Khảo sát hiện tượng cộng hưởng sắt từ trên lưới điện trung áp công ty điện lực tây ninh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN THÀNH TRUNG KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP CÔNG TY ĐIỆN LỰC TÂY NINH Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP CÔNG TY ĐIỆN LỰC TÂY NINH GVHD: PGS.TS PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI HVTH: NGUYỄN THÀNH TRUNG Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Đình Anh Khơi Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Kỷ Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Vũ Phan Tú Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM ngày 04 tháng 01 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Hồ Văn Nhật Chương TS Nguyễn Nhật Nam TS Lê Kỷ PGS.TS Vũ Phan Tú TS Đinh Hoàng Bách Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PGS.TS Hồ Văn Nhật Chương Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THÀNH TRUNG MSHV: 1870258 Ngày tháng năm sinh: 29/12/1979 Nơi sinh: tỉnh Tây Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 I Tên đề tài: Khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện trung áp Công ty Điện lực Tây Ninh (Analysis of ferroresonance in the MV distribution network of Tay Ninh Power Company) II Nhiệm vụ nội dung: Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài Chương 2: Giới thiệu phần mềm EMTP Chương 3: Tổng quan tượng cộng hưởng sắt mơ hình phần tử hệ thống điện Chương 4: Khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ cho xuất tuyến tiêu biểu lưới điện trung áp Công ty Điện lực Tây Ninh Chương 5: Kết luận hướng phát triển III Ngày giao nhiệm vụ: ngày 19 tháng 08 năm 2019 IV Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ngày 08 tháng 12 năm 2019 V Cán hướng dẫn: PGS.TS Phạm Đình Anh Khơi CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ngày 19 tháng 08 năm 2019 CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO PGS.TS Phạm Đình Anh Khôi TS Nguyễn Nhật Nam TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS Phạm Đình Anh Khơi, Thầy tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Những truyền đạt kiến thức quý báo Thầy giúp học tập, nghiên cứu khắc phục nhiều thiếu sót trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn đến tất Thầy, Cô khoa Điện – Điện tử Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh giảng dạy trang bị cho kiến thức bổ ích q báo suốt q trình học tập trường Tôi xin chân thành cám ơn gia đình người thân yêu tạo kiện thuận lợi để yên tâm học tập tốt thời gian vừa qua Cảm ơn tất đồng nghiệp bạn bè chia sẻ, trao đổi kiến thức kinh nghiệm suốt trình học tập suốt trình thực luận văn Tôi xin chân thành cám ơn TP.HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2019 Học viên thực Nguyễn Thành Trung Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Hiện nay, để đảm bảo cung cấp điện an toàn, mỹ quan cho khu đô thị, khu kinh tế, khu chế xuất, khu công nghiệp, Công ty Điện lực Tây Ninh sử dụng sơ đồ cáp ngầm nối với máy biến áp 22/0,4kV Thiết bị đóng cắt điện thường cầu chì tự rơi, thao tác tay dẫn đến việc đóng cắt điện khơng đồng thời pha Trong q trình đóng cắt điện tạo thành mạch vịng điện dung - điện cảm xảy tượng cộng hưởng sắt từ Do đó, việc nghiên cứu tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện phân phối quan trọng, cần thiết có tính thời Nghiên cứu luận văn cho thấy, vận hành với sơ đồ cáp ngầm - máy biến áp xảy tượng cộng hưởng sắt từ với biên độ điện áp lớn làm phá hủy cách điện cáp ngầm, máy biến áp, thiết bị khác luận văn mô nhiều trường hợp thực tế phần mềm EMTP nhằm tìm biện pháp bảo vệ tránh không để xảy tượng cộng hưởng sắt từ Qua