PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN HỆ THỐNG BẢO VỆ CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

NGUYỄN ANH LỘC

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN
ĐẾN HỆ THỐNG BẢO VỆ CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
PHÍA BẮC QUẢNG NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2022


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

NGUYỄN ANH LỘC

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN
ĐẾN HỆ THỐNG BẢO VỆ CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA
BẮC QUẢNG NAM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS NGUYỄN HỒNG VIỆT PHƯƠNG

Đà Nẵng – Năm 2022


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của cá nhân tơi, có tham khảo
một số tài liệu và báo chí trong và ngồi nước đã được xuất bản.
Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực, chưa từng được công bố trong bất
kỳ cơng trình nào khác.
Trân trọng!
Đà Nẵng, ngày 19 tháng 02 năm 2022
Người thực hiện

Nguyễn Anh Lộc

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Hồng Việt Phương,
giảng viên Bộ môn Hệ thống điện - Trường Đại học Bách Khoa, người thầy đã tận tình chỉ
bảo và cung cấp cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm để tôi hồn thành luận văn này.
Tơi bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, quý thầy, cô bộ môn Hệ thống
điện – Trường Đại học Bách Khoa đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho tơi trong
suốt khoảng thời gian tơi theo học tại trường.
Để có được ngày hôm nay tôi không quên nhắc đến công ơn, tình cảm của những người

thân trong gia đình đã tạo một hậu phương vững chắc giúp tôi yên tâm hồn thành cơng việc
và nghiên cứu của mình.
Cuối cùng tơi xin gửi tới toàn thể bạn bè và đồng nghiệp lới biết ơn chân thành về
những tình cảm tốt đẹp cùng sự giúp đỡ quý báu mà mọi người đã dành cho tôi trong suốt
thời gian làm việc, học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài này.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH
PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN HỆ
THỐNG BẢO VỆ CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM
- Học viên: NGUYỄN ANH LỘC

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

- Mã số: 8520201

Khóa: K39.KTĐ.QN – ĐHBK - ĐNĐN

Tóm tắt
- Trong những năm gần đây, tỉnh Quảng Nam các nguồn điện phân tán đã và đang phát
triển mạnh mẽ, tăng trưởng rất nhanh, chiếm tỷ trọng lớn. Bên cạnh những lợi ích của nguồn
điện phân tán mang lại, thì khơng tránh khỏi những ảnh hưởng của nguồn điện phân tán gây
ra cho lưới điện phân phối có nguồn phân tán đấu nối vào, đặc biệt là ảnh hưởng điến hệ
thống rơle bảo vệ lưới điện phân phối. Với những yêu cầu đặt ra, cần phải phân tích, đánh
giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống rơle bảo vệ cho lưới điện phân phối và
các giải pháp khắc phục có tính khả thi. Để giải quyết các yêu cầu đặt ra cần sử dụng chức

năng tính ngắn mạch và phối hợp rơle bảo vệ trong phần mềm Etap của hãng OTI.
- Trên cở sở số liệu tính tốn, tiến hành phân tích, đánh giá sự làm việc của hệ thống rơle
bảo vệ trước và sau khi có nguồn điện phân tán đấu nối vào. Nhằm đưa ra giải pháp khắc
phục khả thi và thực hiện kiểm chứng kết quả thực hiện thông qua phầm mềm Etap, để đảm
bảo hệ thống bảo vệ làm việc tin cậy, chọn lọc và ổn định.
Từ khóa - lưới điện; nguồn điện phân tán; hệ thống bảo vệ; phần mềm Etap; vận hành an
toàn, tin cậy và ổn định
ANALYZING THE INFLUENCE OF DISTRIBUTED POWER ON THE
PROTECTION SYSTEM OF THE NORTHERN QUANG NAM DISTRIBUTION
GRID
Abstract
- In recent years, in Quang Nam province, distributed power sources have been
developing strongly, growing very quickly, accounting for a large proportion. In addition to
the benefits of distributed power, it is inevitable that the distributed power source affects the
distribution grid connected to the distributed power source, especially the protective relay
system distribution grid protection. With the requirements set out, it is necessary to analyze
and evaluate the influence of distributed power sources on the protection relay system for
the distribution grid and possible solutions. To solve the requirements, it is necessary to use
the short circuit calculation and protection relay coordination function in OTI's Etap
software.
- On the basis of calculated data, analyze and evaluate the working of the protective
relay system before and after the distributed power source is connected. In order to provide
a possible solution and verify the results through Etap software, to ensure that the
protection system works reliably, selectively and stably.
Key words - grid; distributed power sources; protection system; Etap software; safe,
reliable and stable operation

