BCT Y Y 661 AC120 655 AC120 645 AC120 639 AC 120 637A AC 120 AC 50 629 631 AC 120 5 AC 50 10 AC 50 11 AC50 16 AC50 AC 50 17 AC50 18B AC50 24 AC50 12 AC50 7 AC50 665A AC120 4A AC 50 C 50 B320 B C T Y B250BCT Y AC50 B180BCT Y 15 AC50 B100BCT Y AC 50 B100 B C T Y AC50 B180BCT Y AC 50 B180 B C T Y AC 50 B180 B C T Y C 50 B320 B C T Y AC50 B320BCT Y AC 50 B180BCT Y AC 50 B180 B C T Y 633 C 50 B320 B C T Y AC 50 B180BCT Y B180BCT Y AC 50 B160 B C T Y AC 50 B50 B C T Y AC 50 B180 B C T Y B180 B C T Y B180 B C T Y AC 50 B160 B C T Y KT2 AC50 B160BCT Y B320 B C T Y V V
(f ile luoi_hy .pl4; x-v ar t) v :665AA v :665AB v :665AC
0 10 20 30 40 50 60 70 [ms] 80 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 [kV]
- 97 -
Hỡnh 4.7. Đồ thị biến thiờn điện ỏp cỏc pha tại trạm biến ỏp xa nhất (Quảng Chõu 3)
Nhận xột: Khi ngắn mạch chạm đất một pha tại đầu nguồn (pha A), điện
ỏp cỏc pha lành khụng vượt quỏ trị số điện ỏp pha cực đại
Ngắn mạch tại điểm xa nhất (phớa cao ỏp trạm biến ỏp Quảng Chõu 3)
Hỡnh 4.8. Đồ thị biến thiờn điện ỏp cỏc pha tại trạm biến ỏp đầu nguồn (ngắn mạch pha A tại Quảng Chõu 3)
Hỡnh 4.9. Đồ thị biến thiờn điện ỏp cỏc pha tại trạm biến ỏp Quảng Chõu 3 (ngắn mạch pha A tại Quảng Chõu 3)
(f ile luoi_hy .pl4; x-v ar t) v :KT2A v :KT2B v :KT2C
0 10 20 30 40 50 60 70 [ms] 80 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 [kV]
(f ile luoi_hy .pl4; x-v ar t) v :665AA v :665AB v :665AC
0 10 20 30 40 50 60 70 [ms] 80 -30 -20 -10 0 10 20 30 [kV]
(f ile luoi_hy .pl4; x-v ar t) v :KT2A v :KT2B v :KT2C
0 10 20 30 40 50 60 70 [ms] 80 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 [kV]
- 98 -
Ngắn mạch tại một điểm trung gian trờn xuất tuyến
Ta chọn tớnh toỏn cho một chạm bất kỳ, chẳng hạn TBA Liờn Phương 4
Hỡnh 4.10. Đồ thị biến thiờn điện ỏp cỏc pha tại trạm biến ỏp đầu nguồn (ngắn mạch pha A tại Liờn Phƣơng 4)
Hỡnh 4.11. Đồ thị biến thiờn điện ỏp cỏc pha tại trạm biến ỏp Liờn Phƣơng 4 (ngắn mạch pha A tại Liờn Phƣơng 4)
Nhận xột:
TBA Biờn độ điện ỏp pha lành
(kV) Điện ỏp định mức (kV) Hệ số quỏ ỏp (p.u) E8.3 21,55 21,45 1,002 Quảng Chõu 3 23,42 21,45 1,09 Liờn Phương 4 22,12 21,45 1,03
Lƣu ý: Trị số định mức được so sỏnh với biờn độ điện ỏp pha lành ở chế độ
bỡnh thường
- Cỏc pha lành tại trạm đầu nguồn khụng bị quỏ điện ỏp
(f ile luoi_hy .pl4; x-v ar t) v :665AA v :665AB v :665AC
0 10 20 30 40 50 60 70 [ms] 80 -30 -20 -10 0 10 20 30 [kV]
(f ile luoi_hy .pl4; x-v ar t) v :633A v :633B v :633C
0 10 20 30 40 50 60 70 [ms] 80 -35 -25 -15 -5 5 15 25 [kV]
- 99 -
- Cỏc pha lành tại trạm Quảng Chõu 3 bị quỏ ỏp với hệ số 1,09 - Cỏc pha lành tại trạm Liờn Phương 4 bị quỏ ỏp với hệ số 1,03
Thời gian tồn tại quỏ điện ỏp trờn cỏc pha lành này phụ thuộc vào thời gian làm việc của bảo vệ chống ngắn mạch một pha. Thụng thường, cỏc xuất tuyến của lưới phõn phối cú dạng hỡnh tia, bảo vệ của nú chủ yếu là loại quỏ dũng điện cú thời gian phụ thuộc được phối hợp chọn lọc cho cỏc phõn đoạn của xuất tuyến, cựng với rơ le chống chạm đất độ nhạy cao.