luận văn này, hiểu rõ chất tượng cộng hưởng sắt từ, điều kiện xuất điều cần thiết cho thiết kế, thi công vận hành lưới điện trung áp Tôi thấy điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây phức tạp, không quy luật nguy hiểm cho thiết bị điện có biên độ điện áp cao, đặc biệt máy biến áp khơng tải non tải, khơng có thiết bị bảo vệ chống điện áp (MOV) thiết bị MOV bị hư hỏng trước lý Luận văn chia thành chương: - Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài - Chương 2: Giới thiệu phần mềm EMTP - Chương 3: Tổng quan tượng cộng hưởng sắt mơ hình phần tử hệ thống điện - Chương 4: Khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ cho xuất tuyến tiêu biểu lưới điện trung áp Công ty Điện lực Tây Ninh - Chương 5: Kết luận hướng phát triển Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang ABSTRACT OF MASTER THESIS Currently, Tay Ninh Power Company has used underground cable diagrams to connect from transformers 22/0,4kV to power source to adequately, safely and beautifully supply power for urban areas, economic zones, export processing zones and industrial parks Electric switchgear is usually a Fuse CutOut (FCO), FCO often manually operate and this causes non - simultaneous switching of three phase During the switching process, it will create a capacitive – inductance loop which can occur the electromagnetic resonance phenomenon Therefore, researching of the electromagnetic resonance phenomenon in the distribution grid is very important, necessary and topical Research in this thesis shows when operating with underground cable – transformers diagram, it can occur the electromagnetic resonance phenomenon with very large voltage amplitude which will destroy the insulation of underground cables, transformers, other devices and in this thesis, I have simulated many real cases with EMTP software to find measures to protect or prevent the electromagnetic resonance phenomenon After research this thesis, I have also understood both the nature of the electromagnetic resonance phenomenon and conditions to occur the electromagnetic resonance phenomenon, it is very necessary for me to design, construct and operate the medium voltage grid I have also found that the overvoltage is caused by the electromagnetic resonance phenomenon is very complicated, irregular and very dangerous for electrical equipment because it has very high overvoltage amplitude, especially when the transformer is Noload or under-load or there is no over-voltage protective device (MOV) or when the MOV device was damaged because of some reason This thesis is divided into chapters: - Chapter 1: Overview of the topic - Chapter 2: Introduction to EMTP software - Chapter 3: Overview of the electromagnetic resonance phenomenon and the model of the elements in the electrical system - Chapter 4: Analysis the electromagnetic resonance phenomenon for a typical line on the medium voltage electrical grid of Tay Ninh Power Company - Chapter 5: Conclusion and development direction Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Nguyễn Thành Trung, xin cam đoan luận văn thạc sĩ đề tài “Khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện trung áp Công ty Điện lực Tây Ninh” cơng trình nghiên cứu thân tôi, hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Đình Anh Khơi Các số liệu, kết mơ luận văn trung thực Tôi cam đoan khơng chép cơng trình khoa học người khác, tham khảo có trích dẫn rõ ràng TP.HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2019 Người cam đoan Nguyễn Thành Trung Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 16 I Lý chọn đề tài 16 II Nội dung đề tài 17 III Tình hình