CHƯƠNG 5 : CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ TRV
5.1 Những tiêu chuẩn quy định giá trị TRV cho máy cắt kháng bù ngang
5.1.1 Tiêu chuẩn quy định giá trị TRV cho máy cắt dùng cắt tải có tính cảm
Trong những năm gần đây, nhu cầu thử nghiệm chức năng đóng cắt dịng tải cảm ứng đã tăng đáng kể khi nhiều cuộn kháng bù ngang được lắp đặt vận hành trên lưới truyền tải. Song song với điều này, một loạt các thay đổi về tiêu chuẩn của máy cắt để phù hợp với nhu cầu đóng cắt dịng điện cảm đã ra đời, trong đó tiêu chuẩn IEC 62271-110 đã trở nên hiệu quả và đang áp dụng phổ biến nhất.
Nhiệm vụ đóng cắt tải cảm được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn IEC trong IEC 62271-110 [8]. Phiên bản mới nhất (IEC 62271-110 - Edition 4.0 2017-10) xác định hai yêu cầu kiểm tra cho máy cắt cao áp bao gồm đóng cắt động cơ điện áp cao và đóng cắt cuộn kháng bù ngang. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho các máy cắt AC được thiết kế để lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời hoạt động ở tần số 50 Hz và 60 Hz trên các hệ thống có điện áp trên 1.000V và áp dụng cho đóng cắt dịng điện cảm
ứng. Tiêu chuẩn này được áp dụng cho các máy cắt (bao gồm cả các máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 62271-100) được sử dụng để đóng cắt dịng điện động cơ cao áp và dịng điện của kháng bù ngang và cả các cơng tắc tơ cao áp được sử dụng để đóng cắt dịng điện động cơ cao áp như được quy định bởi tiêu chuẩn IEC 62271-106 [8].
Đối với các cuộn kháng bù ngang đang vận hành trên lưới điện truyền tải 500 kV ở Việt Nam thì thường có dịng định mức qua kháng nhỏ, khoảng 200 A đến 400 A. Trong khi đó các máy cắt 500 kV dùng cho đóng cắt kháng có dịng định mức rất lớn, thơng thường từ 3.000 A đến 4.000 A với dịng điện ngắn mạch đến 65 kA. Điện áp TRV chịu đựng dành cho các máy cắt này được quy định theo tiêu chuẩn IEC 62271-100. Tiêu chuẩn này quy định các kiểu thử nghiệm ngắn mạch ở các chế độ dòng ngắn mạch định mức khác nhau như 10%, 30%, 60%, 100% hoặc sự cố ngắn mạch đường dây hoặc mất pha để tìm ra giá trị TRV chịu đựng của máy cắt [9]. Riêng các máy cắt dùng để vận hành đóng cắt cuộn kháng bù ngang là một ứng dụng đặc biệt vì dịng qua cuộn kháng có tính cảm và rất nhỏ, thường từ 200 - 400 A. Việc đóng cắt cuộn kháng là một đặc tính khó, nhất là khi cắt với dòng điện nhỏ sẽ gây ra điện áp quá độ rất lớn xuất hiện tại tiếp điểm cắt của máy cắt. Tiêu chuẩn IEC 62271-100 dùng riêng cho máy cắt khơng quy định riêng cho trường hợp này. Vì vậy IEC mới đưa ra tiêu chuẩn riêng cho đóng cắt cuộn kháng với dịng điện nhỏ đó là tiêu chuẩn IEC 62271-110.
5.1.2 Giá trị TRV của máy cắt được thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 100
Máy cắt kháng bù ngang K502 dùng để đóng cắt kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar đặt tại ngăn lộ đường dây 500 kV 562-572 Ơ Mơn, thuộc đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn. Đây là máy cắt 500 kV hiệu AREVA, sản xuất và thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100. Thơng số báo cáo thử nghiệm của máy cắt hiệu AREVA kiểu GL317 được cho trong Bảng 5.1 [10].
Bảng 5.1: Thông số TRV của máy cắt hiệu AREVA kiểu GL317 theo tiêu chuẩn IEC 62271-100:
Điện áp định mức Ur (kV)
Kiểu thí nghiệm Giá trị đỉnh của TRV
Uc (kV)
550 Ngắn mạch 817
máy cắt. Tiêu chuẩn này không quy định máy cắt hoạt động trong điều kiện vận hành bình thường (đóng cắt kháng bù ngang với dịng tải nhỏ) thì giá trị TRV chịu đựng là bao nhiêu.
