IV. ĐÁNH GIÁ ĐỘ DỰ TRỮ CÁCH ĐIỆN
3. Hệ số dự trữ cỏch điện của cỏc thiết bị điện trong trạm biến ỏp
Việc xỏc định hệ số dự trữ cỏch điện của cỏc thiết bị điện trong trạm biến ỏp bao gồm mỏy biến ỏp lực, mỏy biến điện ỏp trước hết cần xỏc định điện ỏp chịu đựng tớnh toỏn của chỳng như trong Bảng 4. 2.
Loại thiết bị điện Thời gian (às)
Cụng thức Điện ỏp chịu đựng
(kV) Mỏy biến ỏp và mỏy biến điện
ỏp
3 1,15BIL 1,15x750 = 862.5
1,2/50 BIL 750
Kết quả nghiờn cứu hệ số bảo vệ vàhệ số dự trữ cỏch điện của cỏc thiết bị đại diện đặt trờn đường dõy (TU274), cỏc thiết bị đặt trờn thanh gúp (TUC21) và mỏy biến ỏp (AT1) được thể hiện tương ứng trờn Hỡnh 4. 11, Hỡnh 4. 12 và Hỡnh 4. 13.
(file 0004csv.pl4; x-var t) v:TU274C
0 10 20 30 40 [us] 50 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 [MV] 862,5 kV 1740 kV 750 kV PM 2
Hỡnh 4. 11. Hệ số dự trữ cỏc điện của TU274
(file 0004csv.pl4; x-var t) v:TUC21C
0 10 20 30 40 [us] 50 -0,50 -0,16 0,18 0,52 0,86 1,20 [MV] PM1 PM2
Hỡnh 4. 12. Hệ số dự trữ cỏch điện của TUC21C
750 kV 0,25 0,50 0,75 1,00 [MV] PM1 PM2 862,5 kV 750 kV
Kết quả tớnh toỏn hệ số bảo vệ và hệ số dự trữ cỏch điện chi tiết cho tất cả cỏc mỏy biến ỏp đo lường và mỏy biến ỏp lực được cho trờn Bảng 4. 3.
Bảng 4. 3. Đỏnh giỏ khả năng bảo vệ và dự trữ cỏch điện cho cỏc thiết bị điện trong TBA
STT Loại thiết bị Tờn thiết bị Thời gian (às) Điện ỏp đầu cực (kV) Hệ số bảo vệ Hệ số dự trữ cỏch điện Đỏnh giỏ 1 Mỏy biến ỏp đo lường TU271 0,5 700 1.18 18.1 Khụng đạt 3 440 1.88 87.8 Đạt TU272 0,5 1200 0.69 -31.1 Khụng đạt 3 400 2.07 106.6 Đạt TU273 0,5 730 1.13 13.2 Khụng đạt 3 420 1.97 96.8 Đạt TU274 0,5 1600 0.52 -48.3 Khụng đạt 3 430 1.92 92.2 Đạt TU276 0,5 1027 0.80 -19.5 Khụng đạt 3 440 1.88 87.8 Đạt TUC21 0,5 680 1.22 21.5 Đạt 3 465 1.78 77.7 Đạt TUC22 0,5 540 1.53 53.1 Đạt 3 444 1.86 86.1 Đạt 2 Mỏy biến ỏp lực AT1 0,5 460 1.80 79.7 Đạt 3 440 1.88 87.8 Đạt AT2 0,5 460 1.80 79.7 Đạt 3 440 1.88 87.8 Đạt
Từ bảng kết quả cho thấy, khi sột đỏnh trỳng cột cuối của xuất tuyến 274, với dũng điện sột bằng 100 kA và trong trạm biến ỏp 220 kV Ninh Bỡnh được trang bị 4 chống sột van bảo vệ như hiện tại thỡ cơ bản là cỏc thiết bị điện trong trạm biến ỏp được an toàn dưới tỏc dụng của quỏ điện ỏp khớ quyển. Tuy nhiờn, cỏc mỏy biến ỏp đặt tại cỏc xuất tuyến cú nguy cơ xảy ra phúng điện tia lửa ngay tại thời điểm đầu (0,5
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Việc nghiờn cứu, xỏc định hệ số bảo vệ của cỏc thiết bị chống sột và độ dự trữ cỏch điện của cỏc thiết bị điện cũng như cỏch điện của cỏc thanh gúp là đặc biệt quan trọng trong thiết kế cũng như vận hành trạm biến ỏp, nhằm xỏc định, đỏnh giỏ một cỏch toàn diện, khoa học về tỏc động của quỏ điện ỏp khớ quyển tới thiết bị điện, từ đú đưa ra cỏc giải phỏp thiết kế cũng như vận hành một cỏch thỏa đỏng. Hơn nữa, kết quả nghiờn cứu làm căn cứ khoa học để người thiết kế, vận hành đưa ra quyết định cõn đối giữa yờu cầu về kỹ thuật và chi phớ cho việc tăng cường cỏch điện hay phương ỏn bảo vệ phự hợp cũng như đề xuất cỏc giải phỏp vận hành đảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật được quy định trong tiờu chuẩn ngành.