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 1
2. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 1
3. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 1
4. Mục tiêu của luận văn .................................................................................... 2
5. Bố cục đề tài .................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC NGUỒN ĐIỆN
PHÂN TÁN ĐẤU NỐI VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM 3
1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam .................................... 3
1.2. Các nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam4
1.2.1. Một số khái niệm về nguồn điện phân tán ............................................... 4
1.2.2. Nhà máy thủy điện nhỏ ............................................................................ 5
1.2.3. Hệ thống điện năng lượng mặt trời .......................................................... 6
CHƯƠNG 2. MƠ HÌNH TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ CỦA
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM ........................................ 8
2.1. Mơ hình tính toán ngắn mạch dùng phần mềm Etap .......................................... 8
2.2.1. Giới thiệu về ngắn mạch .......................................................................... 8
2.1.2. Tổng quan về Etap ................................................................................. 10
2.1.3. Phương pháp tính ngắn mạch của Etap ................................................. 10
2.2 Hệ thống bảo vệ trên lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam ....................... 14
2.2.1. Rơle bảo vệ quá dịng ............................................................................ 16
2.2.2. Máy cắt tự động đóng lại (Recloser) ..................................................... 23
2.2.3. Cầu chì ................................................................................................... 26
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN HỆ
THỐNG BẢO VỆ CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM30
3.1. Ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ của lưới điện phân phối phía

bắc Quảng Nam ........................................................................................................ 30
3.1.1. Dòng điện sự cố từ các nguồn điện phân tán ......................................... 31
3.1.2. Sự gia tăng của các dòng điện trong các chế độ ngắn mạch ................. 31
3.1.3. Tác động đến hoạt động của rơle bảo vệ quá dòng ............................... 31
3.1.4. Tác động đến sự vận hành của tự động đóng lại (recloser) ................... 32
3.1.5. Sự phối hợp giữa thiết bị tự động đóng lại (recloser) và cầu chì .......... 33
3.3. Đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ của lưới điện phân
phối khu vực Đại Lộc - Duy Xuyên – Nông Sơn (xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại
Lộc) .......................................................................................................................... 35
3.3.1. Tổng quan lưới điện phân phối khu vực Đại Lộc – Duy Xuyên – Nông Sơn (xuất
tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc) .................................................................. 35

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3.3.2. Hệ thống bảo vệ trang bị cho xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc
.................................................................................................................................. 39
3.3.3. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của các thiết bị tự động đóng lại (recloser) trước
và sau khi có nguồn phân tán. .................................................................................. 42
3.3.4. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của recloser, cầu chì trước và sau khi có nguồn
phân tán .................................................................................................................... 48
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 56
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................. 58

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

NGHĨA TIẾNG VIỆT

DG

Nguồn điện phân tán

LPP

Lưới điện phân phối

TĐL

Tự động đóng lại

HTĐ

Hệ thống điện

TĐN

Thủy điện nhỏ

PV

Pin quang điện

MBA

Máy biến áp

TBA

Trạm biến áp

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


DANH MỤC BẢNG
Số hiệu
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 3.1

Bảng 3.2

Bảng 3.3

Bảng 3.4

Bảng 3.5

Bảng 3.6

Bảng 3.7

Bảng 3.8
Bảng 3.9

Bảng 3.10

Bảng 3.11

Tên bảng
Kí hiệu và xác suất xảy ra các dạng ngắn mạch
Hệ số tính tốn thời gian tác động của rơle q dịng theo
đặc tính phụ thuộc
Đặc tính cầu chì loại K và loại T
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha và thời gian cắt của các
thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (371/ Đại Lộc
và 372/ Duy Hịa 35)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 2 pha và thời gian cắt của các
thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (371/ Đại Lộc
và 372/ Duy Hòa 35)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha và thời gian cắt của các
thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (473/ Duy Hòa
35 và Cây Vải)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 2 pha và thời gian cắt của các
thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (473/ Duy Hòa
35 và Cây Vải)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 1 pha chạm đất và thời gian cắt
của các thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (473/
Duy Hòa 35 và Cây Vải)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha, 2 pha và thời gian cắt