Rơ le quỏ dũng điện cú thời gian phụ thuộc
Cỏc cấp chọn lọc thời gian dự phũng thường lấy ∆t= 0,4 - 0,5 giõy với rơ le số. Do đú, với xuất tuyến cú nhiều phõn đoạn, thời gian cắt dự phũng sự cố cú thể kộo dài. Vớ dụ cú 5 phõn đoạn, thời gian để MC đầu nguồn cắt loại trừ sự cố cú thể kộo dài tới t > 5. 0,5 = 2,5 giõy.
Rơ le chống chạm đất độ nhạy cao
Thời gian làm việc từ 2 đến 3,5 giõy [5]
Chọn CSV cho trạm biến ỏp Quảng Chõu 3
Nếu xột trường hợp điện ỏp đầu nguồn thay đổi trong khoảng (0,9 - 1,05)Uđm thỡ trị số điện ỏp trờn pha lành tại trạm Quảng Chõu 3 cú thể đạt tới Umax= 1,05. 1,09. 21,45 = 24,55 (kV) trong khoảng thời gian tồn tại sự cố lấy bằng 2 giõy.
Lựa chọn CSV cú khe hở
o Điện ỏp định mức của CSV cú khe hở phải luụn luụn lớn hơn trị số điện ỏp cực đại tại điểm đặt CSV, do đú Uđm ≥ 24,55 / = 17,36(kV)
o Lựa chọn dũng phúng điện danh định (loại 5kA hoặc 10kA): phụ thuộc trị số dũng sột (biờn độ, dạng súng cựng với xỏc suất xuất hiện, mật độ sột tại nơi đặt trạm)
o Phối hợp cỏch điện với thiết bị trạm (chủ yếu là MBA- BIL): xỏc định khoảng cỏch tối đa từ CSV - MBA, tỉ số bảo vệ (protection ratio) (yờu cầu ≥ 1,2 [12])
- 100 -
Lựa chọn CSV khụng khe hở
o Điện ỏp làm việc cực đại lõu dài (MCOV) Uc ≥ 1,05. 21,45/ = 15,93 (kV)
o Quỏ điện ỏp tạm thời (TOV) quy đổi về thời gian 10s theo cụng thức (4.1) ta cú:
o Lựa chọn dũng phúng điện danh định (loại 5kA hoặc 10kA): phụ thuộc trị số dũng sột (biờn độ, dạng súng cựng với xỏc suất xuất hiện, mật độ sột tại nơi đặt trạm)
o Phối hợp cỏch điện với thiết bị trạm (chủ yếu là MBA- BIL): xỏc định khoảng cỏch tối đa từ CSV - MBA, tỉ số bảo vệ (protection ratio) (yờu cầu ≥ 1,2 [12])
Trị số điện ỏp định mức của CSV được chọn phải thỏa món
(kV)
Từ cỏc kết quả tớnh toỏn nờu trờn ta cú thể lựa chọn cỏc CSV do Siemens sản xuất cú thụng số như sau:
CSV cú khe hở: 3EG4 180-0A hoặc 3EG4 180-0B
Điện ỏp định mức Điện ỏp phúng điện chọc thủng
xung sột tiờu chuẩn
Điện ỏp dƣ với dũng phúng điện 5kA
kV kV kV
18 60 60
CSV khụng khe hở: 3EH2 220
Điện ỏp định mức MCOV Điện ỏp dƣ với
dũng phúng điện 5kA (8/20)
kV kV kV
- 101 -
Lựa chọn CSV cho TBA Liờn Phƣơng 4
Nếu xột trường hợp điện ỏp đầu nguồn thay đổi trong khoảng (0,9 - 1,05)Uđm thỡ trị số điện ỏp trờn pha lành tại trạm Liờn Phương 4 cú thể đạt tới Umax= 1,05. 1,03. 21,45 = 23,20 (kV) trong khoảng thời gian tồn tại sự cố tạm lấy bằng 1 giõy.
