Khi một DG được kết nối tới lưới phân phối, năng lượng từ nó tạo ra có thể làm tăng dòng điện chạy trên lưới, phụ thuộc vào vị trí kết nối và công suất lắp đặt DG.Thêm vào đó, trong tình trạng sự cố, các DG lại đóng góp vào dòng điện sự cố trong mạng lưới.Chính vì vậy, các DG sẽ ảnh hưởng tới trạng thái ổn định của hệ thống và khiến cho việc kiểm soát ngắn mạch khó khăn hơn.Điều này còn tùy thuộc vào công nghệ sử dụng và đặc biệt là hệ thống kết nối được sử dụng (ví dụ như động cơ được kết nối trực tiếp với đường dây hay thông qua các thiết bị điện tử công suất biển đổi).
2.4.2. Chất lượng điện năng
Tùy thuộc vào mức độ đóng góp năng lượng của các DG vào mạng lưới phân phối và công nghệ được sử dụng cho quá trình biến đổi năng lượng mà chất lượng cung cấp điện của mạng lưới phân phối có thể bị ảnh hưởng.Sự giảm sút chất lượng điện năng cung cấp có thể ảnh hưởng đến việc đấu nối của các lưới sử dụng (lấy điện từ mạng phân phối) và ngăn cản bộ phận quản lí điều khiển mạng lưới phân phối đạt được các mục tiêu mong muốn. Tác động của hiện tượng này phụ thuộc rất
đường dây “yếu”, số lượng các DG kết nối vào mạng lưới có thể bị hạn chế. Tác động cũng phụ thuộc vào công nghệ được sử dụng, đặc biệt là cho việc kết nối với mạng đường dây: ví dụ, hệ thống kết nối sử dụng một giao diện điện tử có thể giúp để giới hạn hoặc ngay cả việc ngăn ngừa sự nhấp nháy hoặc dao động điện áp nhưng nó có thể mang một số rủi ro do việc nhiễm các sóng hài. Sự dao động của năng lượng được cung cấp bởi các DG, chuyển giao điều khiển (khởi động), biến đổi năng lượng (ví dụ như hiệu ứng bóng của tháp tuabin gió) và sự biến đổi năng lượng bằng các thiết bị điện tử công suất có thể gây ra:
- Các dao động chậm về điện áp
- Các dao động nhanh hoặc các bước nhảy vọt về điện áp
- Nhấp nháy điện
- Phát sóng hài và các sóng hài đa hài
- Không cân bằng
- Gây nhiễu lên các hệ thống tín hiệu
2.4.3. Điều khiển điện áp và công su t ph n kháng ấ ả
Việc kết nối một DG vào mạng lưới phân phối sẽ kéo theo những thay đổi về điện áp trên lưới do sự thay đổi dòng công suất tác dụng và phản kháng trong lưới. Một cách tổng quát, điện áp sẽ tăng lên tại điểm kết nối và các lộ đường dây ra, điều này kéo theo sẽ có những thay đổi về điện áp tại các điểm khác trên lưới. Chính vì vậy, việc điều khiển điện áp và công suất phản kháng trên lưới là một vấn đề quan trọng của bộ phận điều hành mạng lưới phân phối (DNO – Distribution Network
Operator) dẫn đến một loạt các yêu cầu liên quan của các DG trong quá trình này. Với công suất của DG càng lớn, tác động của nó đến mạng đường dây sẽ càng lớn và do đó có khả năng đóng góp vào việc điều khiển điện áp cao hơn. Kết quả là, các nguồn phát điện phân tán lớn về tổng quát phải được yêu cầu những đóng góp mang tính “phức tạp” hơn là các nguồn phát nhỏ.
2 .4. Các d ch v ph thu c .4 ị ụ ụ ộ
Định nghĩa về các dịch vụ phụ thuộc có thể sẽ khác nhau đối với các quốc gia khác nhaum tuy nhiên một cách khái quát chúng có thể được đưa về những mảng
sau:
- Điều khiển điện áp
- Điều khiển tần số
- Điều khiển mức độ ổn định
- Khởi động lại hệ thống
Các dịch vụ phụ thuộc đã và đang được cung cấp chủ yếu bởi các nhà máy điện thiết kế theo kiểu trung tâm kết nối tới mạng lưới truyền tải. Và do đó, với sự xuất hiện của các DG trên mạng lưới phân phối và truyền tải, các định nghĩa này có thể cần phải được thay đổi để thích ứng với những yêu cầu mới, mở rộng hoặc xem lại chúng để trả lời các câu hỏi như: Những bộ phận nào được và nên được coi là các dịch vụ phụ trợ trong mạng đường dây phân phối? Chúng nên được liên hệ với mạng đường dây truyền tải bằng cách nào? Những đơn vị nào có thể hoặc nên cung cấp chúng và bằng cách nào? ...
