- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:
6. Cấu trúc của luận văn
5.3. Phân tích ảnh hưởng của các sự cố ngắn mạch đến chất lượng điện năng
5.3.1. Kịch bản ngắn mạch xảy ra khi tất cả nhà máy điện mặt trời đang phát
suất cực đại (buổi trưa)
Kịch bản mô phỏng như sau: tại thời điểm t=0 đến t=1s hệ thống hoạt động bình thường. Đến t=1s cho sự cố ngắn mạch xảy ra, sau 0.2s sự cố được loại trừ (đối với ngắn mạch trên đường dây thì việc loại trừ sự cố sẽ cắt đường dây đó ra). Tiếp tục mô phỏng đến t=10s.
5.3.1.1. Sự cố ngắn mạch đầu đường dây từ trạm 220kV Cam Ranh đến trạm 110kV Tây Nha Trang.
Đáp ứng cơng suất
Hình 5.19 Đáp ứng công suất tác dụng truyền qua các trạm biến áp 220/110kV Cam Ranh và Nha Trang
Hình 5.20 Đáp ứng công suất truyền qua các đường dây
Tại thời điểm ngắn mạch, công suất phát của các nhà máy gần như giảm về 0. Ngay sau khi ngắn mạch loại trừ thì cơng suất phát của nhà máy phục hồi về giá trị ban đầu.
Công suất truyền trên đường dây 220kV Cam Ranh-Tây Nha Trang, tại thời điểm trước ngắn mạch công suất truyền là 75MW sau khi ngắn mạch bị cắt giảm về 0 (vì đường dây này bị cắt để loại trừ ngắn mạch).
Cơng suất trên đường dây Tây Nha Trang-Bình Tân ban đầu truyền 50MW, sau khi ngắn mạch bị loại trừ giảm xuống -25MW. Có nghĩa là cơng suất đổi chiều để cấp điện cho Tây Nha Trang.
Công suất truyền trên đường dây 220kV Cam Ranh-BĐ Cam Ranh ban đầu là 90MW, tại thời điểm ngắn mạch xảy ra giảm xuống 0MW. Sau khi ngắn mạch loại trừ tại t=1.2s, công suất bắt đầu dao động và xác lập ở 140MW. Lượng công suất tăng thêm là do cắt đường dây 220kV Cam Ranh-Tây Nha Trang.
Công suất truyền qua trạm biến áp 220/110kV Cam Ranh và Nha Trang dao động khá mạnh và trở về vị trí xác lập sau khi ngắn mạch loại trừ. Tại vị trí xác lập mới, khi cắt đường dây 220kV Cam Ranh-Tây Nha Trang thì công suất phát lên qua trạm 220/110kV Cam Ranh tăng lên do giảm đường dây cấp điện cho khu vực lân cận. Ngược lại, bù lượng công suất thiếu này, trạm 220/110kV Nha Trang tăng truyền tải thêm một lượng công suất.
phát ra nhà máy được điều chỉnh tăng lên để một phần cố gắng ổn định điện áp. Chính vì vậy cơng suất phản kháng lúc này đổi chiều, ban đầu nhà máy nhận từ hệ thống thì khi ngắn mạch xảy ra nhà máy phát lại hệ thống. Khi ngắn mạch loại trừ, công suất phản kháng phát ra từ nhà máy cũng trở về vị trí xác lập ban đầu.
Dao động điện áp:
Hình 5.21 Dao động điện áp tại thanh cái 110kV ĐMT Cam Lâm VN, Điện Lực Miền Trung, AMI Khánh Hịa và Sơng Giang
Hình 5.22 Dao động điện áp tại thanh cái 110kV trạm 220CR, Tây Nha Trang, 220 Nha Trang và Vinpeal
Tại thời điểm xảy ra ngắn mạch điện áp tại các thanh cái lân cận đều giảm thấp. Điện áp tại TC 110kV trạm 220kV Cam Ranh giảm gần bằng 0 do ngắn mạch đầu đường dây. Điện áp tại TC 110kV của nhà máy điện mặt trời Cam Lâm VN, Điện Lực Miền Trung, AMI, KN Cam Lâm cũng giảm gần bằng 0 vì các nhà máy này nằm gần điểm ngắn mạch.
