Tính toán, đánh giá ảnh hưởng của việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành của lưới điện 500kV.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ VŨ NGỌC LINH TÍNH TỐN, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC ĐÓNG CẮT KHÁNG BÙ NGANG ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV C C R UT.L D Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2020 Cơng trình hồn thành tại: TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Ngô Văn Dƣỡng Phản biện 1: PGS.TS Lê Đình Dƣơng Phản biện 2: TS Lê Đức Tùng C C R UT.L D Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện họp trường Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm học liệu truyền thông Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng  Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Việc điều chỉnh, ổn định điện áp lưới điện 500kV quan trọng Trước việc điều chỉnh điện áp hệ thống điện Việt Nam thông qua việc điều chỉnh nấc phân áp MBA nhà máy điện lớn có nhiệm vụ điều chỉnh cơng suất phản kháng lưới Hịa Bình, Ialy, Đa Nhim, Trị An… Trước năm 2016, lưới điện 500kV đường dây dài trang bị Kháng bù ngang (KBN) để tiêu thụ công suất phản kháng dung dẫn đường dây sinh Tuy nhiên, KBN đấu nối với hệ thống thông qua DCL nên xem phần tử cố định đường dây Hiện nay, hệ thống điện 500kV Việt Nam hầu hết KBN trang bị máy cắt kháng Với tiêu chí lắp đặt máy cắt kháng để đáp ứng nhanh yêu cầu điều chỉnh điện áp đường dây 500kV thuộc trạm 500kV cuối nguồn theo chiều truyền tải Bắc – Nam Ngoài ra, việc trang bị máy cắt kháng nhắm đến mục tiêu, cụ thể sau: - Nâng cao khả linh hoạt điều chỉnh điện áp hệ thống điện nói chung lưới điện 500kV nói riêng - Đảm bảo an tồn cho thiết bị thực việc đóng cắt kháng bù ngang - Đảm bảo an toàn cho thiết bị tách kháng bù ngang trường hợp cố Việc vận hành đóng/cắt máy cắt kháng bù ngang 500kV C C R UT.L D thao tác thường xun nhằm mục đích điều chỉnh lượng cơng suất phản kháng sinh trình truyền tải đường dây 500kV, qua điều chỉnh điện áp cho vùng định - Q trình đóng cuộn kháng bù ngang gây dịng xung kích có độ khơng đối xứng cao với số thời gian lớn Biên độ dịng xung kích phụ thuộc hồn tồn vào dải tuyến tính lõi từ cuộn kháng Nhờ có khe hở khơng khí lõi từ nên lõi từ khơng bị bão hịa Mặc dù có biên độ giới hạn, dịng xung kích có tác động khơng mong muốn Nó làm bão hịa cuộn dây biến dịng điện dịng thứ tự khơng làm rơ le tác động nhầm gây nhiễu loạn cho hệ thống Ngoài ra, kháng điện cuộn dây có hệ số điện cảm lớn nên q trình vận hành có tích trữ lượng lớn, thời điểm cắt cực máy cắt trước dòng điện qua kháng biến thiên qua trị số không xảy tượng giải phóng lượng từ cuộn kháng gây điện áp nội mồi dẫn trở lại buồng cắt máy cắt Quá trình cắt máy cắt kháng bù ngang, thời điểm cực máy cắt mở có tính chất ngẫu nhiên có số lần thao tác xảy trường hợp thời điểm cực máy cắt mở trước thời điểm dòng điện qua kháng qua trị số không, điện áp dao động kháng có biên độ cao điện áp lưới gây tượng điện áp dốc đứng Với lí cho thấy việc nghiên cứu đề tài “Tính tốn, C C R UT.L D đánh giá ảnh hưởng việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành lưới điện 500kV” yêu cầu mang tính cấp thiết để tìm nguyên nhân gây hư hỏng thiết bị ảnh hưởng đến hệ thống điện 500kV thao tác đóng cắt kháng bù ngang đề xuất giải pháp an toàn cho thiết bị hệ thống Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu - Tính tốn, phân tích tìm ngun nhân gây hư hỏng thiết bị thực thao tác kháng bù ngang cô lập cố nội kháng - Đề xuất giải pháp hạn chế ảnh hưởng trình đóng cắt kháng bù ngang đến thiết bị chế độ vận hành lưới điện 500kV Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Hệ thống truyền tải điện 500kV Việt Nam - Các kháng bù ngang thiết bị đóng cắt (máy cắt kháng) 