng chiều dài 70% đƣờng dây Đối với đƣờng dây đấu vào nút theo quy hoạch có nhiều nguồn đến, nhiên thực tế có nguồn đến giá trị dòng ngắn mạch thấp, cần xem xét phân đoạn dây chống sét 4.1.2 Đánh giá phạm vi bảo vệ sét đánh đường dây 4.1.2.1 Tính tốn chống sét Tiến hành tính tốn trƣờng hợp sét đánh trực tiếp vào dây chống sét dây chống sét đƣợc phân đoạn hóa Từ số liệu thống kê cho thấy biên độ dòng điện sét biến thiên phạm vi rộng từ vài kA đến vài trăm kA, nhƣng phần lớn thƣờng dƣới 50kA vƣợt 100kA Đặc biệt miền núi nhƣ khu vực tuyến đƣờng dây Võ Lương Nhân 75 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật qua, biên độ dòng sét thƣờng bé vùng đồng khoảng vài lần Ở miền núi xác suất xuất dịng điện sét có biên độ lớn thấp Xác suất xuất dòng điện sét có biên độ lớn 100kA khu vực tuyến đƣờng dây đƣợc xác định phân bố xác suất theo tài liệu Liên Xô (LB Nga) nhƣ sau: [4.1.7] Theo mơ hình điện – hình học, cú sét có biên độ 100kA, khoảng cách phóng điện rc khoảng 267m Gần xem tiên độ sét xuất khoảng cách 267m hai bên đƣờng dây sét đánh vào đƣờng dây, nhƣ số lần sét có biên độ lớn 100kA đánh năm 100km đƣờng dây là: 10.9 lần/km2/năm x 0.534km x 100km = 0.0248 lần Nhƣ khoảng 40 năm 100km đƣờng dây khu vực bị cú sét có biên độ lớn 100kA đánh vào Xác suất cố đƣờng dây nhƣ bé không cần xét đến biên độ dịng sét lớn 100kA Thực tế biên độ sét dùng để tính bảo vệ cho trạm nhà máy vô quan trọng hệ thống Vì vậy, trƣờng hợp tính tốn sét đánh vào cột dây chống sét kiến nghị xem xét dịng sét có biên độ khơng q 100kA Việc bảo chọn chống sét van theo dòng điện sét lớn tốn mà không cải thiện tiêu chống sét đáng kể Điện áp đặt dây chống sét sét đánh vào dây chống sét: Ucs = Trong đó: I s Z GW , (kV) [4.1.8] Is: Cƣờng độ dòng điện sét (kA) ZGW: Tổng trở sóng dây chống sét () ZGW = 60.ln 2.htd , () rtd [4.1.9] htd: Chiều cao tƣơng đƣơng dây chống sét (m) rtd: Bán kính tƣơng đƣơng dây chống sét (m) Võ Lương Nhân 76 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Xác suất phóng điện qua mỏ phóng chuỗi chống sét: V v pd  10  U 0,5 100x 60 [4.1.10] U0,5: Điện áp phóng điện xung kích bé cách điện (theo quy phạm giá trị 620kV đƣờng dây 220kV 1175kV đƣờng dây 500kV) Nhƣ giá trị dòng điện sét tƣơng ứng để phóng điện qua mỏ phóng chuỗi chống sét là: IS = 4.U 0,5 Z GW , (kA) [4.1.11] Xác xuất hình thành vầng quang () phụ thuộc vào nhiều yếu tố gradient điện trƣờng theo bề mặt cách điện chuỗi chống sét có ý nghĩa quan trọng cả: ảng IV.7 Xác suất hình thành vầng quang E = U/I (kV/m)  50 30 20 10 0,6 0,45 0,25 0,1 Tính tốn với đƣờng dây 220kV, 500kV cho kết nhƣ sau: ảng IV.8 Kết tính tốn xác suất phóng điện qua mỏ phóng Đƣờng dây 220kV 01 mạch 220kV 02 mạch 220kV 04 mạch 500kV 01 mạch 500kV 02 mạch R0 rtd htd (Ω/km) (m) (m) 1,38 0,00555 28,5 TK-70 1,38 0,00555 37,5 TK-70 1,38 0,00555 56 TK-70 0,75 0,0066 34,5000 PHLOX116 0,75 