Trong nội dung chương 4, tỏc giả trỡnh bày một số nhận định liờn quan đến nội dung nghiờn cứu như sau:
1. Việc trang bị chống sột van là tối quan trọng trong việc bảo vệ chống quỏ điện ỏp khớ quyển xuất hiện trong trạm do lan truyền từ đường dõy vào trạm biến ỏp.
2. Số lượng chống sột van phải được lắp đặt phự hợp với quy mụ, cấu trỳc của trạm biến ỏp và thụng số của cỏc bị điện trong trạm.
3. Vị trớ lắp đặt của chống sột van phải phự hợp với cỏc thiết bị điện được bảo vệ. Nếu đặt chống sột van đặt gần thiết bị điện thỡ sẽ bảo vệ tốt được thiết bị đú, tuy nhiờn sẽ cần số lượng lớn chống sột van để bảo vệ toàn bộ được cỏc thiết bị điện. Ngược lại, chống sột van đặt xa thiết bị điệnhoặc đặt trờn thanh gúp cú thể bảo vệ được nhiều thiết bị ở khoảng thời gian thõn súng nhưng khú bảo vệ được trong khoảng thời gian đầu súng.
4. Trong trường hợp hệ số dự trữ cỏch điện khụng đạt (khụng đảm bảo) thỡ cú thể ỏp dụng một số giải phỏp sau:
- Thay chống sột van cú đặc tớnh bảo vệ thấp hơn. - Tăng cường độ cỏch điện BIL.
- Giảm khoảng cỏch từ chống sột van tới thiết bị điện được bảo vệ.
- Tăng thờm số lượng chống sột van tại cỏc vị trớ cú điện ỏp lớn hoặc đặt song song với cỏc thiết bị điện chưa được bảo vệ.
KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT
Nghiờn cứu quỏ điện ỏp là nhiệm vụ quan trọng khi thiết kế vận hành hệ thống điện. Dữ liệu về quỏ điện ỏp là cơ sở để tớnh toỏn, phối hợp cỏch điện cho đường dõy tải điện, trạm biến ỏp và nhà mỏy điện; thiết kế hệ thống bảo vệ quỏ điện ỏp và vận hành cỏc phần tử hệ thống điện. Khi biết đầy đủ thụng tin về quỏ điện ỏp sẽ thiết kế được hệ thống điện đảm bảo về kỹ thuật hợp lý về kinh tế, đồng thời giảm được cỏc nguy cơ sự cố, giảm thiểu rủi ro trong vận hành hệ thống điện.
Trong nội dung nghiờn cứu tỏc giả đó sử dụng phần mềm quỏ trỡnh quỏ độ điện từ ATP-EMTP để nghiờn cứu quỏ điện ỏp khớ quyển và đỏnh giỏ bảo vệ quỏ điện ỏp khớ quyển cho trạm biến ỏp 220 kV Ninh Bỡnh. Kết quả nghiờn cứu cung cấp thờm luận cứ khoa học về quỏ điện ỏp khớ quyển và phối hợp cỏch điện trong trạm biến ỏp. Trong nội dung nghiờn cứu của đề tài đó chỉ ra một số kết luận quan trọng như sau:
- Quỏ điện ỏp sột cú dạng xung 1 chiều sếp chồng lờn điện ỏp tần số cụng nghiệp, độ lớn tăng theo độ lớn dũng điện trong khe sột;
- Dũng điện trong khe sột từ 31 kA trở lờn bắt đầu cú hiện tượng phúng điện ngược tại vị trớ sột đỏnh;
- Sột đỏnh càng gần trạm biến ỏp thỡ cỏc thiết bị điện trong trạm chịu quỏ điện ỏp cú độ dốc đầu súng càng lớn và độ lớn càng cao;
- Cỏc thiết bị điện xa vị trớ sột đỏnh chịu mức quỏ điện ỏp thấp hơn;
- Cỏc mỏy biến ỏp đo lường kiểu tụ cú tỏc dụng làm giảm độ dốc đầu súng và độ lớn của quỏ điện ỏp trong trạm biến ỏp;
- Đỏnh giỏ chi tiết độ dự trữ cỏch điện nhằm đưa ra cỏc giải phỏp thiết thực trong cụng tỏc bảo trỡ, nõng cấp và vận hành trạm biến ỏp.
Tuy nhiờn, trong nội dung nghiờn cứu cũn một số những yếu tố sau chưa được xem xột:
- Ảnh hưởng của quỏ điện ỏp tới cỏch điện khi cú sột xõm nhập vào trạm biến ỏp từ phớa đường dõy 110 kV;
- Ảnh hưởng của tải;
- Sự suy giảm cường độ cỏch điện của cỏc thiết bị theo thời gian vận hành;
[1] Std. IEC 60071-4, "Insulation co-ordination, Part 4: Computational guide to insulation co-ordination and modelling of electrical networks", International Electrotechnical Commission Press, 2004.
[2] Andrew R. Hileman, "Insulation co-ordination for power systems", CRC Press, 1999.
[3] IEEE Std 998, Guide for Direct Lightning Stroke Shielding of Substations, 2012.
[4] IEC 62305, Protection against lightning, 2013.
[5] NFPA 780, Standard for the Installation of Lightning Protection Systems, 2014.
[6] Juergen Schlabbach and Karl-Heinz Rofalski, "Power System Engineering, Planning, Design, and Operation of Power", Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008.
[7] Mircea Eremia, Mohammad Shahidehpour, "Handbook of Electrical Power System Dynamics, Modeling, Stability, and Control", Piscataway: IEEE Press, 2013.
[8] B. N. Mali et al., Performance Study of Transmission Line Ferranti Effect and Fault Simulation Model Using MATLAB, INTERNATIONAL JOURNAL OF INNOVATIVE RESEARCH IN ELECTRICAL, ELECTRONICS, INSTRUMENTATION AND CONTROL ENGINEERING (IJIREEICE), 2016.
[9] A. Divya Swarna Sri et al., Depiction and Compensation of Ferranti Effect in Transmission Line, International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), 2018.
[10] A. Hileman, Insulation Coordination for Power Systems, Marcel Dekker, 1999.
[11] Transmission Line Reference Book, 345 kV and Above, Palo Alto, California: Electric Power Research Institute, 1982.
[12] Berger, K., Anderson, R. B., and Kroninger, H.,, Parameters of lightning, Electra, 1975.
[13] Anderson, R. B., and Eriksson, A. J., Lightning parameters for engineering application, Electra, 1980.
[14] Juan A. Martinez-Velasco, Transient Analysis of Power Systems: Solution Techniques, Tools and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, 2015.
[15] Mansour Moradi, Hamdi Abdi, Arash Atefi, “Analyzing and Modeling the Lightning Transient Effects of 400 KV Single Circuit Transmission Lines,”
International Journal of Science and Engineering Investigations, tập 2, số 19, pp. 61-67, 2013.
[16] IEC Std. 60071-2004, “Part 4: Computational guide to insulation co- ordination and modelling of electrical networks,” trong Insulation co- ordination, 2004.
[17] Std. IEC 60071-1-2006.
[18] P. Chowdhuri, "Electromagnetic Transients in Power Systems", Taunton, UK: RSP-Wiley, 1996.
[19] D.P. Carroll et al, "A dynamic surge arrester model for use in power system transient studies", IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1972. [20] Juan A. Martinez-Velasco, "Power System Transients Parameter
Determination", CRC Press, 2010.
[21] Matsuoka, M., ""Nonohmic Properties of Zinc Oxide Ceramics"," vol. 10, p. 46, 1971.
[22] Std. IEC 60909.
[23] Std. IEEE C62.92.1-2016, IEEE Guide for the Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Systems—Part I: Introduction, IEEE Power and Energy Society, 2016.
[24] K. Foreman et al, Temporary Overvoltages and Their Stresses on Metal Oxide Arresters, Electra, 1990.
[25] Std. IEC 60909-0, Short-circuit currents in three phase a.c. system-Part 0: Calculation of currents, 2016.
[26] V. V. Đạn, "Kỹ thuật điện cao ỏp", Khoa học Kỹ thuật, 1975.
[27] Farouk A. M. Rizk, Giao N. Trinh, "High voltage engineering", CRC Press, 2014.
[28] E Kiesslingã P. Nefzgerã J.E Nolascoã U. Kaintzyk, "Overhead Power Lines, Planning, Design, Construction", Spinger, 2002.
[29] Std. IEC 60071-1, "Insulation Co-ordilation , Part 1: Definitions, Principles and Rules", International Electrotechnical Commission Press, 2006.