Điện áp tại TC 110kV trạm 220kV Nha Trang giảm đến 0.84pu và tại Vinpearl là 0.7pu vì các thanh cái này xa điểm ngắn mạch. Sau khi cắt ngắn mạch, điện áp tại Tây Nha Trang giảm thấp hơn so với trước khi ngắn mạch vì bị cắt 1 mạch cấp điện.
Các dạng đáp ứng của điện áp các thanh cái gần điểm ngắn mạch là tương đối giống nhau: giảm sâu tại thời điểm ngắn mạch, tăng quá áp sau khi ngắn mạch bị loại trừ và ổn định nhanh chóng ngay sau đó.
Hình 5.23: Dao động tần số tại thanh cái 110kV trạm 110kV Cam Ranh và trạm 220kV Cam Ranh
Kết Luận:
Khi xảy ra ngắn mạch 3 pha tại đầu đường dây 220kV Cam Ranh-Tây Nha Trang thì các thơng số của hệ thống dao động, công suất phát của hầu hết các nhà máy điện mặt trời giảm xuống 0, điện áp các thanh cái nằm gần điểm ngắn mạch giảm mạnh và tần số dao động. Sau khi cắt ngắn mạch có xảy ra hiện tượng quá áp tức thời. Tuy nhiên, biên độ dao động khơng lớn, sau khi ngắn mạch được loại trừ thì các thơng số trở lại vị trí xác lập nhanh chóng và khơng ảnh hưởng đến chế độ vận hành an toàn của hệ thống.
5.3.1.2. Sự cố ngắn mạch đầu đường dây từ trạm 110kV TT Nha Trang đến 110kV Mã Vịng
Đáp ứng cơng suất
Hình 5.24 Đáp ứng cơng suất tác dụng phát ra tại các nhà máy điện mặt trời
Khi xảy ra ngắn mạch đầu đường dây Mã Vịng-TT Nha Trang, cơng suất phát các nhà máy ĐMT giảm xuống còn khoảng 10MW. Khi ngắn mạch bị loại trừ, công suất phát của các nhà máy này dao động, sau đó ổn định ngay ở mức công suất phát là 50MW (Hình 5.24).
Cơng suất trên đường dây Bình Tân-TT Nha Trang và 220kV Cam Ranh-Tây Nha Trang tăng lên khi xảy ra sự cố cắt đường dây Mã Vòng-TT Nha Trang để đáp ứng cơng suất tại TT Nha Trang (Hình 5.25). Các thay đổi này đúng với kết quả của bài toán trào lưu cơng suất.
Dao động điện áp
Hình 5.26 Dao động điện áp tại thanh cái 110kV các trạm biến áp
Khi xảy ra ngắn mạch đầu đường dây Mã Vòng-TT Nha Trang, điện áp tại 2 nút này gần như bằng 0, sau ngắn mạch thì điện áp tại Mã Vịng được phục hồi như ban đầu nhưng điện áp tại TT nha Trang thấp dưới ngưỡng cho phép (chỉ khoảng 97kV). Điện áp tại Bình Tân và Tây Nha Trang bị sụt thấp khi sự cố và sau đó tăng trở lại nhưng cũng chỉ ở mức 98kV. Tại thanh cái 110kV trạm 220kV Cam Ranh và trạm 110kV Cam Ranh khi ngắn mạch giảm đến 65kV và sau khi ngắn mạch loại trừ điện áp ổn định ở 114kV, thấp hơn so với trước khi cắt đường dây.
Điện áp tại các thanh cái nhà máy dao động tương đối giống đều sụt đến khoảng 70kV và ổn định ngay sau đó.
Hình 5.27 Dao động tần số tại thanh cái 110kV các trạm biến áp Kết luận
Khi ngắn mạch tại đầu đường dây Mã Vịng-TT Nha Trang, làm cho các thơng số hệ thống bị dao động và công suất phát nhà máy thay đổi, tuy nhiên dao động này khơng lớn và nhanh chóng ổn định sau khi ngắn mạch loại trừ.
Việc loại trừ ngắn mạch phải cắt đường dây Mã Vòng-TT Nha Trang. Điều này làm thay đổi phân bố công suất, như phân tích ở các chương trước thì làm điện áp tại các thanh cái 110kV trạm TT Nha Trang, Bình Tân, Vinpearl và Tây Nha Trang giảm thấp.