nghiên cứu nước nước 17 Tình hình nghiên cứu nước 17 1.1 Luận văn tiến sĩ tác giả Lâm Du Sơn năm 1998 [1] 17 1.2 Luận văn cao học tác giả Võ Minh Hoàng năm 2019 [4] 19 Tình hình nghiên cứu nước 19 2.1 Bài báo nước tác giả Santoso cộng C.Dugan, E.Grebe [2] 20 2.2 Bài báo nước tác giả Buigues cộng Zamora, Valverde, Mazón, San Martín [3] 21 2.3 Các báo nước [5], [6], [7], [8], [9], [10] 22 IV Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn 23 Tính khoa học 23 Tính thực tiễn 23 V Bố cục luận văn 24 VI Lựa chọn phương pháp nghiên cứu 24 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM EMTP 26 I Sơ lược lịch sử phát triển phần mềm EMTP 26 II Các ứng dụng lợi ích phần mềm EMTP 27 Khả ứng dụng EMTP 27 Các chế độ mô 28 2.1 Mô trạng thái xác lập 28 2.2 Mô trạng thái độ 28 Cấu trúc file mô EMTP 30 Thư viện công cụ 31 Mô hình phần tử hệ thống điện phần mềm EMTP 32 5.1 Hệ thống đường dây cáp ngầm 32 5.2 Máy biến áp 37 5.2.1 Máy biến áp cuộn dây 37 5.2.2 Máy biến áp nối tam giác - 38 5.3 Nguồn 39 5.4 Module phụ tải 41 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ VÀ MƠ HÌNH CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 42 I Khái quát tượng cộng hưởng sắt từ [1] 42 Lịch sử nghiên cứu 42 Định nghĩa tượng cộng hưởng sắt từ 42 Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang Giải thích tượng cộng hưởng sắt từ 43 Các điều kiện xảy cộng hưởng sắt từ 46 Các tượng gây cộng hưởng sắt từ 46 II Mơ hình phần tử hệ thống điện 47 Nguồn điện 47 Đường dây không cáp ngầm 48 Mơ hình máy biến áp có tính đến bão hịa từ trễ 49 3.1 Phương pháp xác định đặc tính từ hóa máy biến áp 51 3.1.1 Mơ hình máy biến áp 51 3.1.2 Thuật tốn để nhận dạng thơng số mơ hình 51 3.1.3 Nhận xét 53 3.2 Mơ hình tổng qt máy biến áp đưa vào tính tốn q trình q độ 54 3.2.1 Các mạch từ 54 3.2.2 Phương pháp nhận dạng thông số mạch 55 3.2.3 Phương trình máy biến áp 56 3.3 Xác định thơng số mạch từ thí nghiệm khơng tải ngắn mạch 57 3.3.1 Thí nghiệm khơng tải 57 3.3.2 Thí nghiệm ngắn mạch 58 Thiết bị bảo vệ chống điện áp 60 CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG SẮT TỪ CHO MỘT XUẤT TUYẾN TIÊU BIỂU TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TÂY NINH 63 I Giới thiệu 63 II Cơ sở xây dựng mơ hình khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện phân phối dựa giải pháp mô tiến sĩ Lâm Du Sơn 64 Dây dẫn 65 Cáp ngầm 65 Máy biến áp 65 Thiết bị bảo vệ chống điện áp 66 Dựa theo mơ hình kiểm chứng thực nghiệm trước tiến sĩ Lâm Du Sơn 66 III Kiểm chứng mơ hình cộng hưởng sắt từ lưới điện phân phối 67 Khi máy biến áp không tải 68 Khi máy biến áp mang 0,5% tải 71 Khảo sát trường hợp MBA mang tải lại 73 IV Các kịch khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ cho xuất tuyến tiêu biểu lưới điện trung áp Tây Ninh 74 Trường hợp đóng điện đồng thời pha 76 1.1 Đóng điện REC trạm 2.000kVA trụ 13/6 Công ty CP Thức ăn RICO 76 1.2 Đóng điện tồn tuyến 479TC MC479 77 1.3 Nhận xét chung cho trường hợp đóng cắt điện đồng thời 78 Trường hợp đóng điện khơng đồng thời pha 78 Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang để không trì tượng điện áp kéo dài phá hỏng cách điện cáp ngầm máy biến áp Nhận xét chung: - Khi thiết kế thi cơng phải tránh thiết kế cáp ngầm có chiều dài nằm phạm vi l2 < l < l4 - Chiều dài cáp ngầm l < l1 l > l5 biên độ điện áp nhỏ 50kV: cách điện cáp ngầm máy biến áp chịu với thời gian lên đến phút, tơi cần quy trình thời gian đóng cắt điện vị trí cho chặt chẽ - Đối với chiều dài cáp ngầm l1 < l < l2 l4 < l < l5: biên độ điện áp từ 50kV đến vài trăm kV, lắp thiết bị bảo vệ chống điện áp MOV trước LBFCO khơng có tác dụng bảo vệ chống q điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây ra, lắp thiết bị MOV sau LBFCO MOV kìm hãm điện áp 33kV Tuy nhiên, thời gian thao tác chậm MOV phóng điện thời gian dài dẫn đến tuổi thọ MOV giảm - Ở lưới điện trung áp Công ty Điện lực Tây Ninh, để bảo vệ chống sét điện áp độ đóng cắt điện nên MOV lắp đặt trước LBFCO mà chưa xét tới điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây Do đó, trường hợp chiều dài cáp ngầm l1 < l < l2 l4 < l < l5 nên lắp đặt thêm 01 MOV phía sau LBFCO - Kết hoàn toàn phù hợp với nội dung báo nước [2], [3] [9] Giải pháp lắp đặt bổ sung thêm 01 LBFCO-2 Khi lắp đặt thiết bị bảo vệ chống điện áp MOV trước thiết bị đóng cắt điện LBFCO MOV khơng có tác dụng bảo vệ chống áp tượng cộng hưởng sắt từ gây Vận dụng kết này, thử lắp đặt thêm 01 thiết bị đóng cắt điện LBFCO thứ vị trí cáp ngầm máy biến áp, điện dung cáp ngầm lắp đặt trước LBFCO thứ 2, đóng điện cắt điện LBFCO thứ điện dung không tham gia vào hệ cáp ngầm – máy biến áp để gây tượng cộng hưởng sắt từ Đặt tên cho LBFCO lắp đặt vị trí đường dây cáp bọc không đầu cáp ngầm LBFCO-1, LBFCO lắp đặt vị trí máy biến áp cuối đầu cáp ngầm LBFCO-2 Theo kết thu từ mục 3, để điện dung cáp ngầm không tham gia vào hệ cáp ngầm – máy biến áp gây tượng cộng hưởng sắt từ cần phải thao tác đóng cắt điện theo thứ tự sau: - Đối với trường hợp đóng điện: đóng điện LBFCO-1 trước sau đóng điện LBFCO-2 sau - Đối với trường hợp cắt điện ngược lại: cắt điện LBFCO-2 trước sau cắt điện LBFCO-1 sau Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 85 Để chứng minh cho kết suy luận này, tiếp tục chạy mơ trường hợp này: Hình 4.25: Trạm biến áp lắp đặt thiết bị đóng cắt điện LBFCO (bên trái LBFCO-1, bên phải LBFCO-2) Hình 4.26: Sơ đồ mơ EMTP lắp đặt thiết bị đóng cắt điện LBFCO (bên trái LBFCO-1, bên phải LBFCO-2) Dạng sóng điện áp đầu sơ cấp máy biến áp đóng điện LBFCO-1 tiếp tục đóng điện pha A-B-C LBFCO-2: Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 86 Hình 4.27: Sóng điện áp pha đóng điện thiết bị LBFCO-2 Hình 4.28: Phóng to sóng điện áp hình 4.27 Nhận xét: - Đối với trường hợp đóng điện, đóng điện LBFCO-1 trước, sau đóng điện LBFCO-2 sau trường hợp cắt điện ngược lại, cắt điện LBFCO-2 trước sau cắt điện LBFCO-1 sau kết thu thời điểm đóng cắt điện không đồng thời LBFCO không xảy tượng cộng hưởng sắt từ - Điều chứng tỏ pha chưa đóng điện hay pha cắt điện thiết bị LBFCO-2, điện dung cáp ngầm bị cách ly với máy biến áp nên không tham gia vào hệ cáp ngầm – máy biến áp để gây tượng cộng hưởng sắt từ Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 87 Xét ảnh hưởng cố đứt dây cáp bọc trung áp Tuy hai giải pháp: “đóng cắt điện đồng thời pha lúc REC giải pháp lắp bổ sung thêm LBFCO-2” ngăn chặn tượng cộng hưởng sắt từ xảy lưới điện trung áp chủ động thao tác đóng cắt điện, cố điện trung áp pha pha hệ thống lưới điện trung áp pha hai giải pháp không ngăn chặn tượng cộng hưởng sắt từ xảy Ví dụ cố sét đánh đứt dây cáp bọc pha bìa rơi xuống đất vào ngày 13/10/2018 trước cổng trường THCS An Lục Long, xã An Lục Long, huyện Châu Thành, tỉnh Long An, cách điện cáp bọc tốt nên máy cắt đầu nguồn khơng ghi nhận dịng cố tự đóng điện lại tuyến đường dây trung áp Hay cố đứt cầu chì thiết bị đóng cắt điện LBFCO-1 hình 4.25 Để giải thích rõ ràng hơn, tơi tiếp tục chạy mơ theo thông số khảo sát, cụ thể trạm biến áp 630kVA cung cấp điện đoạn cáp ngầm dài 150m (kết chạy mô biên độ điện áp trường hợp pha A đóng điện, pha B pha C chưa đóng điện đạt đến 525,2kV), ngược lại trường hợp vận hành bị cố điện trung áp pha C đến pha B, pha A điện biên độ điện áp đạt giá trị bao nhiêu: Hình 4.29: Sóng điện áp điện pha C đến pha B, pha A