xảy ra chạm đất một pha ở các nước trên Thế giới
Yêu cầu về khả năng cung cấp điện liên tục (không đứt quãng) cho các mạng điện công nghiệp ngày càng cao [18, 30] Qua phân tích các sự cố mất điện cho thấy, chạm đất một pha thường chiếm tới 60-90% [13-17, 19-55] và thường là nguyên nhân chính gây mất điện dẫn đến thiệt hại kinh tế
Các nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện khí hậu trên số lượng lỗi cho thấy ảnh hưởng chính là nhiệt độ khơng khí Độ ẩm tương đối và tốc độ gió là các yếu tố
phụ có thể bỏ qua Sự phụ thuộc của số lượng lỗi hàng tháng trong các mạng có trạm biến áp phân phối đối với nhiệt độ khơng khí có thể được biểu diễn bằng phương trình tuyến tính:
n/m = -6,507+0,031T[37] (1 11)
trong đó:
n/m - giá trị trung bình sự cố chạm đất tự phục hồi hàng tháng trên số lượng các thiết bị điện được kết nối;
T - nhiệt độ khơng khí trung bình hàng tháng, K
Hình 1 1 Phân bố trung bình hàng ngày sự cố chạm đất một pha tự phục hồi
mạng 6kV khi khơng có hồ quang (1) và có hồ quang (2) [47]
(w - tần suất hỏng hóc, n - số lượng chạm đất; m - số phụ tải đấu vào mạng)
Do sự phức tạp của quá trình quá độ trong chạm đất một pha ở Nga và các nước khác, từ những năm 70 - 80 của thế kỷ trước ưu tiên các nghiên cứu thử nghiệm và các mơ hình vật lý trong mạng lưới trung tính cách ly [14-15, 23-26, 28, v v…] Những nghiên cứu này là cơ sở cho sự phát triển các phương pháp lý thuyết để phân tích q trình q độ trong mạng 6-10 kV khi xảy ra chạm đất một pha
Bất kỳ sự cố chạm đất một pha nào đều gây ra sự phân bố lại điện áp pha của đường dây so với đất Q trình chuyển đổi phức tạp này có thể được chia thành các giai đoạn sau đây:
1) Quá trình điện áp giảm đột ngột tại thời điểm xảy ra một pha chạm đất, liên quan đến việc phóng điện của pha chạm đất và do thành phần điện dung của mạng tại địa điểm chạm đất Giai đoạn này kéo dài trong một phần hoặc đơn vị micro giây;
bị sự cố, kèm theo dòng điện dung bắt đầu xuất hiện trong mạch Tại các nút không đồng nhất xảy ra khúc xạ và phản xạ của các sóng này Q trình này xảy ra nhiễu làm cho sóng điện áp và dòng điện bị biến dạng Giai đoạn này kéo dài hàng chục hoặc hàng trăm micro giây;
3) Xảy ra việc trao đổi năng lượng giữa các điện cảm và điện dung của đường dây cung cấp điện, thanh cái, thiết bị điện và các phần tử khác của mạng, gây ra các dao động tần số cao Thời gian quá độ này chiếm một vài phần nghìn tới một phần trăm giây
Với thời gian rất ngắn của giai đoạn đầu tiên, thực tế không ảnh hưởng đến quá điện áp hồ quang khi một pha chạm đất, cũng như hoạt động của thiết bị bảo vệ, giai đoạn đầu tiên và giai đoạn thứ hai thường được xem như một bước (kết hợp với q trình phóng điện dung pha bị sự cố) Giai đoạn thứ ba của quá trình chuyển đổi là tập hợp các hiện tượng vật lý, kèm theo sự xuất hiện phân phối và nhanh chóng thay đổi trường điện từ trong các mạch [15, 33] và với một mức độ đủ độ chính xác có thể được coi như một q độ điện từ trong mạch với tham số gộp Giai đoạn này được gọi là giai đoạn nạp (kết hợp với tính thêm điện dung của các pha khơng bị sự cố) Như vậy q trình chuyển đổi có thể được tạm chia thành hai giai đoạn chính là phóng điện và nạp
Phân tích tác động của chức năng bảo vệ chạm đất một pha dựa trên biên độ - tần số của dòng điện thống qua khơng phải lúc nào cũng chấp nhận được, vì có thể dẫn đến sai số đáng kể trong việc tính giá trị đại lượng điện trong giai đoạn nạp Vì vậy, để ước tính tương đương cần phải tính đến nguồn điện áp thứ tự khơng giai đoạn xả của quá trình chuyển đổi
Nguy hiểm nhất của chạm đất một pha là quá điện áp trên các pha khơng sự cố có thể đạt tới 1,73 độ lớn của điện áp pha khi chạm đất hồn tồn (hình 1 2), ngồi ra nguy hiểm nữa là quá điện áp hồ quang liên tục khi chạm đất một pha, thể hiện quá trình phát sinh hồ quang và dập tắt [15-30, 36-48, v v…] Quá điện áp hồ quang là điển hình của chạm đất một pha, gây thiệt hại cho cách điện Đối với khoảng thời gian nhỏ giữa sự cố lặp đi lặp lại (trong giới hạn ½ chu kỳ tần số dịng điện), chạm
đất một pha liên tục xuất hiện hồ quang có kèm theo quá điện áp trong các pha không bị sự cố được gọi là quá điện áp hồ quang liên tục Ngoài nguy hiểm quá điện áp hồ quang xen kẽ một pha chạm đất cùng với q dịng điện trong vị trí chạm đất, ảnh hưởng đáng kể đến tính bền vững của các loại hình bảo vệ chạm đất, dựa trên việc sử dụng các thành phần khác nhau của dòng và điện áp thứ tự không trong mạch trạng thái ổn định [49-60, 68, 69, 76, v v…]
Hình 1 2 Sơ đồ vectơ điện áp khi chạm đất một pha
Chạm đất một pha gây ra q trình lão hóa, tổn thương cơ học của cách điện các pha hoặc gây sự cố mất điện trong pha chạm đất Do đó để đảm bảo kiểm sốt hiệu quả trạng thái cách ly, cũng như việc xác định và loại bỏ kịp thời sự cố chạm đất một pha, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện giảm thời gian ngừng cung cấp điện vẫn là vấn đề thời sự và được thực hiện thông qua các giải pháp sau đây