2.4.5. Tính ổn định và kh ả năng của DG để chống ch u các nhiị ễu loạn
Sự ổn định của các máy phát điện phân tán và khả năng của nó để chống chịu các nhiễu loạn trở thành một vấn đề ngày càng quan trọng. Khi các nhiễu loạn xuất hiện trên mạng lưới (ngắn mạch, đường dây quan trọng hỏng hóc, sụt áp, sự cố gây đến sự hỏng hóc của máy phát hoặc các biến động của các tải quan trọng), có thể dẫn tới việc mất mát, hỏng hóc của các DG và gây ra sự mất mát của nguồn nuôi cho mạng lưới. Tùy vào lượng mất mát của các DG, tình trạng mạng lưới đường dây có thể xấu hơn và trong một số trường hợp có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về ổn định.Trong các tiêu chuẩn kết nối của mạng lưới phân phối, các yêu cầu thường xuyên nhắm tới khả năng của DG để vận hành trong một dải điện áp và tần
số nhất định mà có thể xuất hiện trong điều kiện suy giảm tính ổn định của mạng lưới.
2.4.6. Các vấn đề ề ả v b o v ệ
Kết nối của các máy phát điện phân tán có thể ảnh hưởng đến độ nhạy và độ chọn lọc của toàn bộ hệ thổng bảo vệ.Ví dụ một số sự cố có thể không được phát hiện hoặc việc xử lí các sự cố đó cần đến việc cắt điện của một khu vực lớn hơn mức cần thiết. Bên cạnh đó, việc xuất hiện của các DG phải nhất thiết không được dẫn đến các lần ngắt không mong muốn của một phần nào đó trên lưới (ví dụ như các đầu ra lân cận không bị ảnh hưởng bởi sự cố) và nó không nên ngăn cản sự vận hành đúng của các quy trình đóng lại tự động hoặc bằng tay có thể được cài đặt. Một cách khái quát, các trường hợp chi tiết được đưa ra từ các nghiên cứu phải được nghiên cứu đầy đủ để xác định xem hệ thống bảo vệ có hoạt động tốt hay không sau khi kết nối DG vào hệ thống.
2.4.7. Cách ly và chế độ ậ v n hành cách ly
Một sự cách ly ngoài ý muốn không phải là điều mong chờ bởi vì nó có thể gây ra một sự biến đổi lớn về điện áp và tần số trên vùng cách ly và năng lượng cung cấp cho khách hàng dưới điều kiện không bình thường cho đến khi mà hệ thống sụp đổ hoàn toàn (hoặc DG bị tách ra) hoặc việc đạt được sự cân đối giữa năng lượng tạo ra và năng lượng tiêu dùng. Khi mà việc phát hiện sự cách ly các DG là không dễ và các tiêu chuẩn chống lại sự cách ly dựa trên sự biến đổi của các đại lượng điện có thể do các hiện tượng khác gây ra và sau đó có thể dẫn đến các lệnh ngắt gây thiệt hại cho mạng lưới. Tuy nhiên, khả năng mà sự cách ly không được phát hiện và trong trường hợp đó sẽ tồn tại các rủi ro cho người và thiết bị.
Trên phương diện khác, chế độ vận hành cách ly có thể một lúc nào đó lại có ích và có thể còn là mong muốn.Ví dụ, trong trường hợp mất điện hoặc cắt điện trong thời gian dài của nguồn cung cấp cho các xuất tuyến phân phối (do các vấn đề quan trọng trên mạng lưới truyền tải), vận hành cách ly có thể sẽ cho phép cung cấp
khác là trong một vùng nhất định, nơi mà mạng lưới truyền tải thường xuyên gặp các nhiễu loạn (ví dụ như sét đánh) và sụt giảm điện áp, vận hành cách ly có thể được quan tâm để cung cấp chất lượng phục vụ tốt hơn.
* Kết luận: Ảnh hưởng của việc kết nối nguồn điện phân tán tới lưới phân phối điện được xem xét trên nhiều khía cạnh. Sau đây ta sẽ đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của việc kết nối nguồn phân tán tới sự làm việc của hệ thống bảo vệ rơle của lưới phân phối dựa trên kết quả của dòng ngắn mạch được tính toán nhờ phần mềm
Chương 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG C A NGU N Ủ Ồ ĐIỆN
PHÂN TÁN ĐỐI V I B O VỚ Ả Ệ CỦA LƯỚI PHÂN PH I Ố
Như đã phân tích ở chương 2, kế ố ủa các máy phát điệt n i c n phân tán có th ể ảnh hưởng đến độ nhạy và độ ch n l c và s ph i h p b o v c a toàn b . Vọ ọ ự ố ợ ả ệ ủ ộ ấn đề
chính ở đây bắt ngu n t vi c thi t k ồ ừ ệ ế ế ới điệlư n phân ph i ch y u d a trên gi thi t ố ủ ế ự ả ế
là ch có các ph t i (mà không có nguỉ ụ ả ồn điện nào) được k t nế ối vào lưới. S ố ợlư ng l n nguớ ồn điện phân tán trong lưới điện phân ph i có th là nguyên nhân c a các s ố ể ủ ự
c ố không được phép trong ch v n hành cế độ ậ ủa lưới điện phân ph i.Quan trố ọng hơn
nó ảnh hưởng đến kh ả năng điều khiển điện áp của lưới điện và s b o vự ả ệ ủ c a các ph n t trong h ầ ử ệ thống b o vả ệ. Do đó, ta cần ph i có s nh n bi t dả ự ậ ế ầy đủ và ch ra ỉ được các giải pháp đểgiải quy t vế ấn đề trên khi nghiên c u kứ ế ốt n i nguồn điện phân
tán vào lưới điện phân phối để không t o ra ạ ảnh hưởng quá lớn đối với lưới điện phân ph i và s phát triố ự ển trong tương lai của nguồn điện phân tán.
Trong n i dung cộ ủa chương này xin chỉ trình bày ảnh hưởng c a nguủ ồn điện
phân tán đến các ch s c và h th ng b o v cế độ ự ố ệ ố ả ệ ủa lưới điện phân ph i. ố Sau đó sẽ
tiến hành tính toán m t s ở ộ ốtrường h p c ợ ụthể ớ v i một lưới phân ph i 35kV thuố ộc qu n lý cả ủa điện l c Khoái Châu- ự Hưng Yên để làm d n chẫ ứng cho các tác động c a nguủ ồn điện phân tán đến h ệthống b o v cả ệ ủa lưới điện phân ph i. (T t c các ố ấ ả
tính toán được s d ng t ph n mử ụ ừ ầ ềm phân tích lưới điện phân ph i c a hãng PTI có ố ủ
tên là PSS/ ADEPT ).
3.1. Tác động của nguồn điện phân tán t i hớ ệ th ng b o v c a ố ả ệ ủ lưới phân ph i ố
Như đã phân tích ở chương 2, việc thêm các nguồn điện phân tán vào lưới
điện phân ph i làm xu t hi n các tr ng thái vố ấ ệ ạ ận hành trước đây lưới điện phân phối
chưa bao giờ ặ g p phải. Đố ớ ệ ối v i h th ng b o v cả ệ ủa lưới phân ph i nh ng vố ữ ấn đề đó là:
- H ệthống b o v ả ệ rơle đố ới lưới điệi v n hình tia s ẽthiếu các b o v ả ệ có hướng, thiếu s ph i hự ố ợp đố ới v i các s c trong vùng b o v và thiự ố ả ệ ếu độ nhạy để phát hiện các s c trong vùng b o v . ự ố ả ệ
- Sự toàn can ủa thi t b ế ị cũng như ngườ ậi v n hành. -Tác động đến điều chỉnh điện áp trong lưới điện.
- Tình tr ng v n hành cô l p c a các nguạ ậ ậ ủ ồn điện phân tán. - Sự ph i h p t ố ợ ự động đóng lại giữa rơle tự đóng lại và c u chì ầ
-Tác động đến s ự ổn định của lưới điện m t vùn ộ g. -Ảnh hưởng đến s ự tác động sai c a các máy c t ủ ắ
Các vấn đề trên xu t hi n ấ ệ ở các lưới điện phân ph i có nguố ồn điện phân tán k t n i vào b i vì: hi n nay h u hế ố ở ệ ầ ết các lưới điện phân phối đều được v n hành vậ ới k t cế ấu hình tia, nghĩa là dòng công suất ch y theo m t chi u nhạ ộ ề ất định. S k t nự ế ối nguồn điện phân tán vào lưới điện làm thay đổi kế ất c u của lưới điện và công su t ấ
s ẽ chạy theo nhiều hướng khác nhau. Tác động c a hiủ ện tượng này khi n cho h ế ệ
thống b o v ả ệ rơle đang được trang b ị cho lưới phân ph i này không ph i lúc nào ố ả cũng làm việ ốc t t khi có thêm nguồn điện phân tán.
3.1.1. Ảnh hưởng c a máy bi n áp k t nủ ế ế ối ở đầ u ra c a nguủ ồn điện phân tán
c l a ch n máy bi n áp c a ngu n phân tán k t n i v n s
Việ ự ọ ế ủ ồn điệ ế ố ới lưới điệ ẽ
có ảnh hưởng quyết định đến vi c nguệ ồn điện phân tán s ẽ tương tác như thếnào đối với lưới điện. Không có m t cách kộ ế ối như thết n nào là t t nh t trong mố ấ ọi trường h p, m i cách kợ ỗ ết nối đều có những ưu điểm cũng như nhược điểm riêng và tác
động đến h th ng theo nh ng cách khác nhau. Có ít nh t 5 cách k t n i nguệ ố ữ ấ ế ố ồn điện
phân tán vào lưới điện, ng v i các máy bi n áp có các t u dây khác nhau là ( ứ ớ ế ổ đấ
cao áp/ h ạáp): / ; /Y0 ; / ;Y Y0/ ; Y Y0/ 0
a. Máy bi n áp có cu n cao áp có t u dây là tam giác hoế ộ ổ đấ ặc sao cách điện với
T u dây c a máy bi n áp có th ổ đấ ủ ế ểlà / ; /Y0 ; /Y. Ưu điểm c a máy bi n ủ ế
áp có t ổ đấu dây như thế này là trong ch s c không có thành ph n s c ế độ ự ố ầ ự ốthứ ự t không t các nguừ ồn điện phân tán tác động đến rơle bảo v quá dòng chệ ạm đất. Tuy nhiên nhược điểm c a máy bi n áp có t ủ ế ổ đấu dây này là điện áp t i các pha không ạ
x y ra s c lả ự ố ại tăng cao.
b. Máy bi n áp có t u dây ế ổ đấ Y0/
MBA có t ổ đấu dây như thế này có ảnh hưởng đến sơ đồ ứ ự th t không của lưới
điện, do đó có ảnh hưởng đến s ph i h p c a h ự ố ợ ủ ệthống rơ le bảo v quá dòng chệ ạm
đấ ủa lưới điệt c n. Ta xét ví d ụ như hình vẽ:
DG A
N1 MC
HT
Hình 3.1: Sơ đồ nguồn điện phân tán k t n i vế ố ới lưới điện thông qua máy bi n ápế
0/
Y
N u có s c ế ự ố ngắn mạch m t pha x y ra tộ ả ại điểm N1 thì dòng điện th t ứ ự
không là t ng h p cổ ợ ủa hai dòng điện: m t t phía máy bi n áp k t n i v i h ộ ừ ế ế ố ớ ệthống chạy đến và m t t máy bi n áp c a nguộ ừ ế ủ ồn điện phân tán chạy đến. Do đó dòng điện th t không v a ph thuứ ự ừ ụ ộc vào lưới điện v a ph ừ ụthuộc vào t ng tr c a máy ổ ở ủ
bi n áp c a nguế ủ ồn điện phân tán. Tuy nhiên MBA có t u dây ổ đấ Y0/ có một ưu điểm là, trong các trường h p ph tợ ụ ải không đối x ng thành ph n ch y xuứ ầ ạ ống đất thông qua các nối đấ ủt c a các máy bi n áp, n u có thêm máy bi n áp c a nguế ế ế ủ ồn điện phân tán có t u dây ổ đấ Y0/ thì thành ph n này s ầ ẽ được chia ra làm hai ph n. Vì ầ
v y s làm gi m áp lậ ẽ ả ực đố ới v i máy bi n áp n i v i h ế ố ớ ệthống, đặc bi t là trong các ệ
chế độ mất đố ứi x ng nghiêm tr ng. Ngoài ra trong các s c ọ ự ốchạm đấ ẽt s không có
các dòng điện th t không ch y t h thứ ự ạ ừ ệ ống vào máy phát và ngượ ại đồc l ng th i ờ cũng không có hiện tượng quá điện áp t i các pha không x y ra s c . ạ ả ự ố
c. Máy bi n áp có t u dây ế ổ đấ Y Y0/ 0
N u máy bi n áp có t u dây ế ế ổ đấ Y Y0/ 0 thì nguồn điện phân tán ảnh hưởng đến