5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
1.2 Biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
1.2.3. Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
Trong vùng này các thiết bị hoạt động thiếu chính xác, gây ảnh hưởng đến thiết bị điện.
Vùng sự cố được tính theo đơn vị độ dài (km).
1.2.3. Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
Có nhiều biện pháp được các Công ty điện lực, người sử dụng cuối cùng và nhà sản xuất thiết bị thực hiện để giảm số lần, giảm bớt cường độ biến thiên điện áp ngắn hạn của các lần biến thiên điện áp ngắn hạn và giảm bớt tính nhạy cảm của thiết bị trước hiện tượng sụt áp. Biện pháp ít tốn kém nhất chính là các biện pháp được thực hiện ở cấp điện áp thấp nhất và gần phụ tải.
Hình 1.7. Vùng bị ảnh hưởng của biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
21
Thủ tục đánh giá tính kinh tế để tìm ra phương án tối ưu để giải quyết biến thiên điện áp ngắn hạn gồm các bước sau:
Mô tả đặc tính chất lượng điện năng của hệ thống điện
Dự toán các phương án khác nhau để cải thiện chất lượng điện năng
Mô tả các giải pháp thay thế bao gồm các loại chi phí và tính hiệu quả của từng phương án
Thực hiện phân tích so sánh kinh tế của các phương án
Trong các phương án thay thế cần xem xét cả chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng và thanh lý các đồ không sử dụng, chi phí về đất đai và thuế, chi phí hoạt động hàng năm. Sau đây là ví dụ về chi phí đầu tư và suất chi phí O&M để khắc phục biến thiên điện áp ngắn hạn [4].
Bảng 1.2 Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp
STT Phương án thay thế Chi phí đầu
tƣ
Chi phí vận hành và bảo dƣỡng
hàng năm (O&M) (% chi phí đầu I Bảo vệ điều khiển (<5 kVA)- tƣ)
1.1 CTV-Bộ ổn áp $1000/kVA 10%
1.2 Bộ lưu điện (UPS) $500/kVA 25%
1.3 Thiết bị hiệu hỉnh biến thiên điện áp ngắn hạn động
$250/kVA 5%
II Bảo vệ các thiết bị (10-300 kVA)
2.1 Bộ lưu điện (UPS) $500/kVA 15%
2.2 Bánh đà (flywheel) $500/kVA 7%
2.3 Thiết bị điều chỉnh biến thiên điện áp ngắn hạn động
$200/kVA 5%
22 III Bảo vệ nhà máy (2-10 MVA)
3.1 Bộ lưu điện (UPS) $500/kVA 15%
3.2 Bánh đà (flywheel) $500/kVA 5%
3.3 Thiết bị phục hồi điện áp động (DVR) $300/kVA 5%
IV Bộ chuyển đổi tĩnh (10 MVA) $600.000 5%
V Bộ chuyển đổi nhanh (10 MVA) $150.000 5%
Các công ty điện lực có hai biện pháp cơ bản để giảm số lượng sự cố và tính nghiêm trọng của sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn gây ảnh hưởng đến hệ thống điện: i) Ngăn ngừa các sự cố; ii) Cải tiến các biện pháp loại trừ sự cố. Các công ty điện lực sẽ thu được nhiều lợi ích từ việc ngăn ngừa sự cố: giúp cho khách hàng hài lòng mà còn ngăn ngừa các hư hỏng lớn đối với các thiết bị. Các hoạt động ngăn ngừa sự cố gồm có: Chặt cây gần đường dây điện, đặt thêm các chống sét đường dây, vệ sinh cách điện, bố trí các hàng rào ngăn ngừa động vật. Tại lưới phân phối cần tính toán nối đất cột điện để giải phóng năng lượng sét càng nhanh càng tốt. Tại khu vực cây cối rậm rạp cần quan tâm kế hoạch chặt cây hợp lý. Các biện pháp loại trừ sự cố bổ sung gồm có lắp đặt thêm các thiết bị đóng lại đường dây, cắt nhanh sự cố, cải tiến thiết kế các xuất tuyến, nhờ đó có thể giảm số lần hoặc thời gian mất điện tạm thời và sụt áp. Tuy nhiên không thể loại trừ hoàn toàn sự cố.
Các biện pháp loại trừ sự cố gồm có:
1.2.3.1. Áp dụng các phối hợp quá dòng
Nguyên tắc phối hợp cần phải tối thiểu hóa tình trạng mất điện và phục hồi cung cấp điện. Khi đó yêu cầu cần giảm thiểu phụ tải. Tuy nhiên kèm theo là một số biện pháp khác từ Công ty điện lực để đảm bảo chất lượng điện năng thay vì tác động vào phụ tải để loại trừ sự cố.
Có hai loại sự cố chính sau đây:
Sự cố thoảng qua:Như là lớp cách điện đường dây trên không bị đánh thủng.