Lựa chọn CSV cú khe hở
o Điện ỏp định mức của CSV cú khe hở phải luụn luụn lớn hơn trị số điện ỏp cực đại tại điểm đặt CSV, do đú Uđm ≥ 23,20 / = 16,40(kV)
o Lựa chọn dũng phúng điện danh định (loại 5kA hoặc 10kA): phụ thuộc trị số dũng sột (biờn độ, dạng súng cựng với xỏc suất xuất hiện, mật độ sột tại nơi đặt trạm)
o Phối hợp cỏch điện với thiết bị trạm (chủ yếu là MBA- BIL): xỏc định khoảng cỏch tối đa từ CSV - MBA, tỉ số bảo vệ (protection ratio) (yờu cầu ≥ 1,2 [12])
Lựa chọn CSV khụng khe hở
o Điện ỏp làm việc cực đại lõu dài (MCOV) Uc ≥ 1,05. 21,45/ = 15,93 (kV)
o Quỏ điện ỏp tạm thời (TOV) quy đổi về thời gian 10s theo cụng thức (4.1) ta cú:
o Lựa chọn dũng phúng điện danh định (loại 5kA hoặc 10kA): phụ thuộc trị số dũng sột (biờn độ, dạng súng cựng với xỏc suất xuất hiện, mật độ sột tại nơi đặt trạm)
o Phối hợp cỏch điện với thiết bị trạm (chủ yếu là MBA- BIL): xỏc định khoảng cỏch tối đa từ CSV - MBA, tỉ số bảo vệ (protection ratio) (yờu cầu ≥ 1,2 [12])
- 102 -
Trị số điện ỏp định mức của CSV được chọn phải thỏa món
(kV)
Từ cỏc kết quả tớnh toỏn nờu trờn ta cú thể lựa chọn cỏc CSV do GE sản xuất cú thụng số như sau: [16]
CSV khụng khe hở: 3EH2 220
Điện ỏp định mức MCOV Điện ỏp dƣ với
dũng phúng điện 5kA (8/20)
kV kV kV
21 17 47,6
Lựa chọn CSV cho TBA đầu nguồn
Như đó thấy, điện ỏp trờn pha lành tại TBA đầu nguồn khụng vượt qua trị số điện ỏp pha cực đại, do đú CSV sẽ được chọn theo điện ỏp pha cực đại trong chế độ bỡnh thường.
Lựa chọn CSV cú khe hở
Chọn loại 3EG4 180-0A hoặc 3EG4 180-0B
Điện ỏp định mức Điện ỏp phúng điện chọc thủng
xung sột tiờu chuẩn
Điện ỏp dƣ với dũng phúng điện 5kA
kV kV kV
18 60 60
Lựa chọn CSV khụng khe hở 3EH2 220
Điện ỏp định mức MCOV Điện ỏp dƣ với
dũng phúng điện 5kA
kV kV kV
18 17,5 72
Sau khi lựa chọn xong CSV, ta cần thiết phải kiểm tra phối hợp cỏch điện xung sột với thiết bị của trạm để đảm bảo CSV cú khả năng bảo vệ thiết bị ở một xỏc suất tin cậy chấp nhận được.
- 103 -
Nhận xột
o Nhỡn chung yờu cầu lựa chọn CSV đối với cỏc TBA đầu nguồn nhẹ hơn so với cỏc trạm ở xa nguồn. Mức cỏch điện lựa chọn tại trạm đầu nguồn giảm nhẹ so với trạm phớa cuối nguồn nhiều hay ớt phụ thuộc vào mức độ quỏ ỏp tạm thời trong cỏc tỡnh huống sự cố (TOV) và yờu cầu phối hợp cỏch điện với cỏc thiết bị trong TBA.
