Kết luận về các phƣơng án cấu trúc lƣới:
Khi các trạm biến áp 500/220 kV và 220/110 kV đƣợc thiết kế sao cho có khả năng vận hành linh hoạt tách làm 2 phần độc lập, đồng thời bố trí các lộ đƣờng dây hợp lý thì dòng ngắn mạch trên lƣới truyền tải 500-220 kV khu vực miền Bắc đạt trị số nằm trong ngƣỡng cho phép, chƣa cần phải sử dụng biện pháp đặt kháng nối tiếp trên lƣới điện.
Việc phân công suất hợp lý giữa các đƣờng dây tải điện, các MBA cần đƣợc xác định ngay từ khâu quy hoạch. Đây chính là đề bài của bài toán thiết kế trạm: lựa chọn sơ đồ nối dây đáp ứng đƣợc các yêu cầu quy hoạch. Trong khuôn khổ đề án đã đề xuất một số dạng sơ đồ thanh cái nhƣ: sơ đồ 2 thanh cái mở rộng, sơ đồ 3 thanh cái và sơ đồ hình con nhện. Các trạm biến áp có thể đƣợc đấu nối nhƣ sơ đồ 3 hoặc sơ đồ 4, tùy quan điểm của đơn vị quản lý - vận hành lƣới truyền tải. Thực tế có thể có nhiều sơ đồ nối dây khác thỏa mãn điều kiện vận hành linh hoạt, phụ thuộc sự sáng tạo của ngƣời thiết kế và tính khả thi của thiết bị điều khiển bảo vệ.
Việc lựa chọn sơ đồ đấu nối nào không phụ thuộc duy nhất vào chỉ tiêu dòng điện ngắn mạch, mà còn phụ thuộc vào tính ổn định của hệ thống và độ tin cậy cung cấp điện chấp nhận đƣợc. Đây là 2 bài toán khác cần giải quyết song song với bài toán giảm dòng ngắn mạch.
Chƣơng 3 đã tiến hành tính toán dòng điện ngắn mạch theo 4 loại sơ đồ khác nhau, áp dụng đối với lƣới điện miền Bắc. Các sơ đồ tính toán trào lƣu công suất truyền thống cho kết quả dòng điện ngắn mạch rất cao (có vị trí trên 60 kA). Đề tài đã đề suất 3 sơ đồ khác là sơ đồ 2, 3, 4 cho kết quả giảm dòng ngắn mạch tại thanh cái 500kV , 220kV trên lƣới điện Miền Bắc. Kết luận, vận hành lƣới theo sơ đồ 3 đồng thời vận hành tách các thanh cái 220kV (có dòng ngắn mạch lớn) theo sơ đồ 4, kết quả giá trị dòng ngắn mạch trên các thanh cái 500kV, 220kV toàn bộ hệ thống điện Miền Bắc đều nằm trong phạm vị cho phép (nhỏ hơn 40kA) đảm bảo an toàn cho thiết bị.
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 108 / 113
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Trên cơ sở nghiên cứu và tính toán tổng quan về hiện trạng hệ thống điện truyền tải 500-220 kV Việt Nam nói chung và khu vực miền Bắc nói riêng có xét đến năm 2030, luận văn đã nêu đƣợc sự cần thiết cần phải có giải pháp để giảm giá trị dòng ngắn mạch tại các vị trí trạm tập trung mật độ phụ tải cao và nhiều nguồn điện lớn. Luận văn đã trình bày các giải pháp có thể để hạn chế dòng ngắn mạch trong hệ thống điện. Qua nghiên cứu, luận văn đã lựa chọn giải pháp thay đổi cấu trúc vận hành của lƣới truyền tải để thực hiện tính toán. Kết quả tính toán đã khẳng định giải pháp luận văn lựa chọn là đúng đắn, thực hiện đƣợc mục tiêu luận văn đề ra là giảm dòng ngắn mạch trên lƣới truyền tải điện Miền Bắc. Cụ thể luận văn đã hoàn thành đƣợc các nội dung sau:
Dòng ngắn mạch trên lƣới truyền tải tăng cao vƣợt ngƣỡng cho phép của quy định hiện hành đã trở thành vấn đề nổi cộm đối với hệ thống điện Việt Nam hiện nay và trong những năm tới, đặc biệt là tại khu vực Miền Bắc - khu vực tập trung mật độ phụ tải cao và nhiều nguồn điện lớn. Các quy hoạch phát triển điện lực cấp quốc gia, vùng miền và tỉnh – thành phố hiện nay chƣa giải quyết đƣợc bài toán dòng ngắn mạch tăng cao.
