a) Ảnh hưởng nguồn phân tán đến trị số dòng ngắn mạch
Đề tài thực hiện các mô phỏng, tính toán:
- Ngắn mạch ba pha trên lưới điện trung áp trạm biến áp 110kV Phù Yên trong chế độ phụ tải cực đại khi có nhà máy thủy điện Suối Sập 2 vận hành phát điện lên lưới.
- Ngắn mạch ba pha trên lưới điện trung áp trạm biến áp 110kV Phù Yên trong chế độ phụ tải cực đại khi nhà máy thủy điện Suối Sập 2 không vận hành phát điện lên lưới.
trong chế độ phụ tải cực đại khi các nhà máy thủy điện Suối Sập 2 và Suối Sập 3 vận hành phát điện lên lưới.
Đề tài tập trung phân tích dòng ngắn mạch trên lưới trung áp đường trục 373 là đường trục có các nguồn thủy điện đấu nối vào
Bảng 3. : Ngắn mạch ba pha trên lưới trung áp TBA 110kV Phù Yên5
Tên nhánh Inm3pha khi không có TĐ Suối Sập 2 (A) Inm3pha khi có TĐ Suối Sập 2 (A) Thay đổi (%) TC 35kV Phù Yên - Suối Sập 2 639.400 386.700 60.479 Suối Sập 2 Suối Sập 3- 638.400 787.100 123.293 Suối Sập 3 Bản Mòn - 638.100 786.700 123.288 Bản Mòn Bắc Yên - 637.400 786.100 123.329 Bắc Yên - Song Pe 635.600 783.700 123.301 Song Pe - Bản Khoa 634.400 782.400 123.329 Bản Khoa Đèo Chẹn - 633.800 781.200 123.257 Qua kết quả tính toán ngắn mạch trên lưới trung áp cho thấy, có sự thay đổi về giá trị dòng ngắn mạch tại tất cả các nút khi có nhà máy thủy điện Suối Sập 2 đấu nối vào lưới điện
b) Ảnh hưởng nguồn phân tán đến phạm vi hoạt động của rơ le
Thực hiện mô phỏng tính toán ngắn mạch ba pha tại nút Đèo Chẹn trong các chế độ làm việc:
- Phụ tải cực đại với thủy điện Suối Sập 2 phát điện lên lưới. - Phụ tải cực đại và thủy điện Suối Sập 2 không phát điện.
- Phụ tải cực đại với thủy điện Suối Sập 2 và Suối Sập 3 phát điện lên lưới. Do đường dây 373 được bảo vệ bởi rơ le quá dòng đặt tại đầu xuất tuyến - 35kV trong TBA 110kV nên dòng ngắn mạch đầu xuất tuyến 373 là giá trị chỉnh định cho rơ le tác động. Kết quả tính toán dòng ngắn mạch chạy qua đầu xuất- tuyến 373 khi có sự cố tại nút Đèo Chẹnđược trình bày trong bảng sau:
Bảng 3. : Dòng ngắn mạch tại đầu xuất tuyến 373 TBA 110kV Phù Yên khi có 6 nhà máy thủy điện Suối Sập 2 trong trường hợp sự cố tại nút Đèo Chẹn
Loại sự cố Inmkhi không có nguồn
thủy điện nhỏ Inmkhi có TĐ
Suối Sập 2
Thay đổi (A) Tăng (+); Giảm
(-)
Ngắn mạch ba
pha 639,4 386,7 -252,7
Bảng 3. : Dòng ngắn mạch tại đầu xuất tuyến 373 TBA 110kV Phù Yên khi cả hai 7 nhà máy thủy điện cùng vận hành trong trường hợp sự cố tại nút Đèo Chẹn
Loại sự cố Inmkhi không có nguồn thủy điện nhỏ
Inmkhi có TĐ Suối Sập 2 và
Suối Sập 3
Thay đổi (A) Tăng (+); Giảm (-)
Ngắn mạch ba
pha 639,4 138,2 -501,2
Như vậy, khi thủy điện Suối Sập 2 và Suối Sập 3 vận hành sẽ làm giảm dòng ngắn mạch qua rơle nếu xảy ra sự cố tại nút Đèo Chẹn. Giả sử thông số chỉnh định rơ le không thay đổi, khi đó trong chế độ cả hai nguồn thủy điện cùng phát điện - trong chế độ phụ tải cực đại có sự cố ngắn mạch tại nút Đèo Chẹn thì rơ le bảo vệ - sẽ không tác động. Phạm vi hoạt động của rơ le đã bị thu hẹp lại do nhiều nhà máy - thủy điện đấu nối vào lưới trung áp.
c) Ảnh hưởng nguồn phân tán đến tính chọn lọc của rơ le
Thực hiện mô phỏng tính toán dòng ngắn mạch ba pha trên xuất tuyến 371 và xuất tuyến 37 trong chế độ làm việc: Phụ tải cực đại với thủy điện Suối Sập 2 5 và Suối Sập 3 phát điện lên lưới.