của các thiết bị bảo vệ sau khi có nguồn phân tán (371/ Đại
Lộc và 372/ Duy Hòa 35)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha, 2 pha, 1 pha chạm đất
và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ sau khi có nguồn
phân tán (473/ Duy Hịa 35 và Cây Vải)
Bảng thơng số cầu chì được chọn để lắp đặt tại nhánh rẽ
Duy Phú (FCO ĐT Duy Phú)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha, 2 pha, một pha chạm đất
và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn
phân tán (Cây Vải và FCO ĐT Duy Phú)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha, 2 pha, một pha chạm đất
và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ sau khi có nguồn
phân tán (Cây Vải và FCO ĐT Duy Phú)
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha, 2 pha, một pha chạm đất
và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ sau khi có nguồn
phân tán, hiệu chỉnh thơng số chỉnh định recloser Cây Vải
(Cây Vải và FCO ĐT Duy Phú)

DANH MỤC HÌNH VẼ

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

Trang
9
18
27
45

46

46

47

47

47

48

49
51

52

54


Số hiệu
Hình 1.1.
Hình 2.1.
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8

Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 2.12
Hình 2.13
Hình 2.14
Hình 2.15
Hình 2.16
Hình 2.17
Hình 2.18
Hình 2.19
Hình 3.1.
Hình 3.2a:
Hình 3.2b:
Hình 3.3
Hình 3.4.
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10

Tên hình
Trang
Thành phần của pin năng lượng mặt trời
7
Q trình biến thiên dịng ngắn mạch
10
Sơ đồ thay thế

11
Ngắn mạch 3 pha
12
Ngắn mạch 1 pha chạm đất
12
Ngắn mạch 2 pha chạm nhau
13
Ngắn mạch 2 pha chạm nhau chạm đất
13
Mô hình đường dây phân phối trung áp hình tia và các bảo vệ
15
Đặc tính thời gian tác động của bảo vệ q dịng
17
Đặc tính thời gian IEC Normally (Standard) Inverse Curves
19
Nguyên tắc phối hợp thời gian bảo vệ của các rơle quá dòng
20
Nguyên tắc bảo vệ phối hợp thời gian bảo vệ theo đặc tính
20
độc lập
Nguyên tắc bảo vệ phối hợp thời gian bảo vệ theo đặc tính
21
phụ thuộc
Đặc tính cắt nhanh của bảo vệ q dịng cắt nhanh
22
Chu trình vận hành tiêu biểu của một Recloser
24
Đặc tính thời gian IEC Normally (Standard) Inverse Curves
25
Một loại dây chảy thông dụng

26
Đặc tính ampe - giây của cầu chì
27
Đặc tính ampe - giây của các cầu chì loại T - NEMA
29
Đặc tính ampe - giây của các cầu chì loại K - NEMA
29
Tự động đóng lại tác động (recloser) với sự cố ngồi vùng
32
bảo vệ
Sơ đồ lưới điện phân phối hình tia được bảo vệ bởi thiết bị tự
33
động đóng lại (recloser) và cầu chì
Đặc tính phối hợp làm việc của thiết bị tự động đóng lại
33
(recloser) và cầu chì
Sơ đồ mơ tả trường hợp cầu chì tác động trước thiết bị tự
34
động đóng lại
Sơ đồ mơ tả trường hợp cầu chì tác động với sự cố ngoài vùng
35
bảo vệ
Sơ đồ lưới điện phân phối đường dây 371 trạm biến áp 110kV
37
Đại Lộc
Đường dây 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc được mơ phỏng
38
trên chương trình Etap của hãng OTI
Mặt trước của rơle REF615 do ABB sản xuất
40

Tủ điều khiển RC-10ES do Noja - Australia sản xuất
41
Tủ điều khiển ADVC do Nulec - Schneider sản xuất
42
Đường cong phối hợp giữa rơle REF 615 MC 371/Đại Lộc
43
và recloser 372/ Duy Hòa 35 của chức năng bảo vệ q dịng
pha trước khi có nguồn phân tán