500kV Q trình q độ đóng cắt kháng điện làm việc đường dây truyền tải điện 500kV Phƣơng pháp nghiên cứu - Xây dựng lưới điện truyền tải 220kV – 500kV Việt Nam phần mềm EMTP-RV, có cấu hình, mơ hình hóa phù hợp thực tế với lưới điện 2020 - Sử dụng phương pháp mơ hình mơ phỏng, tính tốn đóng/cắt máy cắt kháng trường hợp vận hành bình thường lập cố kháng Trên sở kết mô phỏng, phân tích đánh giá ảnh hướng đến chế độ vận hành lưới điện thao tác đóng cắt kháng bù ngang đề xuất giải pháp hạn chế ảnh hưởng việc đóng cắt kháng điện đến thiết bị hệ thống C C R UT.L D Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Kết đạt đề tài áp dụng cho kháng điện đường dây truyền tải 500kV nhằm hạn chế tác động không tốt thiết bị hệ thống điện thực đóng cắt kháng điện Tên đề tài Từ lý nêu trên, đề tài chọn có tên là: “Tính tốn, đánh giá ảnh hưởng việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành lưới điện 500kV” Bố cục đề tài Với mục tiêu đề tài trên, bố cục luận văn gồm phần sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống truyền tải điện 500kV Việt Nam vai trò kháng bù ngang Chương 2: Cơ sở tính tốn phân tích hệ thống điện phần mềm tính tốn Chương 3: Tính tốn, đánh giá ảnh hưởng việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành lưới điện 500kV Việt Nam Chương 4: Tính tốn, đề xuất giải pháp hạn chế ảnh hưởng việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành lưới điện 500kV Việt Nam CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM VÀ VAI TRÒ CỦA CÁC KHÁNG BÙ NGANG 1.1 Quá trình hình thành phát triển hệ thống truyền tải điện 500kV Việt Nam - Ngày 27 tháng năm 1994, lưới điện 500kV thức đưa vào vận hành với đường dây 500kV Bắc-Nam dài gần 1500km trạm biến áp 500kV Hòa Bình, Hà Tĩnh, Pleiku Phú Lâm với tổng cơng suất trạm biến áp 500kV 2700MVA, bước ngoặt quan trọng trình phát triển lưới điện truyền tải - Đến theo liệu cập nhật từ EVNNPT, tính đến ngày 31/12/2019, tổng số km đường dây truyền tải 25.858,94 km Trong đó, đường dây 500kV 8.210.73km; đường dây 220kV 17.648,21 C C R UT.L D km Tổng số TBA 500kV tính hến 31/12/2019 31 trạm với tổng dung lượng 34050 MVA 1.2 Hiện trạng hệ thống truyền tải điện khu vực miền Trung - Tây Nguyên 1.2.1 Kết cấu lưới điện miền Trung năm 2020: a Lưới điện truyền tải thuộc Công ty Truyền tải điện quản lý Tính đến thời điểm tháng 12 năm 2019 lưới truyền tải điện công ty Truyền tải điện quản lý gồm: (Phụ lục 3) - Trạm biến áp 500 KV: trạm, tổng công suất 2250MVA - Trạm biến áp 220 KV: 13 trạm, tổng công suất 2625MVA - Đường dây 500 kV: Tổng chiều dài 1227,8 km - Đường dây 220 kV: Tổng chiều dài 1680,4 km b Lưới điện truyền tải thuộc Công ty Truyền tải điện quản lý Tính đến thời điểm tháng 12 năm 2019 lưới truyền tải điện công ty Truyền tải điện quản lý gồm: - Trạm biến áp 500 KV: trạm, tổng công suất 4800 MVA - Trạm biến áp 220 KV: 11 trạm , tổng công suất 2938 MVA - Đường dây 500 kV: 1619,772 km - Đường dây 220 kV: 3083,267 km C C R UT.L D 1.2.2 Tình hình tiêu thu điện 1.2.3 Hiện trạng kháng vấn đề q trình vận hành kháng bù ngang Tính đến hết năm 2019, hệ thống điện 500kV có tất 30 trạm biến áp với tổng dung lượng 33300 MVA Các trạm biến áp 500kV liên kết với 84 mạch đường dây 500kV với tổng chiều dài đường dài 8036km Các đường dây dài liên kết miền có trang bị 22 tụ bù dọc với tổng dung lượng bù đạt 641.5 Ω Ngoài ra, đường dây 500kV trang bị 62 kháng bù ngang, có 54 kháng bù ngang có đóng cắt với tổng dung lượng đạt 5997MVAr (5411 MVAr kháng bù ngang có đóng cắt đạt tỷ lệ 90%) Như vậy, với chiều dài đường dây 8036km, tổng dung lượng bù đạt khảng 80% công suất phảng kháng sinh đường dây có trang bị kháng bù ngang 1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc Kháng bù ngang 1.3.1 Cấu tạo 1.3.2 Ngun lý làm