điện Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 88 Hình 4.30: Sóng điện áp pha C điện pha C đến pha B, pha A cịn điện Hình 4.31: Phóng to sóng điện áp pha C thời điểm pha C bị cố (350ms) Điện áp sơ cấp pha C: - Tại thời điểm pha C cố (t = 350ms): pha C xảy điện áp với biên độ điện áp thay đổi liên tục, biên độ điện áp cao lên đến 94,277 kV, trường hợp xảy cộng hưởng điện dung cáp ngầm điện cảm phi tuyến máy biến áp - Tại thời điểm pha B tiếp tục cố (t = 900ms): pha C xảy điện áp với biên độ điện áp thay đổi liên tục, biên độ điện áp cao lên 500kV, trường hợp xảy cộng hưởng điện dung cáp ngầm điện cảm phi tuyến máy biến áp Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 89 Điện áp sơ cấp pha B: Tại thời điểm pha B cố (t = 900ms): pha B xảy điện áp với biên độ điện áp thay đổi liên tục, biên độ điện áp cao lên 500kV, trường hợp xảy cộng hưởng điện dung cáp ngầm điện cảm phi tuyến máy biến áp Điện áp sơ cấp pha A: Khi pha C cố đến pha B cố, điện áp pha A ổn định, khơng có tượng cộng hưởng sắt từ xảy pha A Nhận xét: - Ở trường hợp xảy cộng hưởng điện dung cáp điện cảm phi tuyến máy biến áp, biên độ điện áp cao 500kV - Vậy hai giải pháp “đóng cắt điện đồng thời pha lúc REC giải pháp lắp bổ sung thêm LBFCO-2” ngăn chặn tượng cộng hưởng sắt từ xảy lưới điện trung áp chủ động thao tác đóng cắt điện, cố điện trung áp pha pha hệ thống lưới điện trung áp pha hai giải pháp khơng ngăn chặn tượng cộng hưởng sắt từ xảy Vì cần phải phối hợp nhiều giải pháp với - Kết hoàn toàn phù hợp với nội dung báo nước [5], [6] [10] Xét ảnh hưởng chiều dài đường dây không Sơ đồ phân phối điện từ trạm trung gian 110/22kV đến trạm biến áp phân phối 22/0,4kV thực tế khác vị trí trạm phân phối nằm gần nguồn xa nguồn Các phần khảo sát tượng điện áp cộng hưởng sắt từ gây với chiều dài đường dây không để thuận tiện so sánh tổ hợp cáp ngầm - máy biến áp khác Sau xem xét tiếp chiều dài đường dây khơng có ảnh hưởng đến tổ hợp cáp ngầm - máy biến áp hay không Lấy trường hợp cộng hưởng sắt từ theo thông số khảo sát: máy biến áp 630kVA kết hợp với cáp ngầm có chiều dài 150m, thay đổi chiều dài đường dây không từ 1.000m đến 10.000 mét Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 90 Hình 4.32: Sóng điện áp đóng điện pha với chiều dài đường dây khơng 1.000m Hình 4.33: Sóng điện áp đóng điện pha với chiều dài đường dây không 10.000m Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 91 Hình 4.34: Sóng điện áp pha A thời điểm đóng điện pha B với chiều dài đường dây khơng 1.000m Hình 4.35: Sóng điện áp pha A thời điểm đóng điện pha B với chiều dài đường dây không 10.000m Nhận xét: Khi thay đổi chiều dài đường dây không từ 1.000 mét tăng lên đến 10.000 mét thì: - Hiện tượng cộng hưởng sắt từ xảy gần giống biên độ điện áp cộng hưởng sắt từ gây gần không thay đổi - Khi chiều dài đường dây khơng tăng biên độ q điện áp độ giảm thời gian xảy độ dài trước trở trạng thái ổn định Để thấy rõ hơn, tơi phóng to sóng điện áp pha A thời điểm đóng điện pha B: Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 92 + Chiều dài 1.000 mét: biên độ điện áp độ 181,235kV thời gian điện áp kéo dài 0,05s + Chiều dài 10.000 mét: biên độ điện áp độ 97,601kV thời gian điện áp kéo dài 0,12s - Như chiều dài đường dây không không làm thay đổi điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây lưới điện trung áp, trạm biến áp phân phối đấu nối vị trí gần trạm biến áp110/22kV, trạm biến áp phân phối đấu nối vị trí tuyến 22kV trạm biến áp phân phối đấu nối vị trí cách xa trạm biến áp 110/22kV tượng cộng hưởng sắt từ xảy gần giống Tóm lại, kết mơ cho thấy điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây phức tạp, không