CHƢƠNG 1 LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN
2.5 Ảnh hƣởng đến dòng ngắn mạch và làm việc của thiết bị bảo vệ
Vấn đề về bảo vệ là vấn đề cần đặc biệt quan tâm khi kết nối DG vào lƣới điện. Khi kết nối DG vào lƣới điện, trong chế độ sự cố, DG có thể làm giảm bớt mức độ suy giảm điện áp, tuy nhiên cũng ảnh hƣởng tới sự phân bố dòng sự cố với mức độ phức tạp tăng lên [7][12][22].
Cấu trúc truyền thống của LĐTA là các sơ đồ lƣới hình tia hoặc mạch vòng kín vận hành hở. Nhƣ vậy, trong chế độ làm việc bình thƣờng cũng nhƣ trong chế độ sự cố, dòng điện chạy theo một chiều duy nhất từ nguồn tới phụ tải. Nếu nhƣ
có sự cố xảy ra gần với phụ tải thì thiết bị bảo vệ phụ tải gần nhất về phía nguồn sẽ tác động, nếu không thì bảo vệ cấp trên sẽ tác động để cô lập phần lƣới bị sự cố hoặc loại trừ sự cố. Do các DG đƣợc đấu nối song song với lƣới nên làm giảm tổng trở sự cố của lƣới dẫn đến tăng dòng sự cố. Chính vì vậy, khi kết nối DG vào LĐTA thì nhất thiết phải đảm bảo đƣợc tính chọn lọc và đảm bảo mức độ sự cố phải thấp hơn giá trị thiết kế ban đầu của lƣới dƣới các điều kiện bất lợi nhất.
2.5.1 Dòng điện tăng cao trong các trường hợp sự cố
Trong các chế độ ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch ngoài việc đƣợc cung cấp năng lƣợng từ hệ thống, còn đƣợc cung cấp năng lƣợng từ các DG. Do đó dòng điện trong các chế độ sự cố ngắn mạch trên lƣới điện sẽ tăng lên. Khi đó, với tính chất của LĐTA thì sự gia tăng giá trị dòng sự cố cần đảm bảo các điều kiện sau:
- Dòng điện sự cố không đƣợc vƣợt quá dòng điện ngắn mạch định mức của thiết bị;
- Thiết bị bảo vệ quá dòng điện có khả năng cắt sự cố tƣơng đƣơng với mức độ của dòng điện ngắn mạch;
- Phải có sự phối hợp chặt chẽ giữa các thiết bị bảo vệ trên lƣới điện nhƣ. Khi dòng sự cố tăng quá cao và có thể cao hơn dòng cắt ngắn mạch của máy cắt sẽ dẫn đến hƣ hỏng cho thiết bị và mất an toàn cho ngƣời vận hành. Nếu thay thế các thiết bị có khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch tƣơng ứng sẽ làm tăng vốn đầu tƣ của lƣới điện.
Mức độ tăng của dòng điện sự cố phụ thuộc vào công suất, mức độ thâm nhập, công nghệ của DG cùng với cấp điện áp hệ thống trƣớc khi sự cố. Công suất của DG càng lớn, mức độ ảnh hƣởng càng tăng.
2.5.2 Ảnh hưởng của DG đến sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ
Việc kết nối DG vào lƣới điện đòi hỏi cần phải xem xét lại khoảng thời gian phối hợp giữa các bảo vệ đƣờng dây lân cận, vì ảnh hƣởng của DG tới sự phối hợp của các bảo vệ không chỉ giới hạn trong đƣờng dây mà DG kết nối vào. Sự cố ở đƣờng dây lân cận có thể khiến cho các bảo vệ ở đƣờng dây có nguồn điện phân tán kết nối vào hoạt động. Điều này là không mong muốn vì sự cố đó không nằm trong phạm vi bảo vệ của các thiết bị bảo vệ trên đƣờng dây có nguồn điện phân tán kết nối vào, và sẽ dẫn đến việc ngừng cung cấp điện cho các phụ tải trong khi đƣờng dây đó không hề bị sự cố.
Để tạo ra sự phối hợp các thiết bị bảo vệ thích hợp cho tất cả các chế độ sự cố trên lƣới điện là rất khó khăn. Do đó, trong trƣờng hợp này ngƣời ta thƣờng
thay thế các bảo vệ quá dòng không hƣớng trên đƣờng dây bằng các bảo vệ quá dòng có hƣớng. Việc thêm các bảo vệ quá dòng có hƣớng tại các máy cắt đầu đƣờng dây sẽ giúp giải quyết đƣợc vấn đề này.
Sự tăng lên về dòng điện sự cố trên lƣới làm thay đổi cách thức hệ thống bảo vệ kiểm soát sự cố (cài đặt rơle, thiết bị TĐL, dung lƣợng cắt ngắn mạch của máy cắt và cầu chì).