o Như trờn đó thấy: hệ số quỏ điện ỏp trờn pha lành phụ thuộc rất nhiều vào chủng loại dõy, chiều dài tuyến dõy, thụng số MBA, chế độ nối đất trung tớnh và cấu trỳc lưới. Do đú khi tớnh toỏn hệ số quỏ điện ỏp để lựa chọn cỏch điện, cần thiết phải tớnh toỏn hết cỏc thụng số này. Đõy là vấn đề tương đối khú thực hiện và thường bị bỏ qua trong thực tế thiết kế quy hoạch. Điều này cú lẽ cũng giải thớch việc “Quyết
định số 1867 NL/KHKT ngày 12 thỏng 9 năm 1994 về ban hành cỏc tiờu chuẩn kỹ thuật lƣới trung thế 22kV, Hà Nội” quy định lưới điện
22kV thực hiện trung tớnh nối đất trực tiếp nhưng cỏch điện được lựa chọn theo điện ỏp dõy. Tuy vậy, với việc lựa chọn CSV, khụng nhất thiết việc lựa chọn trị số điện ỏp định mức cao sẽ đảm bảo CSV làm việc an toàn tin cậy. Bởi vỡ khi điện ỏp định mức của CSV được nõng cao, đặc tớnh bảo vệ của nú cũng tương ứng được nõng cao thờm, tương ứng làm giảm hệ số bảo vệ và dẫn tới QĐA do xung dũng điện sột tại thiết bị cú thể vượt quỏ ngưỡng chịu đựng của nú.
- 104 -
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Lưới trung ỏp là một khõu trung gian của quỏ trỡnh truyền tải điện năng từ nơi sản xuất đến hộ sử dụng, cú vai trũ đặc biệt quan trọng quyết định đến chất lượng điện năng mà người tiờu dựng thụ hưởng. Tuy nhiờn, do đặc điểm của nước ta cũn khú khăn về kinh tế, vốn đầu tư cho lưới điện cũn hạn chế, tốc độ tăng trưởng phụ tải cũng như yờu cầu về chất lượng điện năng lại tăng trưởng quỏ nhanh nờn vấn đề ưu tiờn đầu tư phỏt triển nõng cấp lưới điện trung ỏp cũn nhiều hạn chế. Nhiều yờu cầu nõng cao chất lượng điện ỏp, độ tin cậy, khả năng bảo vệ, tự động húa lưới điện cũn chưa được quan tõm đỳng mức. Một loạt vấn đề kinh tế kỹ thuật với lưới trung ỏp rất cần đầu tư nghiờn cứu để cú những hiểu biết cơ bản và đề xuất những hướng thực hiện hợp lý. Vấn đề QĐA trong lưới điện trung ỏp cũng là vấn đề rất quan trọng vỡ nú ảnh hưởng tới việc lựa chọn mức cỏch điện cho thiết bị và việc phối hợp cỏch điện giữa cỏc thiết bị với nhau. Việc lựa chọn CSV ở lưới này thường thực hiện đơn giản, ớt quan tõm xem xột tới cỏc yếu tố ảnh hưởng tới CSV trong quỏ trỡnh làm việc dẫn tới trong một số tỡnh huống vận hành, CSV cú thể bị quỏ ỏp và dẫn tới bị phỏ hủy hoàn toàn.
Luận văn đó tập trung nghiờn cứu cỏc dạng QĐA trong lưới điện trung ỏp, cỏc trường hợp gõy xuất hiện QĐA nguy hiểm với thiết bị, cũng như nghiờn cứu quy trỡnh lựa chọn CSV được đề xuất trong IEC 60099-5 để đề xuất cỏc phương thức thực hiện khi xem xột lựa chọn CSV trong khi quy hoạch thiết kế lưới điện trung ỏp.