Để giảm dòng điện ngắn mạch, theo định luật Ohm, cần phải tăng tổng trở hệ thống. Đề tài này đã chỉ ra rằng, tổng trở đƣờng dây truyền tải điện 500-220 kV có xu hƣớng giảm khi nâng tiết diện và quy mô truyền tải; tổng trở máy biến áp tƣơng đối ổn định, không thể tăng quá cao (Un% =13-22%). Do đó, cách tốt nhất để tăng tổng trở hệ thống là thay đổi cấu trúc vận hành của lƣới truyền tải. Giải pháp đặt kháng điện nối tiếp trên lƣới chỉ áp dụng khi không còn giải pháp nào khác và không thể lắp kháng nối tiếp một cách đại trà trên lƣới do chi phí đầu tƣ và vận hành rất tốn kém.
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 109 / 113
Đề tài đã đƣa ra 4 dạng cấu trúc lƣới điện (sơ đồ 1, 2, 3, 4), tính toán trào lƣu công suất và tính toán ngắn mạch tại thanh cái 500 và 220 kV đến năm 2030, áp dụng cho khu vực miền Bắc, đƣa ra các kết luận sau:
Sơ đồ 1 (sơ đồ đấu nối các lộ vào cùng 1 thanh cái – nhƣ trong các quy hoạch điện hiện nay): Dòng ngắn mạch tại thanh cái 500 kV các trạm hầu hết đều vƣợt 50 kA, một số trạm trên 63 kA. Dòng ngắn mạch tại hầu hết thanh cái 220 kV tăng trên 40 kA. Lƣới điện không thể vận hành theo sơ đồ này do dòng ngắn mạch vƣợt quá ngƣỡng chế tạo thiết bị hiện nay.
Sơ đồ 2 (tƣơng tự nhƣ sơ đồ 1 nhƣng vận hành hở một số đoạn 220 kV liên kết giữa các TBA 500/220 kV): Sơ đồ này làm giảm đáng kể dòng ngắn mạch tại các thanh cái 220 kV về dƣới ngƣỡng 40 kA. Trên toàn bộ HTĐ Miền Bắc còn 10/177 vị trí có dòng lớn hơn 40kA, nhƣ vậy đã giảm 49 vị trí. Tuy nhiên, dòng ngắn mạch tại các thanh cái 500 kV vẫn còn cao, trên 40 kA.
Sơ đồ 3 (tách thanh cái 500 kV đồng thời vận hành hở lƣới 220 kV nhƣ sơ đồ 2): dòng điện ngắn mạch tại các thanh cái 500 kV ở mức dƣới 40 kA, bài toán giảm dòng ngắn mạch tại thanh cái 500kV đã giải quyết đƣợc triệt để. Tuy nhiên, trên lƣới điện 220kV tại một số vị trí thanh cái nối với nhiều nguồn lớn, giá trị dòng ngắn mạch có trị số lớn hơn 40kA nhƣ các thanh cái 220kV TBA 500kV Phố Nối (50kA), thanh cái 220kV tại các trạm Hòa Bình (49kA), Hải Dƣơng 2 (48kA)…. Để xử lý đƣợc dòng ngắn mạch lớn vƣợt quá ngƣỡng cho phép tại các thanh cái 220kV nêu trên, luận văn đề xuất từ sơ đồ 3 triển khai tách các thanh cái 220kV tại các vị trí có dòng ngắn mạch lớn theo sơ đồ 4.
Sơ đồ 3 kết hợp với sơ đồ 4 (triển khai tách các thanh cái 220kV tại các vị trí có dòng ngắn mạch lớn) : dòng ngắn mạch tại các thanh cái 500 kV ở mức 40 kA, thanh cái 220 kV ở mức 40 kA.
Qua tham khảo sơ đồ thanh cái các TBA truyền tải của các nƣớc có hệ thống điện phát triển, tồn tại những dạng cấu trúc thanh cái thỏa mãn điều kiện vận hành theo sơ đồ 3 và 4, có thể sử dụng cách bố trí kiểu sơ đồ 3/2 mở rộng , 2 thanh cái mở rộng (nhƣ mô hình Nhật Bản), 3 thanh cái hoặc sơ đồ hình con nhện (nhƣ mô
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 110 / 113
hình của Pháp) hoặc các sơ đồ khác, tùy theo sự sáng tạo của ngƣời thiết kế và tính khả thi của các thiết bị đo lƣờng, điều khiển. Sơ đồ thanh cái 3/2 và sơ đồ 4/3 nếu phải vận hành tách thanh cái sẽ tỏ ra không linh hoạt, khó có thể đáp ứng độ tin cậy cung cấp điện khi chỉ hoạt động với 1 thanh cái.