Kết quả tính toán dòng ngắn mạch trên xuất tuyến 373 khi có sự cố tại xuất tuyến 37 và xuất tuyến 37 được trình bày trong bảng sau: 1 5
Bảng 3. : Dòng ngắn mạch trên xuất tuyến 373 TBA 110kV Phù Yên khi có sự cố 8 trên xuất tuyến 37 và xuất tuyến 371 5
TT Loại sự cố Inm trên ĐZ 373 khi có
nguồn TĐ nhỏ (A)
1 Nm 3 pha trên xuất tuyến 371 1376,8 2 Nm 3 pha trên xuất tuyến 375 1476,7
Kết quả tính toán cho thấy, khi có sự cố bất kì trên xuất tuyến 371 và xuất tuyến 375 thì rơ le bảo vệ xuất tuyến 373 cũng tác động. Nếu hệ thống bảo vệ xuất - tuyến 373 với loại rơ le và thông số chỉnh định được giữ nguyên thì hệ thống bảo vệ này sẽ mất tính chọn lọc khi có nhiều nguồn điện đấu nối vào xuất tuyến này. Từ đó làm giảm độ tin cậy cung cấp điện của lưới.
Chi tiết kết quả tính toán ngắn mạch lưới trung áp trạm biến áp 110kV Phù Yên xem phần phụ lục.
Kết luận
Chương đã trình bày hiện trạng và sự phát triển của nguồn điện phân tán 3 trong hệ thống điện Việt Nam. Trong chương này, đề tài cũng đã thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đối với lưới điện phân phối trung áp từ những dự án thực tế. Khi nguồn phân tán tham gia chưa nhiều (số lượng hoặc quy mô công suất chưa đủ lớn) vào lưới trung áp thì những ảnh hưởng là không đáng kể. Tuy nhiên, khi số lượng hoặc quy mô của nguồn phân tán trên lưới trung áp tăng lên thì những ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống bảo vệ là rõ rệt và cần phải có những giải pháp hạn chế. Giải pháp có tính chất toàn diện và lâu dài đó là cần có những qui định, yêu cầu kĩ thuật đối với nguồn điện phân tán khi đấu nối vào lưới điện. Các yêu cầu kĩ thuật này cần phải rõ ràng, phù hợp với đặc điểm của nguồn điện phân tán. Đối với hệ thống bảo vệ cần phải có quy định cụ thể về trang bị từng loại bảo vệ theo quy mô công suất và vị trí của nhà máy trên lưới điện.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận
Đề tài đã giới thiệu về nguồn điện phân tán sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại với những đặc tính của từng loại. Nguồn điện phân tán đặc biệt là nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo có vai trò ngày một quan trọng trong chiến lược phát triển năng lượng nói chung và trong hệ thống điện nói riêng của nhiều quốc gia trên thế giới. Để phát huy hết lợi thế của nguồn điện phân tán, đề tài đã nghiên cứu ảnh hưởng cả về kinh tế và kĩ thuật của nguồn điện phân tán đối với hệ thống điện trong đó tập trung phân tích những ảnh hưởng kĩ thuật. Từ đó, đề tài cũng đã xem xét giải pháp để hạn chế những ảnh hưởng này.
Đề tài giới thiệu quy định kĩ thuật đối với nguồn điện phân tán khi đấu nối vào lưới điện phân phối của Việt Nam (được trình bày trong thông tư 32/2010/TT- BCT) và một số quốc gia trên thế giới. Từ đó, đề tài đã xem xét đánh giá sự khác biệt giữa quy định của Việt Nam và các nước, nhu cầu bổ sung những yêu cầu mới vào quy định hiện hành.