0,0066 52,7000 PHLOX116 Loại dây ZGW (Ω) 554,22 570,69 594,75 555,29 580,71 IS (kA) 4,50 4,37 4,19 8,46 8,09 UCS (kV) 623,00 623,00 623,00 1.175,00 1.175,00 Vis 0,7 0,7 0,7 0,5 0,5 Nhƣ xác suất xuất dòng điện sét ứng với trị số dòng điện xung để phóng điện qua mỏ phóng chuỗi chống sét đƣờng dây chiếm 0,7 đƣờng dây 220kV, 0,5 đƣờng dây 500kV Mặt khác với điện áp đặt mỏ phóng lớn nhiều so với xác suất hình thành vầng quang sét đánh vào dây chống sét hình thành hồ quang ổn định 02 mỏ phóng đảm bảo sét vào cột xuống hệ thống nối đất cột Võ Lương Nhân 77 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4.1.2.2 Kết luận bảo vệ chống sét Việc phân đoạn hóa dây chống sét khơng ảnh hƣởng đến bảo vệ sét đánh trực tiếp vào dây dẫn (do khơng thay đổi góc bảo vệ dây chống sét) không ảnh hƣởng đến việc sét (nhƣ kết tính tốn trên) Việc sét đƣợc thực cách lắp đặt bổ sung mỏ phóng qua bát cách điện (đối với ĐD 220kV khoảng cách khe hở mỏ phóng 40mm, ĐD 500kV khoảng cách khe hở mỏ phóng 80mm) Thực tế đƣờng dây 220kV, 500kV vận hành có dây chống sét thơng thƣờng (khơng có dây chống sét kết hợp cáp quang OPGW) dây chống sét đƣợc phân đoạn qua bát cách điện với khoảng cách khe hở mỏ phóng điện sét cấp điện áp nhƣ nêu 4.1.3 Đánh giá tiềm Khối lƣợng đƣờng dây 220kV, 500kV lƣới điện Việt Nam lớn, với kết tính tốn lƣới điện trạng: - Phân đoạn hóa dây chống sét đối khoảng 50% km đƣờng dây 220kV, 500kV lƣới điện - Giữ nguyên kết cấu nối đất dây cáp quang (không phân đoạn cáp quang) Khi thực phân đoạn hóa dây chống sét khoảng 50% km đƣờng dây 220kV, 500kV lƣới điện, kết tính tốn tổn thất công suất lƣới điện nhƣ sau: Lƣới truyền tải 500kV: ảng IV.9 Kết tính tốn tính tốn tổn thất công suất, tổn thất điện DCS đường dây 500kV TT I Đƣờng dây Loại L P=R*I^2 (km) (W/km) Trƣờng hợp DCS dây cáp quang nối đất lặp lại 500kV 01 mạch 4xACSR 3.348,1 DCS PHLOX116 633,0 500kV 02 mạch 4xACSR 2.048,8 Võ Lương Nhân 78 ∆P=P*L* 50% (MW) ∆A=P*L*8760 *50% (tr.kWh/năm) 1,06 9,3 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TT II ∆P=P*L* 50% (MW) ∆A=P*L*8760 *50% (tr.kWh/năm) DCS PHLOX116 30.576,8 31,32 Tổng cộng 32,38 Trƣờng hợp DCS nối đất 01 đầu, dây cáp quang nối đất lặp lại 500kV 01 mạch 4xACSR 3.348,1 DCS PHLOX116 0,1 0,0001 500kV 02 mạch 4xACSR 2.048,8 DCS PHLOX116 3,1 0,0031 Tổng cộng 0,0032 274,4 283,67 Đƣờng dây Loại L P=R*I^2 (km) (W/km) 0,0009 0,0274 0,0284 Lƣới truyền tải 220kV: ảng IV.10 Kết tính tốn tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện DCS đường dây 220kV TT I II Đƣờng dây Loại L P=R*I^2 ∆P=P*L* 50% (MW) (km) (W/km) Trƣờng hợp DCS dây cáp quang nối đất lặp lại 220kV 01 mạch 1xACSR 3.835,22 DCS TK-70 578,91 1,11 220kV 02 mạch 2xACSR 5.550,28 DCS TK-70 7.474,75 20,74 220kV 04 mạch 2xACSR 246,69 DCS TK-70 16.028,19 1,98 Tổng cộng 23,8306 Trƣờng hợp DCS nối đất 01 đầu, dây cáp quang nối đất lặp lại 220kV 01 mạch 