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Hình 3.11

Hình 3.12

Hình 3.13

Hình 3.14

Hình 3.15

Hình 3.16

Đường cong phối hợp giữa recloser 473/ Duy Hòa 35 và
recloser Cây Vải của chức năng bảo vệ q dịng pha trước
khi có nguồn phân tán
Đường cong phối hợp giữa recloser 473/ Duy Hòa 35 và

recloser Cây Vải của chức năng bảo vệ quá dịng chạm đất
trước khi có nguồn phân tán
Đường cong phối hợp giữa recloser Cây Vải và FCO ĐT Duy
Phú của chức năng bảo vệ q dịng pha trước khi có nguồn
phân tán
Đường cong phối hợp giữa recloser Cây Vải và FCO ĐT Duy
Phú của chức năng bảo vệ quá dòng chạm đất trước khi có
nguồn phân tán
Đường cong phối hợp giữa recloser Cây Vải và FCO ĐT Duy
Phú của chức năng bảo vệ q dịng pha sau khi có nguồn
phân tán, hiệu chỉnh thông số chỉnh định recloser Cây Vải
Đường cong phối hợp giữa recloser Cây Vải và FCO ĐT Duy
Phú của chức năng bảo vệ quá dòng chạm đất sau khi có
nguồn phân tán, hiệu chỉnh thơng số chỉnh định recloser Cây
vải

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

44

45

50

51

53

54


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, tỉnh Quảng Nam các nguồn điện phân tán đã và đang
phát triển mạnh mẽ, điện năng phát ra từ các nguồn điện phân tán ngày càng lớn và
tốc độ tăng nhanh, chiếm tỷ trọng lớn vì những lợi ích nguồn điện phân tán mang lại
và chính sách khuyến khích, ưu đãi của Nhà nước về việc phát triển các nguồn điện
phân tán.
Bên cạnh những lợi ích của nguồn điện phân tán mang lại, thì khơng tránh khỏi
những ảnh hưởng của nguồn điện phân tán gây ra cho lưới điện phân phối có nguồn
phân tán đấu nối vào. Trong đó phải kể đến ảnh hưởng dịng ngắn mạch và việc phối
hợp các rơle bảo vệ trên lưới điện phân phối.
Do cấu trúc của lưới điện phân phối, kết nối từ các trạm biến áp 110kV đến các
khách hàng tiêu thụ điện thơng qua các xuất tuyến, trong đó có những xuất tuyến có
nối vịng với nhau để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nhưng theo quy định Thơng
tư thì lưới điện phân phối được vận hành hở. Nên việc tính tốn phối hợp rơle bảo vệ
trên lưới điện phân phối bằng cách sử dụng rơle bảo vệ q dịng, bảo vệ đứt dây và
đóng lặp lại đã được áp dụng rộng rãi trên thực tế lưới điện Quảng Nam từ rất lâu và
làm việc tin cậy, chính xác, an toàn và ổn định cung cấp điện. Sự phối hợp này kịp
thời loại trừ và giảm tác động xấu của sự cố, hạn chế mất điện diện rộng và thời gian
mất điện.
Tuy nhiên, khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán vào lưới điện phân
phối, thì có một lượng cơng suất sẽ đổ vào lưới điện phân phối, do đó dịng cơng suất
chạy qua các thiết bị không chỉ một hướng như trước đây mà cịn có thể hai hướng
và dịng ngắn mạch chạy qua các thiết bị cũng sẽ thay đổi. Điều này xảy ra một số
trường hợp rơle bảo vệ làm việc thiếu chính xác, khơng phối hợp giữa các thiết bị bảo