Luận văn đã giải quyết đƣợc vấn đề giảm dòng ngắn mạch thông qua thay đổi cấu trúc lƣới điện (sơ đồ 3 hoặc 4). Để có kết luận chính xác nên chọn theo cấu trúc dạng gì, cần giải quyết thêm 2 bài toán: độ tin cậy cung cấp điện và tính ổn định hệ thống điện. Đồng thời, quan điểm vận hành hệ thống của các nhà hoạch định chính sách, các đơn vị quản lý, vận hành cũng ảnh hƣởng rất lớn tới việc lựa chọn cấu trúc lƣới truyền tải.
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 111 / 113
Kiến nghị
Qua tính toán ngắn mạch ở các cấu trúc lƣới khác nhau, luận văn đƣa ra một số kiến nghị cụ thể đối với việc thiết kế lƣới điện trên quan điểm giảm dòng ngắn mạch:
1. Các TBA 500kV, 220kV đang vận hành có dòng ngắn mạch vƣợt mức cho phép cần phải có phƣơng án tách thanh cái hoặc vận hành hở các đƣờng dây phân công suất, ngoài ra có thể đặt thêm kháng điện.
2. Các TBA 500kV, 220kV tại các trung tâm phụ tải lớn đấu nối với nhiều nguồn công suất cần phải nghiên cứu kỹ bài toán ngắn mạch. Qua đó lựa chọn ra sơ đồ thanh cái hợp lý có độ linh hoạt vận hành cao (cao nhƣ sơ đồ 3/2 mở rộng, 2 thanh cái mở rộng, sơ đồ 3 thanh cái hay sơ đồ hình con nhện) để đảm bảo các điều kiện tối ƣu nhất cho các phƣơng án kết lƣới khác nhau.
3. Các TBA 500kV, 220kV đang lập DAĐT hoặc TKKT do các nguyên nhân khác nhau không thể vận dụng đƣợc các sơ đồ thanh cái linh hoạt nêu trên, khuyến nghị sử dụng các thiết bị chịu đƣợc dòng ngắn mạch lớn (cấp 500kV: 63kA, cấp 220kV : 50kA).
4. Nghiên cứu tính khả thi các biện pháp giảm dòng ngắn mạch khác nhƣ đặt thêm trạm cắt, dùng đƣờng dây truyền tải điện 1 chiều, thiết bị giảm dòng ngắn mạch (FCL), và các biện pháp khác.
5. Trong bài toán Quy hoạch cần có nghiên cứu tổng thể, có định hƣớng lâu dài đảm bảo lƣới điện vận hành an toàn tin cậy.
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 112 / 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lã Văn Út (2007). Ngắn mạch trong hệ thống điện, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Trần Bách (2008). Lưới Điện Và Hệ Thống Điện, Tập 1. NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
3. Nguyễn Văn Đạm (2005). Mạng lưới điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. 4. Nguyễn Văn Đạm (2005). Mạng lưới điện - Tính chế độ xác lập của các
mạng và hệ thống điện phức tạp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
5. Lã Văn Út (2009). Phân tích và điều khiển ổn định hệ thống điện, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội.
6. Phạm Văn Hòa. Ngắn mạch và đứt dây trong Hệ thống điện, Nhà xuất bản KH&KT, Hà Nội.
7. Lê Kim Hùng, Đoàn Ngọc Minh Tú (2001). Ngắn mạch trong hệ thống điện, , ĐH Bách Khoa - ĐH Đà Nẵng, Đà Nẵng.
8. Quy hoạch phát triển điện lực quôc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030, Viện Năng lƣợng – Bộ Công Thƣơng, 7/2011.
9. Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KgaA (2002). Short circuits in Power Systems, Ismail Kasikci, .
10. John J. Grainger, William D. Stevenson (1994). Power system Analysis, NXB McGraw-Hill, Inc. 1994.
Học viên: Nguyễn Văn Quyết
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Trần Bách Trang 113 / 113
PHỤ LỤC
1. PHỤ LỤC 1: SỐ LIỆU DÒNG NÚT, NHÁNH
2. PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU THỨ TỰ THUẬN, NGHỊCH, KHÔNG 3. PHỤ LỤC 3: DÒNG CÔNG SUẤT SƠ ĐỒ 1
4. PHỤ LỤC 4: DÒNG CÔNG SUẤT SƠ ĐỒ 2 5. PHỤ LỤC 5: DÒNG CÔNG SUẤT SƠ ĐỒ 3 6. PHỤ LỤC 6: DÒNG CÔNG SUẤT SƠ ĐỒ 4
7. PHỤ LỤC 7: HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN BẮC (ĐẾN NĂM 2030) 7.1. SƠ ĐỒ 1
7.2. SƠ ĐỒ 2 7.3. SƠ ĐỒ 3 7.4. SƠ ĐỒ 4