quy luật nguy hiểm cho thiết bị có biên độ điện áp cao, đặc biệt máy biến áp không tải non tải, khơng có thiết bị bảo vệ chống q điện áp MOV thiết bị MOV bị hư hỏng trước lý Trong chương 4, mô nhiều kịch phục vụ thiết kế, vận hành tìm biện pháp phối hợp bảo vệ tránh không để xảy tượng cộng hưởng sắt từ, nhận xét chương tổng hợp đưa vào nội dung kết luận chương Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 93 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN I Kết luận Khi vận hành lưới điện trung áp Cơng ty Điện lực Tây Ninh nói riêng lưới điện Tổng Công ty Điện lực Miền Nam nói chung, để ngăn ngừa làm giảm mức độ điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây ra, cần phải đặc biệt quan tâm thiết kế, thi công vận hành lưới điện trung áp có hệ cáp ngầm - máy biến áp, cụ thể: Khi máy biến áp khơng tải biên độ điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây đạt giá trị cao, tải máy biến áp tăng biên độ điện áp giảm xuống giảm xuống nhanh Khi tải MBA tăng lên mức tải tối thiểu biên độ điện áp giảm xuống đến giá trị gần biên độ điện áp nguồn (tải tối thiểu theo quy tắc điển hình chung 5%, tùy thuộc vào chiều dài cáp ngầm liên quan mà giá trị tải tối thiểu cao hơn) Khi thiết bị đóng cắt điện thiết bị pha (máy cắt, REC …) việc chủ động đóng cắt điện pha đồng thời không xảy tượng cộng hưởng sắt từ Khi sử dụng thiết bị đóng cắt điện LBFCO việc đóng cắt điện thực cho pha, dẫn đến tượng điện áp Khi chiều dài cáp ngầm tăng q điện áp có biên độ tăng theo, đến ngưỡng chiều dài l = l3 biên độ điện áp đạt giá trị cao Tại ngưỡng này, tiếp tục tăng chiều dài cáp ngầm biên độ điện áp giảm (mạch điện trạng thái chuyển từ dung kháng sang cảm kháng) tiếp tục tăng chiều dài cáp ngầm điện áp tắt dần, điện áp trở lại bình thường Trong trường hợp này, tơi chia chiều dài cáp ngầm thành đoạn để xử lý: + Khi thiết kế, thi công phải tránh thiết kế thi cơng cáp ngầm có chiều dài nằm phạm vi l2 < l < l4, đặc biệt cáp ngầm có chiều dài l3 + Chiều dài cáp ngầm l < l1 l > l5 biên độ điện áp nhỏ 50kV, thời gian trì điện áp tùy thuộc vào thời gian thao tác đóng cắt điện khơng đồng thời pha, mặt khác cách điện cáp ngầm máy biến áp chịu điện áp thời gian lên đến phút, tơi cần quy trình thời gian đóng cắt điện vị trí cho chặt chẽ + Đối với chiều dài cáp ngầm l1 < l < l2 l4 < l < l5: biên độ điện áp từ 50kV đến vài trăm kV, giải pháp cho trường hợp lắp đặt thiết bị bảo vệ chống điện áp MOV l1, l5 : chiều dài cáp ngầm ứng với biên độ điện áp 50kV l3 : chiều dài cáp ngầm ứng với biên độ điện áp cực đại Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 94 l2, l4 : chiều dài cáp ngầm xử lý giảm bớt tăng thêm trình thiết kế, thi công (xử lý khoảng ± 7% so với l3 đạt yêu cầu) nhằm làm giảm biên độ điện áp cực đại (vài ngàn kV) xuống vài trăm kV Khi lắp đặt thiết bị bảo vệ chống điện áp MOV MOV kìm hãm điện áp mức nhỏ 50kV Tuy nhiên, thời gian đóng cắt điện khơng đồng thời chậm thời gian MOV phóng điện dài, dẫn đến tuổi thọ giảm, đóng cắt điện LBFCO cần phải thao tác nhanh để tránh tác hại Đây nguyên nhân để giải thích số thiết bị bảo vệ chống điện áp MOV hư hỏng mà trước chưa lý giải Khi lắp đặt thiết bị bảo vệ chống điện áp MOV cần phải ý vị trí lắp đặt thiết bị này: + Nếu lắp thiết bị bảo vệ chống điện áp MOV trước LBFCO khơng có tác dụng bảo vệ chống áp tượng cộng hưởng sắt từ gây + Nếu lắp thiết bị MOV sau LBFCO MOV kìm hãm điện áp 50kV + Ở lưới điện trung áp thường lắp MOV trước LBFCO để bảo vệ chống sét điện áp đóng cắt điện (chưa xét tới điện áp cộng hưởng sắt từ) Do đó, kiến nghị trường hợp cáp ngầm có chiều dài nằm khoảng l1 < l < l2 l4 < l < l5 nên lắp bổ sung thêm