Quy trỡnh lựa chọn CSV là một bài toỏn phối hợp kinh tế-kỹ thuật và cú thể phải thực hiện một quy trỡnh gồm nhiều bước lặp lại để tỡm ra một mức cỏch điện hợp lý tại điểm xột. Do một số ưu điểm của mỡnh, CSV loại cú khe hở vẫn tiếp tục được sử dụng trong lưới trung ỏp song song với việc ỏp dụng ngày càng rộng rói CSV loại khụng khe hở. Chớnh vỡ vậy quy trỡnh lựa chọn này cần phõn biệt với hai loại CSV trờn. Trị số điện ỏp định mức lựa chọn cho CSV loại cú khe hở phải luụn cao hơn trị số điện ỏp đặt lờn nú trong mọi tỡnh huống vận hành với điện ỏp tần số CN. Tuy nhiờn, với CSV khụng khe hở, trị số điện ỏp định mức này biểu hiện dưới
- 105 -
dạng một đường đặc tớnh Vụn-giõy tần số CN đặc trưng cho mức độ chịu quỏ ỏp tạm thời của cỏc đĩa điện trở của CSV khụng khe hở và khả năng tản nhiệt của nú. CSV sau khi lựa chọn trị số điện ỏp định mức, cần thiết chọn trị số điện ỏp chịu đựng phối hợp làm việc với cỏc súng QĐA xuất hiện tại điểm đặt. QĐA cần quan tõm xem xột với lưới trung ỏp là QĐA khớ quyển (sột) và QĐA tạm thời (TOV). TOV đặc trưng bởi hệ số QĐA và thời gian tồn tại (tớnh từ lỳc phỏt sinh tới lỳc sự cố được giải trừ).
Do điều kiện khả năng và thời gian cũn hạn chế nờn luận văn chỉ tập trung nghiờn cứu ảnh hưởng của QĐA tạm thời gõy ra do sự cố ngắn mạch chạm đất một pha. Đõy là dạng sự cố cú xỏc suất xảy ra nhiều nhất trong lưới trung ỏp, hệ số quỏ ỏp của nú phụ thuộc vào tỉ số X0/X1 và là dạng sự cố gõy ra mức độ quỏ ỏp TOV nhỏ nhất trong cỏc nguyờn nhõn gõy ra TOV (sự cố khụng đối xứng, sa thải phụ tải, backfeeding, hiệu ứng Ferranti, phản ứng của thiết bị điều tốc, điều ỏp, cộng hưởng điều hũa, cộng hưởng sắt từ). Chớnh vỡ vậy thụng số CSV lựa chọn theo hệ số quỏ ỏp do chạm đất một pha được xem như trị số giới hạn dưới của thụng số lựa chọn cho CSV.
Hướng nghiờn cứu sắp tới của đề tài là mở rộng nghiờn cứu mụ phỏng quỏ ỏp cho cỏc trường hợp gõy ra TOV vừa kể ở trờn, bao gồm cỏc dạng sự cố khụng đối xứng phức tạp khỏc, backfeeding, cộng hưởng điều hũa, cộng hưởng sắt từ, phản ứng của thiết bị điều tốc, điều ỏp trong trường hợp cú sự tham gia của nguồn phõn tỏn (thủy, nhiệt điện) trong lưới trung ỏp.
Với mong muốn hoàn chỉnh nội dung đề tài, tỏc giả mong được sự nhận xột gúp ý của cỏc thầy cụ, cỏc đồng nghiệp để bổ sung hoàn thiện cũng như chỉnh sửa cỏc phần nội dung cũn chưa chớnh xỏc, cũn hạn chế và nõng cao hiểu biết cỏc kiến thức trong lĩnh vực chuyờn mụn ngành điện.
- 106 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Trần Bỏch (2000), “Lƣới điện và Hệ thống điện (Tập 1)”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[2] Nguyễn Thị Minh Chước (2001), “Hƣớng dẫn thiết kế tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao ỏp”, Hà Nội.
[3] Nguyễn Văn Đạm (2004), “Mạng lƣới điện (tập 1)”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[4] Vừ Viết Đạn (1972), “Giỏo trỡnh Kỹ thuật điện cao ỏp”, Khoa Đại học Tại
chức – Trường Đại học Bỏch Khoa Hà Nội.
[5] Trần Đỡnh Long (2000), “Bảo vệ cỏc Hệ thống điện”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[6] Ngụ Hồng Quang (2002), “Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến
500kV”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[7] Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hũa (2007), “Phần điện trong Nhà mỏy điện và Trạm biến ỏp”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[8] Bựi Ngọc Thư (2007), “Mạng cung cấp và phõn phối điện”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[9] Trần Văn Tớp (2002), “Kỹ thuật điện cao ỏp- Quỏ điện ỏp và bảo vệ chống quỏ điện ỏp”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[10] Ló Văn Út (2000), “Ngắn mạch trong Hệ thống điện”, NXB Khoa học và
Kỹ thuật.
Tiếng Anh
[11] ABB Distribution Transformer Guide (2002).
[12] ANSI C62.22-1997, “IEEE guide for application of metal-oxide surge arresters for Alternating-Current systems”.