1xACSR 3.835,22 DCS TK-70 0,06 0,0001 220kV 02 mạch 2xACSR 5.550,28 DCS TK-70 0,75 0,0021 220kV 04 mạch 2xACSR 246,69 DCS TK-70 1,60 0,0002 Tổng cộng 0,0024 ∆A=P*L*8760* 50% (tr.kWh/năm) 9,7 181,7 17,3 208,8 0,0010 0,0182 0,0017 0,0209 Theo kết tính tốn trên, ta nhận thấy tổn thất cơng suất dây chống sét sau phân đoạn hóa khoảng 50% km đƣờng dây 229kV, 500kV nhỏ Võ Lương Nhân 79 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ~ 0,0056 MW, tổn thất công suất nối đất lặp lại lớn: + 50% x 579 W/km x 3.835,2 km ĐZ 220kV 01 mạch = 1,11 MW; + 50% x 7475 W/km x 5.550,3 km ĐZ 220kV 02 mạch = 20,74 MW; + 50% x 16028 W/km x 246,7 km ĐZ 220kV 04 mạch = 1,98 MW; + 50% x 633 W/km x 3.348,1 km ĐZ 500kV 01 mạch = 1,06 MW; + 50% x 30577 W/km x 2.048,8 km ĐZ 500kV 02 mạch = 31,32 MW; + Tổng cộng tổn thất công suất giảm sau phân đoạn hóa dây chống sét khoảng 50% km đƣờng dây 229kV, 500kV ~ 56,21 MW Nhƣ vậy, tổn thất điện dây chống sét sau phân đoạn hóa khoảng 50% km đƣờng dây 229kV, 500kV tính cho năm 2016 giảm ~ 56,21 MW x 8.760 ngày x 10-3 = 492,4 tr.kWh, tƣơng ứng giảm 13% tổn thất điện lƣới điện truyền tải (3.782 tr.kWh) 4.2 Lộ trình thực Để hạn chế đầu tƣ, giữ nguyên kết cấu lƣới điện trạng, việc phân đoạn nối đất dây chống sét dây cáp quang thực nhƣ sau: - Phân đoạn hóa dây chống sét đối khoảng 50% km đƣờng dây 220kV, 500kV lƣới điện - Giữ nguyên kết cấu nối đất dây cáp quang Đối với đƣờng dây xây dựng thực nhƣ sau: - Tính tốn phân đoạn hóa dây chống sét dây cáp quang dựa kết tính tốn dịng ngắn mạch 01 pha đƣờng dây - Bố trí sơ đồ cột hợp lý để giảm tốn thất dây chống sét Dựa kết nghiên cứu phối hợp với số liệu đo kiểm thực tế triển khai thực thí điểm thực tế để tổng hợp, đánh giá báo cáo cấp có thẩm quyền (cụ thể Bộ Công Thƣơng) để xem xét điều chỉnh quy định Quy phạm trang bị điện nhƣ nêu phần làm sở triển khai phân đoạn hóa cho đƣờng dây 220kV, 500kV Võ Lương Nhân 80 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG MỞ RỘNG CỦA ĐỀ TÀI Kết luận Với khối lƣợng đƣờng dây 220kV, 500kV lƣới điện Việt Nam lớn không ngừng tăng lên, việc phân đoạn nối đất dây chống sét (tách nối đất trực tiếp DCS) giảm tổn thất công suất lƣới điện Giảm tổn thất điện lƣới điện nói chung Qua kết tính tốn tính tốn, phân tích cho thấy sau phân đoạn DCS thì: - Vẫn đảm bảo khả chịu dòng ngắn mạch DCS, DCS kết hợp cáp quang OPGW - Đảm bảo giảm đƣợc đáng kể tổn thất công suất điện DCS, góp phần giảm tổn thất cho đƣờng dây - Sau DCS đƣợc phân đoạn đảm bảo khả bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào dây dẫn sét sau có q điện áp khí Từ kết nghiên cứu, tính tốn tài liệu cho EVNNPT báo cáo EVN trình Bộ Cơng Thƣơng xem xét điều chỉnh quy định “Quy phạm trang bị điện” (cụ thể Phần II: Hệ thống đƣờng dẫn điện, Chƣơng II.5: Đƣờng dây tải điện không điện áp 1kV đến 500kV, Mục II.5.65) Hƣớng mở rộng đề tài Các đƣờng dây truyền