2.1.3.1- Nguyên nhân
Hiện tượng quá điện áp quá độ là do quá trình đóng cắt thiết bị hoặc do hiện tượng sét. Quá điện áp quá độ có thể xảy ra ở tần số cao, trung bình hoặc thấp.
Hình 2.1: Hiện tượng quá độ điện áp
2.1.3.2 - Đóng cắt tụ
Tụ thường được sử dụng để cung cấp công suất phản kháng nhằm nâng cao khả năng tải cho đường dây, giảm tổn thất và cung cấp điện áp cho hệ thống điện. Sử dụng tụ mang lại hiểu quả kinh tế cao. Trong khi các phương pháp khác như sử dụng máy điện quay hoặc sử dụng các thiết bị bù tĩnh điện đều có giá thành cao và bảo dưỡng tốn kém hơn nên hiện nay việc sử dụng tụ trong thệ thống điện là phổ biến nhất.
Tuy nhiên nhược điểm của tụ là gây ra quá độ trong quá trình đóng cắt. Một số tụ được cung cấp năng lượng toàn bộ thời gian tuy nhiên một số khác đóng cắt theo tải. Chính điều này đã làm xuất hiện cácsự thay đổi các thông số hệ thống như điện áp, dòng điện, công suất phản kháng…
50
2.1.3.3 - Sét
Hệ thống lưới điện và các trạm biến áp hầu hết được xây dựng ngoài trời với các đường dây tải điện hàng trăm, hàng ngàn km. Quá điện áp khí quyển không chỉ
gây nên phóng điện trên cách điện đường dây mà còn truyền sóng vào trạm biến áp gây sự cố hư hỏng cách điện trong trạm. Quá điện áp khí quyển có thể do sét đánh thẳng lên đường dây hoặc mặt đất gần đường dây sẽ sinh ra sóng điện từ truyền dọc đường dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách điện của đường dây. Khi cách điện của đường dây bị hỏng sẽ gây nên ngắn mạch pha- đất hoặc ngắn mạch pha-
pha buộc các thiết bi bảo vệ đầu đường dây phải làm việc. Với những hệ thống đường dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt nhảy có thể gây mất ổn định hệ thống, nếu hệ thống tự động của các nhà máy làm việc không nhanh thì có thể gây nên sự cố rã lưới.
Sóng sét còn có thể truyền từ đường dây vào trạm biến áp hoặc dánh thẳng vào trạm biến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện trạm biến áp, điều này rất nguy hiểm vì nó tương đương với ngắn mạch trên thanh góp và dẫn đến sự cố trầm trọng. Mặt khác khi có sóng sét truyền vào trạm biến áp, nếu chống sét van đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp sẽ bị chọc thủng gây thiệt hại vô cùng lớn. Nhìn chung, khi bảo vệ chống sét đường dây không phải là loại trừ hoàn toàn khả năng sự cố do sét mà chỉ giảm sự cố đến mức giới hạn hợp lý mà thôi.
2.1.3.4 - Cộng hưởng sắt từ
Cộng hưởng sắt từ là một loại cộng hưởng đặc biệt bao gồm điện dung và điện cảm của lõi sắt. Nó gây ra hiện tượng mất cân bằng khi điện kháng từ hóa của một máy biến áp được đặt nối tiếp với tụ hệ thống. Điều này xảy ra trong đường dây hở mạch một pha. Dưới trạng điều khiển, cộng hưởng sắt từ có thể được sử dụng hữu ích như một máy biến áp.
Cộng hưởng sắt từ khác cộng hưởng trong các phần tử hệ thống tuyến tính. Cộng hưởng tuyến tính là hiện tượng xảy ra sau khi có sự khuếch đại của sóng hài trong hệ thống điện. Trong hệ thống tuyến tính, cộng hưởng dẫn đến điện áp và
51
dòng điện Sin cao theo tần số cộng hưởng, trong khi đó cộng hưởng sắt từ thì dạng sóng thường không theo quy luật.
Các nguyên nhân chính dấn đến cộng hưởng sắt từ là:
• Đóng cắt không tải, đường dây cáp, máy biến áp 3 pha với chỉ một pha đóng.
• Đóng cắt không tải, đường dây cáp, máy biến áp ba pha với một pha hở. • Cầu chì 1 hoặc 2 cực hỏng để máy biến áp với 1 hoặc 2 pha mở. Các tự động đóng lại 1 pha cũng có thể gây ra tình trạng này.
Tuy nhiên không phải những sự kiện trên đều gây ra cộng hưởng sắt từ. có các hệ thống cáp ngầm cả chục năm mà không xuất hiện cộng hưởng . Tình trạng hệ thống mà làm tăng sự xuất hiện của cộng hưởng sắt từ bao gồm:
• Hệ thống điện áp phân phối cao hơn, đặc biệt là nhóm hệ thống điện áp 22
và 35kV.
• Đóng cắt tải nhẹ hoặc các máy biến áp không tải. • Cách đấu dây phía sơ cấp máy biến áp.
• Mạch cáp ngầm quá dài.
• Hư hỏng cáp và các thiết bị đóng cắt trong suốt quá trình xây dựng hệ thống cáp ngầm.
• Hệ thống yếu, dòng ngắn mạch thấp. • Các máy biến áp tổn thấtnhỏ.
• Hệ thống 3 pha với thiết bị đóng cắt chỉ một pha.
Sự xuất hiện của cộng hưởng sắt từ có thể xuất hiện tại nhiều mức độ điện áp khác nhau. Tỷ lệ của tổn thất, điện kháng tf khóa và điện dụng tại mức đọ thấp có thể giới hạn được tác dụng của cộng hưởngsắt từ nhưng nó vẫn xuất hiện.
Có một vài loại của cộng hưởng sắt từ với sự biến đổi vật lý và điện khác nhau. Một số có điện áp và dòng điện rất cao, một số khác lại có điện áp gần với giá trị bình thường. Chính vì vậy, rất khó để nói rằng cộng hưởng sắttừ trừ khi có bằng chứng hoặc sử dụng các thieté bị đo chất điện năng.
52
2.1.3.5 - Quá độ do nguyên nhân đóng cắt khác
Quá độ đường dây thường xuất hiện khi một dao cách ly đóng nối đường dây vào hệ thống điện. Khi đó chúng thường sinh ra một thành phần tần số cao hơn quá độ do đóng cắt tụ. Quá trình quá độ này là kết quả của sự kết hợp của sóng mang, điện dung cảu đường dây và điện cảm của nguồn.
Các quá độ trong mạch điện phân phối thường bao gồm kết quả của quá độ đường dây, đặc điểm dòng khởi động máy biến áp và đặc điểm khởi động của tải. Quá độ đường dây không thường xuyên là vấn đề với các thiết bị sử dụng. Các thiết bị sử dụng có thể được bảo vệ với thành phần tần số cao bằng các thiết bị nếu cần thiết.
Một nguyên nhân khác của quá áp là do sự cố chạm đất một pha. Trong một hệ thống có trở kháng thứ tự không cao sẽ xuất hiện điện áp cao trong suốt quá trình xảy ra sự cố. Sự quá áp này chỉ là tạm thời cvà nó sẽ biến mất áu khi sự cố bị loại trừ. Hiện tượng này thường không gây ra vấn đề quá lớn trừ k hi sự cố bị loại trừ. Hiện tượng này thường không gây ra vấn đề quá lớn trì khi quá trình loại trừ sự cố lâu. Nói chung, sự tác đông lớn hay nhỏ của hiện tượng quá áp này phụ thuộc vào đấu nối của máy biến áp. Với máy biến áp đấu sao-sao-đất, điện áp sẽ được biến đổi trực tiếp trong khi với máy biến áp đấu tam giác sẽ giúp bảo vệ được thiết bị khỏi quá điện áp trong quá trình sự cố.