Việc cấp điện sẽ được tiếp tục khi phóng điện hồ quang và thiết bị đóng cắt
23
tự động sẽ tác động trong vài giây. Một số sự cố thoảng qua sẽ tự loại trừ sự cố
Sự cố lâu dài: Khách hàng có thể bị mất điện trong vòng vài phút đến hàng giờ.
Với các hệ thống phân phối hình tia sẽ giúp cho chỉ mất điện một mạch khi thao tác loại trừ sự cố. Với các sự cố lâu dài thì các thiết bị sẽ phân đoạn xuất tuyến bị sự cố. Khi đó khu vực sự cố sẽ bị cách ly còn khu vực khác sẽ vẫn được cấp điện. Đây chính là sự phối hợpcác thiết bị bảo vệ quá dòng.
Các thiết bị bảo vệ quá dòng trên một xuất tuyến gồm có:
Máy cắt xuất tuyến tại trạm biến áp: có khả năng cắt dòng 40 kA và được cấp tín hiệu điều khiển từ nhiều rơ le.
Thiết bị đóng lại đường dây bố trí tại cột giữa chiều dài tuyến
Cầu chì đặt tại điểm cuối của các xuất tuyến chính
1.2.3.2. Lắp đặt cầu chì
Thiết bị bảo vệ quá dòng cơ bản nhất trong hệ thống điện chính là cầu chì:
khá rẻ tiền và không cần bảo dưỡng. Chúng được sử dụng rất rộng rãi trong lưới phân phối để bảo vệ các máy biến áp riêng lẻ và các đường nhánh.
Nhiệm vụ cơ bản nhất của cầu chì là tác động khi có các sự cố lâu dài và cách ly khu vực sự cố. Khi phát hiện quá dòng, thành phần cầu chì thường được làm từ kim loại như thiếc hay bạc sẽ tan chảy do dòng hồ quang khi đó sẽ loại trừ dòng sự cố.
1.2.3.3. Bố trí thiết bị tự động đóng lại
Bởi vì hầu hết các sự cố trên đường dây trên không đều là sự cố thoáng qua cho nên điện năng có thể sẽ lại được tiếp tục cung cấp chỉ sau vài chu kỳ dòng điện bị gián đoạn. Hều hết các máy cắt đều được thiết kế để tự đóng lại nhanh nhất cũng phải sau 2 đến 3 lần thao tác (nếu cần thiết), như thế cần nhiều thao tác phức tạp mới thực hiện được đóng lại. Do đó ở trong lưới phân phối người ta thiết kế một
24
loại máy cắt đặc biệt vừa có khả năng loại trừ sự cố vừa có khả năng đóng lại nhanh lại gọi là: Thiết bị tự động đóng lại. Loại cách điện của thiết bị đóng lại thường là dầu hoặc khí SF6.
Thiết bị đóng lại thường được lắp đặt tại đầu các nhánh đường dây và đôi khi là ở các trạm biến áp nơi thường hay có sự cố thoảng qua.Thiết bị tự động đóng lại thường có những khoảng vượt đóng lại giữa các thao tác.
Hiện nay có các thiết bị đóng lại ngay lập tức chỉ trong vòng 12 30 chu kỳ - (0,2-0,5 giây). Nhờ đó có thể giảm thời gian mất điện và nâng cao chất lượng điện năng.
1.2.3.4. Tăng cường phân đoạn
Để tăng cường cấp điện sẽ sử dụng mạch điện hình tia sau trạm biến áp trung gian. Lắp đặt các cầu chì 1 pha và 3 pha tại các mạch nhánh, hoặc sẽ bố trí một bộ thiết bị tự động đóng lại để phân đoạn thanh cái như hình vẽ sau:
Hình 1.8 – Mạch điện hình tia sử dụng các cầu chì tại các mạnh nhánh
Hình 1.9 – Phân đoạn thanh cái bằng thiết bị tự động đóng lại
1.2.3.5. Lắp đặt thêm các thiết bị tự động đóng lại tại các điểm giữa dọc đường dây Thực tế cho thấy các Công ty điện lực thường ưu tiên biện pháp lắp đặt thiết bị tự động đóng lại trên đường dây để giảm bớt số lượng khách hàng mất điện thay vì để các máy cắt tác động
25
1.2.3.6. Chỉ ngắt pha bị sự cố thay vì ngắt cả 3 pha
Hầu hết các thiết bị đóng cắt và thiết bị tự động đóng lại là thiết bị 3 pha.
Tuy nhiên nếu như trong mạch có nhiều phụ tải một pha có thể khuyến nghị xem xét phương án lắp đặt thiết bị tự động đóng lại 1 pha để chỉ ngắt pha bị sự cố nhằm giảm thiểu số lượng khách hàng bị mất điện.
1.2.3.8. Thay đổi đường đặc tính của thiết bị bảo vệ để phù hợp với điều kiện hiện tại của hệ thống điện
Do điều kiện làm việc của lưới điện sẽ thay đổi theo thời gian hoạt động nên cần thiết điều chỉnh, thay đổi đường đặc tính của thiết bị bảo vệ giúp bảo vệ quá dòng tốt hơn.