tải 220kV, 500kV không ngừng phát triển, vây việc nghiên cứu tổn thất đƣờng dây truyền tải công tác quan trọng đƣợc quan tâm để tiếp tục thực hiệu Tiếp tục nghiên cứu, thu thập số liệu thực tế, đánh giá để thực việc phân đoạn hóa cho dây chống sét kết hợp cáp quang OPGW đƣờng dây truyền tải 220kV, 500kV có dự kiến xây dựng tƣơng lai nhằm mục đích giảm tổn thất đƣờng dây Võ Lương Nhân 81 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Hoàng Việt (2007), Kỹ thuật điện cao áp, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Lân Tráng (2006), Quy hoạch phát triển hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật Trần Đình Long (1999), Quy hoạch phát triển lượng điện lực, NXB Khoa học Kỹ thuật Trần Bách (2000), Lưới điện hệ thống điện 1,2,3, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Bính (1996), Điện tử công suất, NXB Khoa học Kỹ thuật Công ty CP Tƣ vấn Xây dựng điện (2002), Đường dây 220 kV Pleiku- Quy Nhơn (Thiết kế kỹ thuật) Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Báo cáo thường niên 2016 Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia, Báo cáo thường niên 2016 Công ty Truyền tải điện 1, 2, 3, 4, Số liệu thống kê đường dây truyền tải 220kV 500kV trạng 10 Viện Năng lƣợng (2015), Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030, Thủ tướng Chính Phủ phê duyệt định số 428/2016/QĐ-TTg 11 Tiêu chuẩn chống sét tiếp địa Việt Nam  TCN 68-140:1995: Tiêu chuẩn ngành Chống áp, dòng bảo vệ đƣờng dây thiết bị thông tin - Yêu cầu kỹ thuật  TCN 68-167:1997: Tiêu chuẩn Thiết bị chống áp, dòng ảnh hƣởng sét đƣờng dây tải điện - Yêu cầu kỹ thuật  TCN 68-141:1999: Tiêu chuẩn ngành Tiếp đất cho cơng trình viễn thơng - u cầu kỹ thuật  TCN 68-135:2001: Tiêu chuẩn Chống sét bảo vệ cơng trình viễn thơng - u cầu kỹ thuật Võ Lương Nhân 82 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  TCN 68-174:2006: Tiêu chuẩn Quy phạm tiếp đất chống sét bảo vệ cơng trình thiết bị viễn thơng  TCXDVN 46-2007: Tiêu chuẩn xây dựng Chống sét cho công trình xây dựng - Hƣớng dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống  TCVN 8071-2009 : Cơng trình viễn thơng - Quy tắc thực hành chống sét tiếp đất  QCVN 9:2010/BTTTT : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia tiếp đất cho trạm viễn thông  QCVN 32:2011/BTTTT : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chống sét cho trạm viễn thông mạng cáp ngoại vi viễn thông”  TCVN 9385 : 2012 : Tiêu chuẩn Việt nam Chống sét cho cơng trình xây dựng - Hƣớng dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống  TCVN 9385 : 2012 : Tiêu chuẩn Việt nam Chống sét cho cơng trình xây dựng - Hƣớng dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống  TCVN 9888 : 2013 : Bảo vệ chống sét  Quy phạm trang bị điện phần I – Quy định chung 11TCN-18-2006, chƣơng I.7  Quy phạm trang bị điện phần – Hệ thống đƣờng dẫn điện 11TCN-19- 