5.1.3 Giá trị TRV của máy cắt được thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 110
Bảng 5.2 liệt kê các giá trị TRV chịu đựng của máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 62271-110:2017 với điện áp định mức từ 100 kV đến 1.200 kV dành cho cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất trực tiếp [8].
Bảng 5.2: Bảng liệt kê giá trị TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 của máy cắt: Điện áp định mức
Ur (kV)
Kiểu thí nghiệm Giá trị đỉnh của TRV Uc (kV) 550 Cắt kháng bù ngang với trung tính nối
đất trực tiếp
853
Giá trị uc trong bảng được tính như sau:
(5.1)
Kpp: là hệ số giải tỏa cực đầu tiên của máy cắt khi cắt (the first-pole-to-clear factor). Thí nghiệm theo tiêu chuẩn này thì kpp = 1. Thay giá trị này vào (5.1), ta được:
(5.2)
Kết quả (5.2) cho thấy khi dùng máy cắt để cắt cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất trực tiếp được thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 thì điện áp q độ phục hồi xuất hiện tại pha cắt đầu tiên có biên độ là 853 (kV). Như vậy đối với máy cắt được sử dụng để đóng cắt kháng bù ngang với dòng điện nhỏ, trước khi đưa vào sử dụng phải được thí nghiệm giá trị TRV đạt theo tiêu chuẩn IEC 62271- 110, nghĩa là giá trị TRV thí nghiệm của máy cắt phải lớn hơn 853 (kV).
5.1.4 Giá trị TRV của máy cắt theo sơ đồ vận hành thực tế
Sơ đồ vận hành theo khảo sát thực tế là kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng qua kháng trung tính và điện trở trung tính. Theo kết quả mơ phỏng ở Bảng 4.8, trường hợp máy cắt khi cắt cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng
qua kháng trung tính thì giá trị TRV lớn nhất xảy ra lúc cắt máy cắt tại góc cắt 900
khi đường dây non tải được thể hiện như trong Hình 5.1.
Hình 5.1: Giá trị TRV tại pha A khi cắt máy cắt kháng.
Dựa vào Hình 5.1 thì đối với máy cắt kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng qua kháng trung tính như mơ hình vận hành thực tế, giá trị TRV xuất hiện có biên độ lớn nhất khoảng 1.386 kV và dao động trong khoảng thời gian ngắn, chưa đến 0,5 chu kỳ.
Bảng tổng hợp giá trị TRV chịu đựng của máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 62271- 110, IEC 62271-100 và theo sơ đồ vận hành thực tế như trong Bảng 5.3:
Bảng 5.3: Bảng liệt kê giá trị TRV của máy cắt:
Các kiểu thí nghiệm TRV
Giá trị TRV (kV) Trường hợp thí nghiệm
IEC 62271-100 817 Chỉ thí nghiệm ngắn mạch IEC 62271-110 853 Trung tính kháng nối đất trực tiếp Theo sơ đồ vận hành
thực tế
1.386 Trung tính kháng –
nối đất thơng qua kháng trung tính
5.1.5 Kết luận
Dựa vào kết quả liệt kê ở Bảng 5.3 ta nhận thấy máy cắt K502 được thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 có giá trị TRV chịu đựng (817 kV) nhỏ nhất so với giá trị TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 (853 kV) và theo vận hành với sơ đồ thực tế (1.386 kV). Tuy nhiên giá trị TRV được thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC
khơng có quy định. Giá trị TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 thường nhỏ hơn tiêu chuẩn IEC 62271-110 (phiên bản 2017) dùng cho cắt tải có tính cảm với dịng điện nhỏ. Vì vậy đối với các máy cắt dùng để đóng cắt kháng trước khi đưa vào vận hành phải được kiểm tra và thử nghiệm theo hai tiêu chuẩn này.
Nếu tính tốn giá trị TRV chịu đựng của máy cắt dựa theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 thì giá trị TRV (853 kV) thấp hơn giá trị mô phỏng theo sơ đồ vận hành thực tế (1.386 kV). Như vậy đối với sơ đồ vận hành kháng bù ngang có trung tính
nối đất thơng qua kháng trung tính có giá trị TRV rất lớn, lớn hơn khả năng chịu đựng TRV của máy cắt đang vận hành. Đây là nguyên nhân gây phóng điện bên trong tiếp điểm động của máy cắt kháng K502 pha B tại ngăn lộ kháng bù ngang KH502 trạm 500 kV Ơ Mơn. Để giải quyết vấn đề này phần tiếp theo sẽ trình bày các giải pháp nhằm hạn chế giá trị TRV về mức thấp nhất và cũng như đưa ra các giải pháp vận hành tốt nhất khi đóng cắt máy cắt cuộn kháng bù ngang.