DG còn làm ảnh hƣởng đến vùng tác động của bảo vệ rơ le: Nếu có trƣờng hợp DG đƣợc kết nối ở giữa vị trí đặt máy cắt và điểm sự cố thì khi đó vùng tác động của bảo vệ rơ le sẽ bị thu hẹp dẫn đến làm tăng thời gian loại trừ sự cố.
2.5.3 Ảnh hưởng của DG đến sự làm việc của thiết bị tự động đóng lại.
Khi có sự cố ngắn mạch thoáng qua, các thiết bị bảo vệ của DG sẽ phải phát hiện sự cố và ngắt kết nối với hệ thống trong khoảng thời gian tác động của thiết bị tự động đóng lại (TĐL) và mất một khoảng thời gian để TĐL loại trừ sự cố. Nếu không, DG vẫn kết nối với lƣới trong thời gian ngắt của TĐL và duy trì hồ quang tại điểm sự cố khiến cho quá trình đóng lặp lại của TĐL không thành công, khi đó thiết bị bảo vệ sẽ tác động nhƣ khi có sự cố duy trì, nghĩa là các thiết bị bảo vệ làm việc sai. Khoảng thời gian tác động của TĐL đƣợc quy định thƣờng nhỏ hơn hoặc bằng 1 giây.
Trong trƣờng hợp, trên lƣới điện có sự phối hợp giữa cầu chì và thiết bị TĐL. Khi có sự đóng góp dòng điện sự cố của các DG làm cho dòng điện sự cố tổng lớn, điều đó có thể làm cho cầu chì tác động đồng thời hoặc tác động trƣớc cả thiết bị TĐL. Trong lƣới điện, các sự cố thoáng qua lại chiếm đến 70-80% các sự cố xảy ra tại các tuyến đƣờng dây, điều đó đồng nghĩa rằng độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải phía sau cầu chì giảm thấp. Vì vậy, sự phối hợp giữa cầu chì và TĐL sẽ cần phải đƣợc tính toán và cài đặt lại cho phù hợp trong từng trƣờng hợp cụ thể.
Thiết bị TĐL có thể tác động nhầm với các sự cố ngoài vùng bảo vệ của mình. Ví dụ: Trƣờng hợp DG đƣợc kết nối sau TĐL mà sự cố lại xảy ra ở đoạn đƣờng dây phía trƣớc TĐL. Điều này có thể khắc phục bằng cách trang bị các bảo vệ có hƣớng cho TĐL.
Một vấn đề rất dễ xảy ra là, các DG có thể cản trở sự đóng lại thành công của thiết bị TĐL. Khi TĐL tác động để loại trừ sự cố nhƣng do DG vẫn cấp nguồn đến điểm sự cố làm hồ quang tại đó không đƣợc dập tắt và TĐL đóng lại không thành công vì nó hiểu đó là ngắn mạch duy trì. Trong trƣờng hợp này, DG làm giảm độ liên tục cung cấp điện, không những thế mỗi lần TĐL đóng lại không thành công còn làm tăng thêm các áp lực đối với chính nó.
Mặt khác, nguy hiểm nhất là khi thiết bị TĐL đóng lại thành công nhƣng mất đồng bộ. Giả sử khi có sự cố thoáng qua trong lƣới điện, TĐL tác động thành công, tuy nhiên DG vẫn đang cấp nguồn cho phần lƣới điện bị cô lập (phần lƣới này có tần số khác với tần số hệ thống). Nhƣ vậy, khi TĐL tác động đóng lại hai lƣới điện không cùng tần số sẽ đặc biệt nguy hiểm nếu tại thời điểm tác động mà hai lƣới điện ngƣợc pha nhau, sẽ dẫn đến quá điện áp, quá dòng điện và mô men xoắn lớn tác động xấu đến các máy điện quay.
2.5.4 Biện pháp hạn chế ảnh hưởng của DG trong chế độ sự cố lưới điện
Có rất nhiều biện pháp để hạn chế ảnh hƣởng của DG trong chế độ sự cố nhƣ sử dụng kháng điện nối nối tiếp giữa DG với lƣới hay biện pháp sử dụng các thiết bị hạn chế dòng sự cố. Thiết bị hạn chế dòng sự cố (FCL) có thể là khả dĩ trong việc tối thiểu hóa ảnh hƣởng của DG lên lƣới khi có sự cố và cũng không có những tác động bất lợi tới lƣới trong trạng thái làm việc ổn định khi không có sự cố. FCL sẽ hạn chế dòng của DG cấp ngƣợc vào lƣới khi sự cố mà không ngăn cản dòng công suất từ DG vào lƣới ở trạng thái làm việc bình thƣờng. Giải pháp này có ƣu điểm là không cần phải thay đổi lại các thông số cài đặt của rơle hiện có trên hệ thống.
2.6 Ảnh hƣởng đến độ tin cậy cung cấp điện