việc 1.4 Các thơng số cảu KBN MC kháng 1.4.1 Tại trạm biến áp 500kV Pleiku Tại trạm biến áp 500kV Pleiku quản lý vận hành 06 đường dây 500kV có 03 đường dây trang bị kháng bù ngang, tụ bù dọc 01 kháng bù ngang để phục vụ cho việc điều chỉnh điện áp cân công suất phản kháng, cụ thể: - Kháng điện KH502 – 3x58 MVAr đường dây 500kV Pleiku – ĐăkNông - Kháng điện KH505 – 3x90 MVAr đường dây 500kV Pleiku – Di Linh - Kháng điện KH508 – 127,8 MVAr đường dây 500kV Pleiku – Dốc Sỏi - Kháng C52 KH592 – 128 MVAr C C R UT.L D 1.4.2 Tại trạm biến áp 500kV Pleiku Tại trạm biến áp 500kV Pleiku quản lý vận hành 04 đường dây 500kV có 03 đường dây trang bị kháng bù ngang, tụ bù dọc 01 kháng bù ngang để phục vụ cho việc điều chỉnh điện áp cân công suất phản kháng, cụ thể sau: - Kháng điện KH503, KH504 – 3x63 MVAr 02 đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông - Kháng điện KH593 – 91 MVAr đường dây 500kV Pleiku – Thạnh Mỹ - Kháng C52 KH594 – 128 Mvar 1.5 Kết luận Với cấp điện áp truyền tải, hệ thống điện Việt Nam có cấp 220kV, 500kV Trong lưới 500kV xem xương sống hệ thống điện Việt Nam Với cấp điện áp 500kV lưới có nhiều kháng bù ngang theo thống kê đến cuối năm 2019 khoảng 62 kháng Với kháng việc thao tác đóng/cắt ngày việc thường xuyên… Xuất phát từ việc đóng/cắt kháng gây số vấn đề ảnh hưởng đế thiết bị điện, hệ thống điện gây điện áp cho thiết bị trung tính, gây phóng điện qua chống sét van trung tính Q trình đóng cuộn kháng bù ngang gây dịng xung kích có độ khơng đối xứng cao với số thời gian lớn, điều nguy hiểm cho hệ thống thiết bị Ngoài ra, trường hợp cố kháng sử dụng máy cắt kháng cắt cố có giá trị RRRV lớn, điện áp dao động lớn gây nguy hiểm cho thiết bị điện vượt tiêu chuẩn chế tạo máy cắt Thực tế trình vận hành kháng bù ngang ghi nhận nhiều trường hợp thiệt hại xuất phát từ thao tác đóng cắt kháng cố (kháng 500kV Sông Mây) C C R UT.L D CHƢƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ PHẦN MỀM TÍNH TỐN 2.1 Các phƣơng pháp tính tốn phân tích hệ thống điện 2.1.1 Phương pháp Gauss – Seidel 2.1.2 Phương pháp giải tích mạng điện Newton – Raphson 2.1.3 Kết luận Để tính tốn phân bố cơng suất hệ thống điện, người ta sử dụng hai phương pháp trên, phương pháp có ưu nhược điểm riêng Điểm chung phương pháp chuỗi tính tốn phân bố cơng suất thực hiện, giá trị cuối nút trường hợp dùng giá trị đầu trường hợp Phương pháp GaussSeidel có ưu điểm đơn giản, khối lượng tính tốn nhỏ bước lặp yêu cầu dung lượng nhớ nhỏ Tuy nhiên phương pháp tốc độ hội tụ chậm, thời gian tính tốn tăng lên, kích thước lưới lớn Do thực tế phương pháp Gauss-Seidel sử dụng phân tích lưới điện nhỏ với có vài nút có cơng suất thay đổi nhẹ Phương pháp Newton-Raphson có nhược điểm phức tạp, phải thành lập ma trận Jacobian, ma trận thay đổi từ bước lặp sang bước lặp khác cần phải giải hệ phương trình tuyến tính sau bước lặp với ma trận thay đổi Phương pháp yêu cầu nhớ lớn Tuy thời gian yêu cầu cho bước lặp lớn số bước lặp phương pháp Newton-Raphson thường ít, khơng phụ thuộc vào kích thước lưới điện, phương pháp tốt đứng quan điểm hội tụ Do có lợi tính phân bố cơng suất hệ thống điện Dung lượng tính tốn phương pháp NewtonRaphson lớn, dung lượng tăng lên tuyến tính theo kích cỡ hệ thống, sử dụng phương pháp thích hợp việc tính tốn lưới điện lớn Phương pháp Newton-Raphson giải cho hệ chứa điện kháng âm mơ hình máy biến áp ba cuộn dây tụ điện bù dọc cho đường dây có độ dài lớn làm việc song song với đường dây ngắn, hệ thống truyền tải xa C C R UT.L D 2.2 Các giải pháp điều chỉnh điện áp hệ thống điện Hiện nay, việc điều chỉnh điện áp lưới điện Việt Nam thực công cụ/ biện pháp sau: 1) Điều chỉnh nấc phân áp MBA 500kV; 2) Đóng/mở thiết bị bù công suất phản kháng (CSPK) như: 10 Các phân tích mơ phần mềm tính tốn q độ điện từ EMTP-RV Đối với mơ hình tính tốn mơ hình phụ tải, điện áp thơng số từ chế độ xác lập chương trình tự động tính cập nhật thơng qua module loadflow chương trình Đối với mơ hình khác như: 2.4.1 Đường dây 500kV 2.4.2 Các máy biến tăng áp tổ máy phát 2.4.3 Các máy biến tự ngẫu 500/220kV 2.4.4 Các tụ bù dọc 2.4.5 Kháng bù ngang kháng trung tính 2.4.6 Nguồn 2.5 Kết luận Để tính tốn phân bố cơng suất hệ thống điện, người ta sử dụng hai phương pháp trên, phương pháp có ưu nhược điểm riêng Điểm chung phương pháp chuỗi tính tốn phân bố công suất thực hiện, giá trị cuối nút trường hợp dùng giá trị đầu trường hợp Phương pháp Gauss-Seidel có ưu điểm đơn giản, khối lượng tính toán nhỏ bước lặp yêu cầu dung lượng nhớ nhỏ Tuy nhiên phương pháp tốc độ hội tụ chậm, thời gian tính tốn tăng lên, kích thước lưới lớn Do thực tế phương pháp Gauss-Seidel sử dụng phân tích lưới điện nhỏ với có vài nút có cơng suất thay đổi nhẹ C C R UT.L D CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC ĐĨNG CẮT KBN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM 3.1 Vấn đề áp cắt kháng bù ngang Kháng bù ngang coi phụ tải cảm kháng, thực 11 cắt cuộn kháng bù ngang trước dòng qua cuộn kháng cắt điểm khơng có giải phóng lượng bẫy lớn từ cuộn kháng điều gây tượng độ điện từ dẫn đến điện áp tác dụng lên kháng thiết bị đấu nối Quá điện áp gọi điện áp đóng cắt Quá điện áp đóng cắt gây nguy hiểm cho thiết bị giá trị điện áp tạo vượt giá trị chịu đựng xung thiết bị Đóng cắt cuộn kháng trực tiếp nối đất phân tích sơ đồ tương đương pha hình 3.1 Về máy cắt khơng khó để cắt dòng kháng, nhiên máy cắt cắt trước dịng qua điểm khơng có số tượng liên quan đến dòng thay đổi nhanh (current chopping) tượng hồ quang sau điều nguyên nhân gây áp độ Có hai loại điện áp sinh thực cắt cuộn kháng cịn tích lượng: a) Quá điện áp thay đổi nhanh (Chopping voltage) dao động với tần số lên đến 5kHz b) Quá điện áp hồ quang (Reignition voltage) dao động với tần số lên đến vài trăm kHz C C R UT.L D 3.1.1 Quá điện áp thay đổi nhanh (Chopping voltage) Nếu dòng điện bị ngắt trước qua điểm khơng, lượng tích luỹ cuộn kháng bị giải phóng thơng qua dao động mạch L-C Quá điện áp sinh trường hợp giải phóng lượng bẫy từ cuộn kháng vị trí dịng thay đổi nhanh (hình 3.2a) gọi q điện áp thay đổi nhanh (hình 3.2b) Đỉnh dao động điện áp cực tính với dao động điện áp hệ thống sau máy cắt cắt Đỉnh thứ có cực tính ngược với cực tính với dao động điện áp hệ thống biên độ 12 điện áp phục hồi phụ thuộc vào điện áp thay đổi nhanh 3.1.2 Quá điện áp hồ quang (Reignition voltage) 3.1.3 Quá điện áp hồ quang phục hồi máy cắt kháng Việc cắt máy cắt cuộn kháng tích lượng gây tượng áp cuộn kháng điện áp phục hồi tăng cao máy cắt Đối với máy cắt có xét đến thành phần hồ quang phụ thuộc thông số buồng dập hồ quang, thành phần biên độ của điện áp phục hồi phụ thuộc nhiều vào điện áp thay đổi nhanh (Chopping voltage) Tuy nhiên điện áp thay đổi nhanh lại khơng phụ thuộc đến biên độ dịng điện thời điểm cắt máy cắt mà phụ thuộc vào thời điểm cắt trước dịng qua điểm khơng 3.2 Xây dựng mơ hình mơ đóng, cắt KBN Mơ xác suất tính tốn mơ thực với mô xác suất cho 100 lần Các biến mô xác suất thời điểm cố, thời điểm đóng mở máy cắt Tính tốn TRV, RRRV sử dụng hai luật phân bố ngẫu nhiên cho kiện cố, mở đóng máy cắt C C R UT.L D 3.2.1 Phân bố xác suất thời điểm cố Khi tính tốn, thời điểm cố ngẫu nhiên, xác suất để xảy cố thời điểm chu kỳ tần số công nghiệp (50Hz) Chính phân bố xác suất thời điểm cố sử dụng phân bố khoảng thời gian chu kỳ, nghĩa là: 1000 3    10ms 50 3.2.1 Phân bố xác suất thời điểm mở máy cắt Thời điểm mở máy cắt xác định sau:  Thời điểm mở pha (giả sử pha a) phân bố 13 theo luật phân bố sau: - Luật phân bố sử dụng luật phân bố đều: TC  50  3 - Khoảng phân bố: TC+50±10 ms Trong 3 khoảng phân bố: 10ms  Thời điểm mở pha (pha b pha c) phân bố theo luật Gaussian sau: - Luật phân bố sử dụng luật phân bố Gaussian: Ta  3 - Khoảng phân bố: Ta±1.667 ms - Trong 3 khoảng phân bố bằng: 1.667 ms 3.3 Tính tốn q trình đóng, cắt MC kháng chế độ vận hành bình thƣờng 3.3.1 Tính tốn trường hợp đóng cắt KBN KH502174MVAr Trường hợp mở máy cắt kháng K502 C C R UT.L D 1% Loại tính tốn 5% TRV RRRV TRV RRRV pu kV/µs pu kV/µs Close CB natural 1.48 0.57 1.42 0.61 Open CB natural 1.82 0.63 1.72 0.64 Trường hợp đóng máy cắt kháng K502 1% Loại tính tốn 5% TRV RRRV TRV RRRV pu kV/µs pu kV/µs Close CB natural 1.45 0.56 1.39 0.60 Open CB natural 1.78 0.62 1.69 0.63 14 3.3.2 tốn trường hợp đóng cắt KBN KH508128MVAr Trường hợp mở máy cắt kháng K508 1% Loại tính tốn 5% TRV RRRV TRV RRRV pu kV/µs pu kV/µs Close CB natural 1.52 0.36 1.47 0.68 Open CB natural 1.78 0.52 1.67 0.73 Trường hợp đóng máy cắt kháng K508 1% Loại tính tốn 5% TRV RRRV TRV RRRV pu kV/µs pu kV/µs 1.49 0.35 1.44 0.67 DUT 0.51 1.64 0.72 Close CB natural Open CB natural C C R L 1.74 3.3.3 Nhận xét: - Với kết tính tốn cho thấy q trình thao tác đóng mở máy cắt kháng kháng 500kV trường hợp vận hành bình thường, phía trung tính kháng ln ln có tượng q áp trung tính kháng Điều lâu dải ảnh hưởng nhiều đến cách điện trung tính kháng, tiềm ẩn nguy gây hư hỏng kháng trung tính 3.4 Tính tốn đánh giá ảnh hƣởng việc cắt Kháng bù ngang chế độ cố Ngoài vấn đề vận hành ngày thao tác kháng xét bên trên, luận văn phân tính trường hợp máy cắt kháng thực cắt có cố nội kháng 3.4.1 Kịch mơ phỏng: Phân bố xác suất thời điểm cố 15 Thời điểm cố mô tả phân bố xác suất sau:  Luật phân bố sử dụng luật phân bố đều: TC  3  Khoảng phân bố: 15±10 ms Trong đó:  TC thời điểm cố: 15ms  3 khoảng phân bố:10ms Đối với ngắn mạch pha, đề nghị thời điểm xảy ngắn mạch pha lúc Khi tính tốn, thời điểm cố ngẫu nhiên, xác suất để xảy cố thời điểm chu kỳ tần số công nghiệp (50Hz) Chính phân bố xác suất thời điểm cố sử dụng phân bố khoảng thời gian chu kỳ, nghĩa là: C C R UT.L 1000 (1) 3    10ms 50  Phân bố xác suất thời điểm mở máy cắt Thời điểm mở máy cắt xác định sau:  Thời điểm mở pha (giả sử pha a) phân bố theo luật phân bố sau:  Luật phân bố sử dụng luật phân bố đều: D TC  50  3  Khoảng phân bố: TC+50±10 ms Trong 3 khoảng phân bố: 10ms  Thời điểm mở pha (pha b pha c) phân bố theo luật Gaussian sau:  Luật phân bố sử dụng luật phân bố Gaussian: Ta  3 16  Khoảng phân bố: Ta±1.667 ms  Trong 3 khoảng phân bố bằng: 1.667 ms Tương tư vậy, thời điểm mở pha máy cắt (khi khơng có thiết bị lựa chọn thời điểm cắt) có xác suất xảy thời điểm khoảng thời gian chu kỳ tần số công nghiệp Tuy nhiên, thực tế, để máy cắt thực cắt cố, thông thường thời gian để thực thao tác nhỏ sau:  Thời gian phát cố gửi tín hiệu cắt: Tdetec+telecom=10ms  Thời gian truyển động máy cắt: Tmechanical=28ms  Thời gian dập hồ quang: Tarc=2ms  Tổng thời gian: Ttotal = Tdetec+telecom + Tmechanical + Tarc = 40ms Như vậy, phân bố xác suất thời điểm mở pha C C R UT.L D MC là: TC  50  10ms Đối với pha lại, theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 việc vận hành mở máy cắt sau: khơng có u cầu đặc biệt, thời gian lệch lớn pha trình vận hành mở không vượt 1/6 chu kỳ tần số cơng nghiệp 3.4.2 Kết tính tốn: 17 Bảng 3.4: Kết tính tốn TRV, RRRV cực đại cho MC K504 TBA 500kV Pleiku Loại cố Điể m cố 1% 5% TR V RRR V Ihd TR V RRR V Ihd pu kV/µs kA pu kV/µs kA Pha - 1.27 1.25 28.56 1.19 0.974 31.2 Pha Pha - 1.8 20.87 26.94 1.81 19.21 29.5 Pha -Đất - 1.65 13.41 21.12 1.71 15.24 22.8 3.4.3 Nhận xét Qua kết tính tốn mục nhận thấy với trường hợp cố lập cố máy cắt kháng có giá trị RRRV lớn đặt biệt trường hợp cố pha pha đất vượt khỏi tiêu C C R UT.L D chuẩn IEC 62271-100-2017 Vì theo kết tính tốn cho thấy máy cắt kháng K504 cắt xảy cố ngăn mạch pha pha đất có nguy hư hỏng máy cắt 3.5 Kết luận Qua kết mô q trình đóng cắt kháng bù ngang phần mềm EMTP-RV chế độ làm việc bình thường có cố kháng điện cho thấy: - Khi thao tác đóng/ cắt máy cắt kháng chế độ vận hành bình thường giá trị TRV RRRV nằm giới hạn cho phép máy cắt kháng (theo tiêu chuẩn IEC 62271-100) cụ thể: + Giá trị TRV lớn ghi nhận mở MC kháng K502 1,82 pu ứng với 817 kVrms + Giá trị RRRV lớn ghi nhận mở MC kháng K505 0,71 kV/ µs + Tuy nhiên q trình mơ ghi nhận phía trung tính 18 KBN thường xuyên xuất điện áp Điều lâu dải ảnh hưởng nhiều đến cách điện trung tính kháng, tiềm ẩn nguy gây hư hỏng kháng trung tính - Khi mơ dùng máy cắt kháng cắt cô lập cố kháng (3 pha, pha-pha, pha-đất) kết cho thấy cố pha – pha, pha – đất giá trị RRRV lớn đặt biệt trường hợp cố pha pha đất vượt khỏi tiêu chuẩn thiết kế máy cắt kháng (IEC 62271100) Vì theo kết tính tốn cho thấy máy cắt kháng K504 cắt xảy cố ngăn mạch pha pha đất có nguy nổ buồng cắt dẫn đến hư hỏng máy cắt, cụ thể: + Đối với 100 lần mô MC K504 cắt cố pha – pha kháng điện KH504 có lần giá trị RRRV đạt 20,87 kV/ µs, lần giá trị RRRV đạt 19,21 kV/ µs + Đối với 100 lần mô MC K504 cắt cố pha – đất kháng điện KH504 có lần giá trị RRRV đạt 13,41 kV/ µs, lần giá trị RRRV đạt 15,24 kV/ µs Để khắc phục hạn chế nêu trên, chương nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy vận hành kháng bù ngang C C R UT.L D CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VẬN HÀNH CHO KHÁNG BÙ NGANG TRÊN LƢỚI ĐIỆN 500kV VIỆT NAM 4.1 Đặt vấn đề Như kết tính tốn chương 3, nhận thấy q trình thao tác mở máy cắt hàng ngày có tượng áp thao tác thiết bị kháng trung tính, xét lâu dài điều ảnh hưởng lớn đến cách điện thiết bị kháng trung tính 500kV Luận văn kiến nghị trang bị thiết bị bypass điểm thiết bị trung tính trước đóng mở máy cắt kháng 500kV, nhằm tạo điểm trung trung tính trung tính kháng 19 khơng cịn đấu qua thiết bị kháng trung tính mà trung tính trực tiếp nối đất Giải pháp hạn chế áp trung tính thiết bị Ngoài ra, với yêu cầu cố kháng Máy cắt kháng phải đáp ứng yêu cầu cắt luận văn kiến nghị xem xét giải pháp trang bị tụ mắc shunt với kháng bù ngang để giảm giá trị RRRV đặt lên máy cắt điện kháng 4.2 Sử dụng thiết bị bypass trung tính Kháng bù ngang thao tác chế độ làm việc bình thƣờng 4.2.1 Thiết bị Bypass kháng trung tính (Máy cắt pha 110kV) Thiết bị bypass kháng trung tính luận văn đề xuất máy cắt pha 110kV, dùng để bypass thiết bị kháng trung tính, tạo điểm trung tính giả trong q trình đóng cắt kháng Với việc nối tắt kháng trung tính, lượng tích lũy tháo trực tiếp xuống đất thông qua máy cắt kháng trung tính Biên độ điện áp thời điểm đầu thấp dẫn đến giá trị chênh lệch điện áp cực máy cắt thấp nhiều so với trường hợp để kháng trung tính C C R UT.L D 4.2.2 Kháng KH502 - 174 MVAr a Trường hợp mở MC kháng K502 lúc có máy cắt trung tính b Trường hợp đóng máy cắt kháng 500kV KH502 lúc có máy cắt trung tính Qua kết mơ cho thấy áp giải pháp dùng MC bypass kháng trung tính trước đóng/ mở MC kháng khơng cịn xuất q áp phía trung tính kháng khồng cịn dịng xả qua chống sét van trung tính kháng Ngồi ra, theo kết mô cho thấy giá trị TRV RRRV có áp dụng giải pháp thấp so với kết trước áp dụng, cụ thể: + Trước có máy cắt bypass kháng trung tính giá trị TRV lớn ghi nhận thao tác đóng MC K502 1,7832 pu, mở MC 20 K502 1,8203 pu + Sau có máy cắt bypass kháng trung tính giá trị TRV lớn ghi nhận thao tác đóng MC K502 1,4542 pu, mở MC K502 1, 4835 pu 4.2.3 Kháng KH508 - 128MVAr: a Trường hợp mở MC kháng K508 lúc có máy cắt trung tính b Trường hợp đóng máy cắt kháng 500kV KH508 lúc có máy cắt trung tính - Qua kết mơ cho thấy áp dụng giải pháp dùng MC bypass kháng trung tính trước đóng MC kháng khơng cịn xuất q áp phía trung tính kháng khồng cịn dịng xả qua chống sét van trung tính kháng Ngồi ra, theo kết mô cho thấy giá trị TRV MC kháng K508 có áp dụng giải pháp giảm, cụ thể: + Trước có máy cắt bypass kháng trung tính giá trị TRV lớn ghi nhận thao tác đóng MC K508 1,7432 pu, mở MC K508 1,7833 pu + Sau có máy cắt bypass kháng trung tính giá trị TRV lớn ghi nhận thao tác đóng MC K508 1,4953 pu, mở MC K508 1,4835 pu C C R UT.L D 4.2.4 Nhận xét – Kiến nghị Với kết tính tốn cho thấy trường hợp nối đất trực tiếp khơng qua kháng trung tính q trình thao tác có giá trị TRV RRRV thấp so với trường hợp trung tính đấu nối qua kháng Và thực đấu nối trực tiếp nối đất kháng bù đường dây giảm tượng điện áp đặt lên chống sét van trung tính cách điện kháng trung tính Kiến nghị sử dụng máy cắt 110kV đóng cắt trung tính kháng trước đóng/mở CB kháng 500kV để hạn chế điện áp phục 21 hồi tốc độ gia tăng điện áp hai đầu cực máy cắt kháng 500kV hạn chế điện áp lên chống sét van 110kV phía trung tính kháng kháng trung tính 4.3 Sử dụng tụ TRV mắc Shunt với Kháng trường hợp MC K504 cắt cố cố Kháng KH504 TBA 500kV Pleiku 4.3.1 Tụ Grading capacitor Tụ grading capacitor thực tế khối tụ 500kV ghép nối tiếp với tạo thành tụ có giá trị yêu cầu Tụ lắp trước kháng sau máy cắt 500kV 4.3.2 Kết tính tốn Với kết tính tốn chương 3, cho kết giá trị RRRV đặt lên cực máy cắt lớn Do luận văn kiến nghị giải pháp trang bị tụ RRRV mắc hình shunt so với kháng bù ngang 500kV sau MC 500kV để hạn chế RRRV C C R UT.L 4.2.3 Nhận xét – Kiến nghị Theo kết tính tốn nhận thấy để giảm tốc độ gia tăng điện D áp (RRRV) cho máy cắt kháng lắp thêm tụ “Grading capacitor” mắc shunt với kháng Kiến nghị sử dụng tụ có giá trị 40nF để giảm giá trị RRRV 4.4 Kết luận Với trường hợp thao tác đóng/cắt kết tính tốn phân tích giải pháp sử dụng máy cắt pha 110kV bypass thiết bị kháng trung tính 500kV trước thực đóng cắt kháng bù ngang cho thấy: - Trường hợp không sử dụng thiết bị bypass cắt giá trị TRV (1,82 pu), RRRV đặt lên máy cắt 500kV cao so với sử dụng thiết bị bypass kháng trung tính (TRV 1,48 pu) - Trường hợp khơng sử dụng thiết bị bypass đóng giá trị TRV (1,78pu), RRRV đặt lên máy cắt 500kV cao so với sử dụng thiết bị bypass kháng trung tính (TRV 1,45pu) 22 - Ngồi chưa có thiết bị bypass kháng trung tính thao tác đóng, cắt kháng xuất điện áp đặt lên thiết bị phía trung tính kháng bù ngang Theo tính tốn ghi nhận thực đóng, cắt kháng bù ngang, chống sét van 110kV trung tính kháng xảy tượng phóng điện áp Điều lâu dài gây hư hỏng cách điện thiết bị phía trung tính kháng chống sét van, kháng trung tính - Vì vậy, luận văn sử dụng thiết bị mắt cắt 110kV bypass kháng trung tính trước thao tác đóng/cắt kháng 500kV Với trường hợp cố kháng để hạn chế ảnh hưởng đến thiết bị cắt kháng bù ngang trường hợp cố, luận văn đề xuất sử dụng giải pháp mắc tụ song song với kháng Qua tính tốn phân tích giải pháp đề xuất cho thấy: - Khi xảy cố kháng tín hiệu rơle đưa tín hiệu cắt máy cắt kháng lập cố, đảm bảo vận hành an toàn hệ thống Theo kết tính tốn với 100 lần mơ có 05 lần giá trị RRRV đạt 19.21 kV/µs, 01 lần RRRV 20,87 đạt kV/µs đặt lên máy cắt kháng Giá trị so với tiêu chuẩn chế tạo MC (IEC 62271-100) cực lớn Điều nguy hiểm cho hệ thống, khả gây hư hỏng máy cắt Để giải vấn đề luận văn sử dụng giải pháp trang bị tụ Grading capacitor mắc hình shunt (song song) với kháng bù ngang Để giảm giá trị RRRV máy cắt kháng Kết sử dụng tụ giá trị 40nF giảm RRRV kV/µs so với tiêu chuẩn C C R UT.L D KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Với cấp điện áp truyền tải, hệ thống điện Việt Nam có cấp 220kV, 500kV Trong lưới 500kV xem xương sống hệ thống điện Việt Nam Với cấp điện áp 500kV lưới có nhiều kháng bù ngang theo thống kê đến cuối năm 2019 khoảng 23 62 kháng Với kháng việc thao tác đóng/cắt ngày việc thường xuyên… Xuất phát từ việc đóng/cắt kháng gây số vấn đề ảnh hưởng đế thiết bị điện, hệ thống điện gây điện áp cho thiết bị trung tính, gây phóng điện qua chống sét van trung tính Q trình đóng cuộn kháng bù ngang gây dịng xung kích có độ khơng đối xứng cao với số thời gian lớn, điều nguy hiểm cho hệ thống thiết bị Ngoài ra, trường hợp cố kháng sử dụng máy cắt kháng cắt cố có giá trị RRRV lớn, điện áp dao động lớn gây nguy hiểm cho thiết bị điện vượt tiêu chuẩn chế tạo máy cắt Thực tế trình vận hành kháng bù ngang ghi nhận nhiều trường hợp thiệt hại xuất phát từ thao tác đóng cắt kháng cố (kháng 500kV Sơng Mây) Để tính tốn phân bố cơng suất hệ thống điện, người ta sử dụng hai phương pháp trên, phương pháp có ưu nhược điểm riêng Điểm chung phương pháp chuỗi tính tốn phân bố cơng suất thực hiện, giá trị cuối nút trường hợp dùng giá trị đầu trường hợp Phương pháp Gauss-Seidel có ưu điểm đơn giản, khối lượng tính tốn nhỏ bước lặp yêu cầu dung lượng nhớ nhỏ Tuy nhiên phương pháp tốc độ hội tụ chậm, thời gian tính tốn tăng lên, kích thước lưới lớn Qua kết mơ q trình đóng cắt kháng bù ngang phần mềm EMTP-RV chế độ làm việc bình thường có cố kháng điện cho thấy: - Trường hợp khơng sử dụng thiết bị bypass kháng trung tính C C R UT.L D cắt giá trị TRV (1,82 pu), RRRV đặt lên máy cắt 500kV cao so với sử dụng thiết bị bypass kháng trung tính (TRV 1,48 pu) Ngoài vấn đề điện áp đặt lên thiết bị trung tính kháng bù ngang Theo tính tốn ghi nhận thực đóng, cắt KBN vận hành 24 chống sét van 110kV phía trung tính kháng xảy tượng phóng điện q áp Điều lâu dài gây hư hỏng cách điện thiết bị phía trung tính kháng Vì vậy, luận văn kiến nghị sử dụng thiết bị mắt cắt 110kV bypass kháng trung tính trước thao tác đóng/cắt kháng 500kV -Với trường hợp cố kháng để hạn chế ảnh hưởng đến thiết bị cắt kháng bù ngang trường hợp cố, luận văn đề xuất sử dụng giải pháp mắc tụ song song với kháng Qua tính tốn phân tích giải pháp đề xuất cho thấy xảy cố kháng tín hiệu rơle đưa tín hiệu cắt máy cắt kháng cô lập cố, đảm bảo vận hành an tồn hệ thống Qua kết tính tốn với 100 lần mơ có 05 lần giá trị RRRV đạt 19.21 kV/µs, 01 lần RRRV 20,87 đạt kV/µs đặt lên máy cắt kháng Giá trị so với tiêu chuẩn chế tạo MC (IEC 62271-100) cực lớn Điều nguy hiểm cho hệ thống, khả gây hư hỏng máy cắt Để giải vấn đề luận văn sử dụng giải pháp trang bị tụ Grading capacitor mắc hình shunt (song song) với kháng bù ngang C C R UT.L D KIẾN NGHỊ -Trường hợp thao tác đóng/cắt kháng kiến nghị sử dụng máy cắt 110kV 1pha thực bypass kháng trung tính để giảm TRV máy cắt kháng 500kV, giám tượng điện áp đặt lên thiết bị kháng trung tính -Trường hợp cắt cố kháng bù ngang kiến nghị sử dụng tu Grading capacitor mắc shunt với kháng Theo kết nghiên cứu luận văn kiến nghị kháng bù ngang lưới 500kV có máy cắt kháng cần trang bị máy cắt 110kV pha bypass kháng trung tính thực đóng/cắt trang bị tụ grading capacitor mắc shunt với kháng để đảm bảo an toàn cho máy cắt kháng máy cắt cắt cố kháng ... 3: TÍNH TỐN, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC ĐÓNG CẮT KBN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA LƢỚI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM 3.1 Vấn đề áp cắt kháng bù ngang Kháng bù ngang coi phụ tải cảm kháng, thực 11 cắt cuộn kháng. .. vai trò kháng bù ngang Chương 2: Cơ sở tính tốn phân tích hệ thống điện phần mềm tính tốn Chương 3: Tính tốn, đánh giá ảnh hưởng việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành lưới điện 500kV... R UT.L D đánh giá ảnh hưởng việc đóng cắt kháng bù ngang đến chế độ vận hành lưới điện 500kV” u cầu mang tính cấp thiết để tìm nguyên nhân gây hư hỏng thiết bị ảnh hưởng đến hệ thống điện 500kV