2006, chƣơng II.5 Tiếng Anh 12 ABB Power Systems, High Voltage Direct Current power transmissions, Reference List 13 Harry G.Stoll.Least-cost electric utility planning Systems Development & Engineering Department General Electric Company, New York, 1989 14 X.Wang.J.R.McDonald Modern Power System Planning McGRAW-HILL BOOK COMPANY Londan, 1994 15 Các tiêu chuẩn chống sét IEC (Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế)  IEC61024 : Chống sét lặp lại, Chống sét lan truyền Võ Lương Nhân 83 Cao học KTĐ-2014B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  IEC61312 : (LEMP) Chống ảnh hƣởng điện trƣờng xung sét  IEC61662 (1996-05) "Assessment of risk of damage due to lightning"  IEC61663 : Chống sét cho đƣờng dây viễn thông  IEC60364-5-534 (1997-11) "Lắp đặt điện cho tòa nhà"-Phần 5: Lựa chọn thiết bị điện điện tử - Mục 534 : Chọn thiết bị bảo vệ áp lặp lại  IEC61643: Thiết bị bảo vệ áp đƣợc kết nối với hệ thống điện phân phối hạ áp” (2002-01) - Phần 1: Phƣơng pháp kiểm tra  IEC61643: Thiết bị chống sét nguồn điện hạ áp" (2000-09)-Phần 21: Kết nối thiết bị chống sét với mạng tín hiệu viễn thơng, phƣơng pháp kiểm tra  IEC 61643: Low voltage surge protective devices (2002-02) - Part 12: Thiết bị chống sét đƣợc kết nối với hệ thống điện - Chọn lựa nguyên tắc ứng dụng  IEC61643: Các phần tử cho thiết bị chống sét hạ áp” (2001-10) Phần 311: Tính ống phóng khí (GDT)  IEC62305: Chống sét lan truyền, Chống sét lặp lại (2006-01)–Part 1: Nguyên lý chung  IEC62305: Protection against lightning (2006-01)–Part 2: Quản lý rủi ro từ  IEC62305: Protection against lightning (2006-01)–Part 3: Physical damage sét to structures and life hazard  IEC62305: Protection against lightning (2006-01)–Part 4: Electrical and electronic systems within structures Các trang web 16 Bộ Cơng thƣơng, http://www.moi.gov.vn 17 Tập đồn Điện lực Việt Nam, http://www.evn.com.vn 18 Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia, http://www.npt.com.vn 19 Công ty Truyền tải điện 1, http://www.ptc1.com.vn 20 Công ty Truyền tải điện 2, http://www.ptc2.com.vn 21 Công ty Truyền tải điện 3, http://www.ptc3.com.vn 22 Công ty Truyền tải điện 4, http://www.ptc4.com.vn Võ Lương Nhân 84 Cao học KTĐ-2014B ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VÕ LƯƠNG NHÂN ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH TỔN THẤT VÀ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN DÂY CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN... giải pháp giảm tổn thất điện dây chống sét đƣờng dây truyền tải điện 220kV, 500kV Việt Nam với nội dung bao gồm: Chƣơng 1: Hiện trạng bảo vệ chống sét ĐDK, tình hình tổn thất công suất điện ĐDK... giảm tổn thất điện dây chống sét đƣờng dây truyền tải điện 220kV, 500kV Việt Nam III Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: - Đề xuất phƣơng pháp đánh giá tổn thất dây chống sét;