Với Việt Nam, mặc dù nguồn điện phân tán nói chung và nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo nói riêng chiếm tỉ lệ chưa cao trong cơ cấu phát điện của hệ thống. Tuy nhiên đối với một số khu vực ở nước ta, nguồn điện phân tán thủy điện nhỏ có vị trí ngày càng quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng. Theo những đánh giá hiện nay, tiềm năng nguồn điện phân tán sử dụng năng lượng tái tạo sẽ có vị trí quan trọng hơn trong cơ cấu sản xuất điện toàn quốc, trong đó chủ yếu là năng lượng gió và thủy điện nhỏ. Những nguồn điện phân tán này cũng đang và sẽ có ảnh hưởng đến lưới điện mà nguồn điện đấu nối vào.
Đề tài đã nghiên cứu trường hợp thực tế tại Việt Nam khi đấu nối một số nguồn điện phân tán là thủy điện nhỏ vào lưới điện phân phối trung áp khu vực huyện Phù Yên tỉnh Sơn La. Kết quả tính toán trong nghiên cứu đã chỉ ra những ảnh hưởng khi có nhiều nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện trung áp. Đấu nối nguồn điện phân tán thủy điện nhỏ vào lưới điện trung áp có thể gây quá điện áp
trên lưới trong một số chế độ vận hành nếu chưa lắp đặt thêm thiết bị điều chỉnh điện áp trên lưới hoặc qui định về giới hạn trên điện áp của nguồn điện khi vận hành quá cao. Nguồn điện phân tán thủy điện nhỏ đấu nối vào lưới điện trung áp còn có thể làm mất tính chọn lọc của hệ thống rơ le bảo vệ hiện có cũng như làm giảm - phạm vi hoạt động của rơ le quá dòng đầu xuất tuyến đường dây. -
Như vậy, đề tài nghiên cứu khoa học này đã đạt được những mục tiêu ban đầu đặt ra về nghiên cứu yêu cầu kĩ thuật khi đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới điện trung áp. Đề tài này có thể làm tài liệu kĩ thuật tham khảo cho chủ đầu tư nguồn điện phân tán, đơn vị phân phối điện và các sinh viên, nghiên cứu viên quan tâm đến lĩnh vực này.
4.2. Kiến nghị và đề xuất
Thông tư 32/2010/TT BCT về quy định hệ thống điện phân phối đ- ã bao quát toàn bộ hoạt động điện lực trong lưới phân phối từ lưới điện 110kV đến lưới điện hạ thế. Tuy nhiên, thông tư này chủ yếu tập trung vào hoạt động giữa đơn vị phân phối điện và khách hàng mua điện trên lưới điện phân phối. Những yêu cầu kĩ thuật khi đấu nối nguồn điện vào lưới điện phân phối trong thông tư 32/2010/TT BCT là hợp - lí đối với nguồn điện đấu nối vào cấp điện áp 110kV của lưới phân phối. Trong khi nguồn điện phân tán hoạt động trên lưới điện phân phối trung áp có nhiều đặc thù riêng mà những yêu cầu kĩ thuật được quy định trong thông tư này chưa thật sự phù hợp. Do đó, để tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nguồn điện phân tán, loại bỏ những rào cản kĩ thuật hiện có để nguồn điện phân tán có thể phát huy hết được những ưu thế trong hệ thống điện, đề xuất sớm xây dựng những quy định riêng về đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới điện phân phối trung và hạ áp.
Những quy định này sẽ bổ sung và cùng với thông tư 32/2010/TT-BCT hướng dẫn đơn vị phân phối điện quản lí, điều độ và vận hành lưới điện địa phương được tốt hơn, đồng thời sẽ tạo thuận lợi cho chủ đầu tư các dự án nguồn điện phân phối trong quá trình triển khai thực hiện dự án khi công khai, minh bạch những yêu cầu, qui định cụ thể. Khánh hàng sử dụng điện cũng sẽ được cung cấp điện với độ tin cậy cao hơn, chất lượng điện năng tốt hơn. Một số nội dung chính đề xuất về yêu
cầu kĩ thuật đối với nguồn điện phân tán khi đấu nối vào lưới điện trung áp được trình bày dưới đây:
a. Yêu cầu về điện áp
Một số nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện trung áp như tua-bin gió hay thủy điện nhỏ do những đặc tính kĩ thuật nên rất khó để duy trì dải điện áp trong chế độ làm việc bình thường trên lưới điện là +10% và 5% như quy định hiện nay - trong thông tư 32/2010/TT BCT. Điện áp trên lưới có thể vượt quá giá trị giới hạn - trên trong chế độ phụ tải cực tiểu và huy động nguồn thủy điện nhỏ phát cao. Điện áp trên lưới điện có thể xuống dưới giá trị giới hạn dưới nếu khởi động máy phát không đồng bộ của tua bin gió trong chế độ phụ tải cực đại. Vì vậy, đề xuất xem xét - áp dụng dải điện áp trong chế độ làm việc bình thường đối với nguồn điện đấu nối vào lưới điện phân phối trung áp là +5% và -10%.