MOV vị trí đầu máy biến áp Giải pháp lắp đặt thiết bị đóng cắt điện LBFCO đầu cáp ngầm, LBFCO-1 lắp đặt vị trí đường dây cáp bọc khơng đầu cáp ngầm, LBFCO-2 lắp đặt vị trí máy biến áp cuối đầu cáp ngầm: + Đối với trường hợp đóng điện: đóng điện LBFCO-1 trước sau đóng điện LBFCO-2 sau + Đối với trường hợp cắt điện ngược lại: cắt điện LBFCO-2 trước sau cắt điện LBFCO-1 sau + Nếu thực theo trình tự thao tác đóng cắt điện việc chủ động đóng cắt điện khơng đồng thời LBFCO không xảy tượng cộng hưởng sắt từ, điện dung cáp ngầm bị cách ly với máy biến áp nên không tham gia vào hệ cáp ngầm – máy biến áp Ảnh hưởng cố đứt dây cáp bọc trung áp tượng cộng hưởng sắt từ: hai giải pháp đóng cắt điện đồng thời pha lúc REC giải pháp lắp đặt thiết bị đóng cắt điện LBFCO đầu cáp ngầm ngăn chặn tượng cộng hưởng sắt từ xảy lưới điện trung áp chủ động thao tác đóng cắt điện, cố điện trung áp pha pha hệ thống lưới điện trung áp pha hai giải pháp khơng ngăn chặn tượng cộng hưởng sắt từ xảy Vì cần phải phối hợp với giải pháp trình bày Chiều dài đường dây không không làm thay đổi điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây lưới điện trung áp, trạm biến áp Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 95 phân phối đấu nối vị trí gần trạm biến áp 110/22kV, trạm biến áp phân phối đấu nối vị trí tuyến 22kV trạm biến áp phân phối đấu nối vị trí cách xa trạm biến áp 110/22kV tượng cộng hưởng sắt từ xảy gần giống Trong trường hợp cần phải thao tác đóng cắt điện nhanh tốt Qua nội dung trình bày, rút kết luận sau: - Hiện nay, để đảm bảo cung cấp điện an toàn, mỹ quan cho khu đô thị, khu kinh tế, khu chế xuất, khu công nghiệp, Công ty Điện lực Tây Ninh sử dụng sơ đồ cáp ngầm nối với máy biến áp 22/0,4kV Thiết bị đóng cắt điện thường cầu chì tự rơi, thao tác tay dẫn đến việc đóng cắt điện khơng đồng thời pha Trong q trình đóng cắt điện tạo thành mạch vịng điện dung - điện cảm xảy tượng cộng hưởng sắt từ - Do đó, việc nghiên cứu tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện trung áp quan trọng, cần thiết có tính thời Nghiên cứu luận văn cho thấy vận hành với sơ đồ cáp ngầm - máy biến áp xảy tượng cộng hưởng sắt từ với biên độ điện áp lớn làm phá hủy cách điện cáp ngầm, máy biến áp, thiết bị khác luận văn mô nhiều trường hợp thực tế phần mềm EMTP tìm biện pháp phối hợp bảo vệ tránh không để xảy tượng cộng hưởng sắt từ - Luận văn trình bày rõ chất tượng cộng hưởng sắt từ, điều kiện xuất điều cần thiết cho người thiết kế, thi công vận hành lưới điện trung áp Các kết mô cho thấy điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây phức tạp, không quy luật nguy hiểm cho thiết bị có biên độ điện áp cao, đặc biệt máy biến áp không tải non tải, khơng có thiết bị bảo vệ chống q điện áp MOV thiết bị MOV bị hư hỏng trước lý - Cần phải đặc biệt quan tâm nội dung tổng hợp thiết kế, thi công vận hành lưới điện trung áp có hệ cáp ngầm - máy biến áp II Hướng phát triển đề tài Mô hình mơ tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện phân phối phần mềm EMTP TS Lâm Du Sơn kiểm định thực nghiệm TS Lâm Du Sơn khẳng định mơ hình mơ hồn tồn xác lưới điện phân phối Từ mơ hình luận văn phát triển để tiếp tục khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện truyền tải Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mơ hình hóa phần tử phi tuyến nghiên cứu trình độ điện từ hệ thống điện, TS Lâm Du Sơn, TP.HCM, 1998 [2] Modeling Ferroresonance Phenomena in an Underground Distribution System, Surya Santoso, Roger c Dugan, Thomas E Grebe, Electrotek Concepts, Inc Knoxville, TN 37923, Petre Nedwick, Distribution Operation Planning Virginia Power Richmond, Virginia 23261 [3] Ferroresonance in three-phase power distribution transformers: source, consequences and prevention – Garikoitz BUIGUES, Inmaculada ZAMORA, Victor VALVERDE, Angel Javier MAZĨN, José Ignacio SAN MARTÍN, University of Basque Country (Spain), garikoitz.buigues@ehu.es, inmaculada.zamora@ehu.es [4] Luận văn thạc sĩ “Khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện phân phối Công ty Điện lực Thủ Đức” tác giả Võ Minh Hoàng, TP.HCM, tháng 8/2019 [5] Examples of ferroresonance in distribution systems, Roger C Dugan, Fellow, IEEE [6] Ferroresonance Studies in Malaysian Utility’s Distribution Network, Badmanathan Tanggawelu, R.N.Mukerjee, Aznan Ezraie Ariffin, IEEE member [7] Case Study of Ferroresonance in 33 kV Distribution network of PEA Thailand, Kesinee Laohacharoensombat Sermchai Jaruwattanadilok Kamphol Tuitemwong Choowong Wattanasakpubal Kritsada Kleebmek, Provincial Electricity Authority, 200 Ngam Wong Wan rd., Ladyaw, Chatuchak, Bangkok, Thailand, Email address: kesinee.lac@pea.or.th [8] Ferroresonance Explained by Jim Vaughn, CUSP, Atkinson Power [9] EA Technology Ferroresonance overvoltages in distribution networks by J B Wareing, F Perrot Paper for IEE colloquium on Ferroresonance 12 November, 197, Glasgow [10] Ferroresonance in a 13,8kV Distribution Line Peter E.Sutherland, Senior Member EPRI Solutions, Inc Schenectady, NY 12305 Now with GE Energy Services, Robert Manning United IIIuminating Co, Shelton, CT 06484 [11] Electro – Magnetic Transients Program (EMTP) Theory Book Branch of System Engineering Bonneville Power Administration Portland, Oregon 97208-3621 United States of America [12] BCTRAN Transformer Data Calculation function, EMTP-EMTPWorks, 3/2/2005 Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 97 [13] Tài liệu môn học Chất lượng điện năng, chapter 03 _ Transient Overvoltages PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 98 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG I Lý lịch sơ lược: Họ tên : Nguyễn Thành Trung Ngày tháng năm sinh : 29/12/1979 Nơi sinh : huyện Hòa Thành, tỉnh Tây Ninh Địa liên lạc : 1/1, khu phố 4, thị trấn Hòa Thành, tỉnh Tây Ninh Điện thoại : 0913955758 Email : Trungnt.pctn@gmail.com II Quá trình đào tạo: Quá trình đào tạo Đại học: Hệ đào tạo : Chính quy (4 năm tháng) Thời gian đào tạo : Từ tháng 9/1997 đến tháng 2/2002 Nơi đào tạo : Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Ngành học : Kỹ thuật điện Quá trình đào tạo Cao học: Thời gian đào tạo : Từ tháng 6/2018 đến tháng 12/2019 Nơi đào tạo : Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Ngành học : Kỹ thuật điện III Q trình cơng tác: Từ tháng 3/2002 đến tháng 6/2005: Cán kỹ thuật Phịng Kế hoạch Kỹ thuật - Cơng ty Điện lực Tây Ninh Từ tháng 7/2005 đến tháng 4/2010: Cán kỹ thuật Ban Quản lý dự án Công ty Điện lực Tây Ninh Từ tháng 5/2010 đến tháng 3/2013: Phó Giám đốc Điện lực Trảng Bàng Cơng ty Điện lực Tây Ninh Từ tháng 4/2013 đến nay: Trưởng Ban Quản lý dự án - Công ty Điện lực Tây Ninh Học viên: Nguyễn Thành Trung Trang 99 ... hợp cộng hưởng sắt từ cho sát với thực tế lưới điện trung áp Tây Ninh Dựa việc khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ lưới điện trung áp Công ty Điện lực Tây Ninh tìm nguyên nhân điều kiện gây tượng cộng. .. cầu Công ty Điện lực Tây Ninh Công ty Điện lực Tây Ninh giao nhiệm vụ cho tơi tìm giải pháp để phối hợp ngăn chặn làm giảm bớt biên độ điện áp tượng cộng hưởng sắt từ gây lưới điện trung áp Tình... Chương 3: Tổng quan tượng cộng hưởng sắt mơ hình phần tử hệ thống điện - Chương 4: Khảo sát tượng cộng hưởng sắt từ cho xuất tuyến tiêu biểu lưới điện trung áp Công ty Điện lực Tây Ninh - Chương 5: