Hiện nay, đối với giải pháp hạn chế dòng điện ngắn mạch tăng cao trên lƣới điện truyền tải bằng thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch thì giải pháp khả thi nhất là lắp đặt kháng nối tiếp trên lƣới điện. Công nghệ hiện nay đã cho phép áp dụng vật liệu siêu dẫn vào các thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch, kết hợp với các bộ chuyển mạch tốc độ cao để làm tăng đột biến tổng trở hệ thống khi xảy ra sự cố. Tuy nhiên, những thiết bị kiểu này vẫn chƣa đƣợc ứng dụng rộng rãi và mới áp dụng cho cấp điện áp phân phối (66 kV trở xuống).
Lƣới điện truyền tải của một số nƣớc phát triển nhƣ Nhật Bản, Pháp đều không sử dụng các kháng điện nối tiếp. Đơn giản là vì dòng ngắn mạch trên lƣới truyền tải vẫn nằm dƣới ngƣỡng cho phép (ví dụ dòng ngắn mạch tại các thanh cái 400 kV trên lƣới điện xung quanh Paris và các nhà máy điện hạt nhân dao động từ 20-25 kA trong khi ngƣỡng cho phép là 40 kA – nguồn EDF).
Ở Việt Nam cũng đã có đề án từ năm 2008, nghiên cứu đặt kháng phân đoạn thanh cái 220 kV tại nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chƣa thể triển khai do tính hiệu quả của việc đặt kháng không cao. Những năm tới, các nguồn điện phía Nam vào nhiều, kháng điện này không giảm đƣợc dòng ngắn mạch xuống dƣới ngƣỡng cho phép 40 kA.
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 65 / 113
Đề tài đã tìm hiểu một số dự án đặt kháng điện trên thế giới với mục đích giảm dòng ngắn mạch trên lƣới truyền tải về ngƣỡng cho phép. Các dự án dạng này không nhiều và mang tính cá biệt, không phổ biến trên lƣới điện. Có 2 dự án điển hình đó là: dự án lắp kháng nối tiếp giảm dòng NM tại TBA 500 kV Tucuri (Brazil) và tại TBA 500 kV Si Jing (Trung Quốc).
*) Lắp đặt kháng nối tiếp giảm dòng NM tại Tucuri (Brazil)
Hình 2-13: Nhà máy thủy điện Itaipu và trạm biến áp Tucuri
Nhà máy thủy điện Itaipu có công suất đặt 8490 MVA chia làm 2 giai đoạn. Giai đoạn 1 gồm 12 tổ máy 350 MVA vận hành trƣớc, đấu nối lên sân phân phối 500 kV nhà máy 1. Giai đoạn 2 gồm 11 tổ máy 390 MVA đấu nối lên sân phân phối 500 kV nhà máy 2. Nếu 2 nhà máy này đấu nối vào nhau thì dòng ngắn mạch tại SPP nhà máy 1 sẽ vƣợt quá ngƣỡng cho phép 40kA.
Ngƣời ta đƣa ra 3 phƣơng án đấu nối:
Phƣơng án 1: vận hành tách riêng 2 nhà máy. Phƣơng án này sẽ làm giảm độ tin cậy cung cấp điện và việc vận hành sẽ không linh hoạt.
Phƣơng án 2: Thay toàn bộ thiết bị của sân phân phối nhà máy 1. Phƣơng án này quá tốn kém, mất nhiều thời gian và ảnh hƣởng đến hoạt động của nhà máy.
Phƣơng án 3: lắp đặt kháng điện nối tiếp giữa 2 sân phân phối 2 nhà máy. Phƣơng án này giữ nguyên đƣợc độ tin cậy cung cấp điện, linh hạt trong vận hành 2 nhà máy.
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 66 / 113
Cuối cùng, phƣơng án 3 đƣợc lựa chọn, phƣơng án này tiết kiệm đƣợc chi phí khoảng 100 triệu USD so với phƣơng án 2.
Sơ đồ đấu nối kháng điện nhƣ các hình dƣới đây:
Hình 2-14: Sơ đồ đấu nối thanh cái TBA Tucuri (Brazil)
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 67 / 113
Hình 2-16: Thông số kháng điện tại Cuturi (Brazil).
*) Lắp đặt kháng nối tiếp giảm dòng NM tại TBA 500kV Si Jing (Trung Quốc)
Hình 2-17: Sơ đồ lắp đặt kháng nối tiếp tại TBA Si Jing (Trung Quốc)
TBA 500 kV Si Jing nhận điện từ nhà máy thủy điện Tam Hiệp thông qua trạm 500 kV Huang Du. Nhƣng khi đấu nối vào trạm Huang Du, dòng điện ngắn mạch
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 68 / 113
tại thanh cái 500 kV Si Jing vƣợt ngƣỡng cho phép 40 kA. Một lƣợng lớn dòng điện ngắn mạch đến từ TBA Huang Du. Do đó, ngƣời ta đã đặt 2 kháng điện nối tiếp trên 2 đƣờng dây 500 kV Si Jing – Huang Du, nhờ đó mà dòng ngắn mạch đã giảm xuống dƣới ngƣỡng cho phép.
Hình 2-18 Thông số kháng nối tiếp tại TBA 500 kV Si Jing