b. Tiêu chuẩn về tần số
Hiện nay, nhiều nhà sản xuất máy phát điện với đặc tính có thể duy trì phát công suất liên tục trong một dải tần số khá rộng. Do đó xem xét yêu cầu những nguồn điện phân tán xây mới đấu nối vào lưới điện trung áp có dải tần số làm việc trong chế độ bình thường (phát công suất liên tục không được giảm phát) là từ 47,5 đến 51,5Hz. Việc mở rộng dải tần số chế độ làm việc bình thường sẽ làm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối.
c. Yêu cầu về hệ thống bảo vệ
Nguồn điện phân tán ngoài những trang bị bảo vệ cho máy phát cần phải trang bị hệ thống bảo vệ tại vị trí đấu nối nhà máy điện vào lưới trung áp nhằm nâng cao độ tin cậy của lưới điện. Tùy theo quy mô công suất, vị trí nhà máy trong hệ thống điện, đặc tính nối đất của lưới điện...hệ thống bảo vệ của máy phát và nhà máy cần có: máy cắt đầu cực máy phát, máy cắt giữa nhà máy và lưới điện, thiết bị tự động kiểm tra đồng bộ, thiết bị tự động điều chỉnh điện áp, rơ le điện áp thấp, rơ- - le bảo vệ quá áp, rơ le quá điện áp điểm trung tính, rơ le tần số thấp, rơ le tần số - - - cao, rơ le quá dòng và quá dòng theo thời gian, rơ le bảo vệ quá dòng trung tính, - thiết bị liên động.
d. Yêu cầu về hệ thống thông tin liên lạc
Thực tế cho thấy có khá nhiều nguồn điện phân tán đặc biệt là thủy điện nhỏ có công suất từ 2 10MW đấu nối vào lưới điện trung áp. Để đảm bảo sự phối hợp - trong vận hành giữa nhiều nguồn điện trong cùng khu vực, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đề xuất nguồn điện phân tán xây mới có công suất từ 5MW trở lên phải có kết nối hệ thống thông tin và SCADA với đơn vị điều độ được phân cấp vận hành lưới điện.
e. Yêu cầu về lập phương án đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới điện trung áp
Trong đề án lập phương án đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới điện trung áp trình đơn vị phân phối điện phải có những tính toán và đánh giá tác động về thay đổi dòng ngắn mạch trên lưới điện khi đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới điện phân phối. Trong hồ sơ trình phương án đấu nối nguồn điện phân tán mới vào lưới điện phân phối gửi đơn vị phân phối điện cần phải thực hiện tính toán chi tiết, so sánh xem xét cụ thể về ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đối với trào lưu công suất, điện áp trên lưới trong các chế độ làm việc khác nhau, dòng ngắn mạch trên lưới điện và hệ thống bảo vệ lưới điện. Các tài liệu này là cơ sở để đơn vị phân phối điện đánh giá, quyết định và đưa ra giải pháp cụ thể để cùng chủ đầu tư nguồn điện thực hiện theo trách nhiệm được quy định.
4.3. Hướng phát triển của đề tài
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài, đề xuất một số hướng nghiên cứu tiếp theo như sau:
- Nghiên cứu giải pháp điều khiển điện áp trên lưới phân phối trung áp khi có nguồn điện phân tán.
- Xây dựng giải thuật tái cấu trúc lưới điện phân phối trung áp khi có tác dụng của nguồn điện phân tán.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Thông tư số 32/2010/TT-BCT ngày 30 tháng 7 năm 2010 của Bộ công thương: Quy định hệ thống điện phân phối.
[2]. IEEE 1547. 2003, Standard for interconnection distributed resources with electric power system.
[3]. Nordic Grid Code 2007, 15thJanuary 2007
https://www.entsoe.eu/fileadmin/user_upload/_library/publications/nordic/planning/ 070115_entsoe_nordic_NordicGridCode.pdf
[4]. Distributed Generation Interconnection Manual U.S. Department of Energy , Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, 1st May 2002,
http://www.puc.texas.gov/industry/electric/business/dg/dgmanual.pdf