vệ, mất tính chọn lọc, dẫn đến giảm độ tin cậy cung cấp điện.
Với những yêu cầu đặt ra như trên cần phải được phân tích, đánh giá ảnh hưởng
của nguồn điện phân tán đến hệ thống rơle bảo vệ cho lưới điện phân phối phía bắc
Quảng Nam và các giải pháp khắc phục có tính khả thi. Đây cũng chính là lý do để học
viên chọn đề tài liên quan đến việc phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến
hệ thống rơle bảo vệ cho lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam.
2. Đối tượng nghiên cứu
Phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ cho lưới điện
phân phối phía bắc Quảng Nam và áp dụng tính tốn phối hợp rơle bảo vệ cho đường
dây 371 trạm 110kV Đại Lộc.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Những ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến dòng điện ngắn mạch và phối
hợp rơle bảo vệ trên lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam.
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2
- Tính tốn, cài đặt lại các thống số chỉnh định của rơle bảo vệ bị ảnh hưởng để
đảm bảo làm việc tin cậy, chọn lọc, ổn định.
4. Mục tiêu của luận văn
Phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ cho lưới điện
phân phối phía bắc Quảng Nam và từ đó có các giải pháp cụ thể để khắc phục tình
trạng làm việc của hệ thống bảo vệ, nhằm đảm bảo hệ thống bảo vệ làm việc tin cậy,
chọn lọc. Cụ thể:
- Nghiên cứu cấu trúc bảo vệ của lưới điện phân phối, các thông số cài đặt chỉnh
định hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam.
- Phân tích sự làm việc của hệ thống bảo vệ trong các kịch bản kết nối các nguồn
điện phân tán trong lưới phân phối phía bắc Quảng Nam.

5. Bố cục đề tài
Để hồn thành những nội dung trên, cấu trúc luận văn bao gồm các chương sau:
Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam và các
nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam.
Trình bày tổng quan, cấu trúc, đặc điểm của lưới điện phân phối phía bắc Quảng
Nam; các khái niệm về nguồn phân tán, những lợi ích tích cực, hạn chế của các nguồn
phân tán hiện có đấu nối trên lưới điện.
Chương 2: Mơ hình tính tốn ngắn mạch và hệ thống bảo vệ của lưới điện phân
phối phía bắc Quảng Nam.
Trình bày tổng quan ngắn mạch và phương pháp tính ngắn mạch chương trình
Etap; hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối, nguyên lý làm việc của các bảo vệ
lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam.
Chương 3: Phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ
của lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam.
Phân tích những ảnh hưởng, tác động của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo
vệ của lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam; đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện
phân tán đối với lưới điện phân phối 35kV khu vực Đại Lộc – Duy Xuyên (xuất tuyến
371 trạm 110kV Đại Lộc). Xây dựng các kịch bản kiểm tra sự làm việc của rơle,
recloser đầu đường dây và cầu chì rẽ nhánh trước khi có nguồn điện phân tán và sau
khi có nguồn điện phân tán.
Kết luận và kiến nghị.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC NGUỒN ĐIỆN PHÂN

TÁN ĐẤU NỐI VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM
1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam
Lưới điện là tập hợp tồn bộ đường dây và trạm biến áp kết nối với nhau theo
những nguyên tắc nhất định, đúng với các quy định hiện hành, có chức năng truyền
tải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. Mỗi loại lưới điện có các đặc tính và
quy luật hoạt động khác nhau theo đúng quy định. Trên hệ thống Việt Nam, lưới điện
được chia làm 02 loại chính:
- Lưới điện truyền tải là phần lưới điện bao gồm các đường dây và trạm điện có
cấp điện áp trên 110kV, nối liền các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải
khu vực, các trạm biến áp khu vực tạo ra hệ thống lưới điện quốc gia.
- Lưới điện phân phối là phần lưới điện bao gồm các đường dây và trạm điện
có cấp điện áp đến 110 kV, kết nối lưới điện truyền tải, các nhà máy điện với nhau
và với các nút phụ tải khu vực, các trạm biến áp khu vực cung cấp cho các trạm
phân phối cấp điện cho khách hàng tiêu thụ. Trong đó, lưới điện phân phối trung áp
(phạm vi nghiên cứu của đề tài) làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm biến
áp 110kV, các nhà máy khu vực đến các phụ tải tiêu thụ và đảm bảo chất lượng điện
năng và độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng tiêu thụ. Các khối cơ bản của LPP
là:
+ Lưới điện phân phối trung áp được thiết dưới dạng đường dây trên khơng
hoặc cáp ngầm, có các cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV thiết kế phù hợp với địa
hình từng khu vực.
+ Trạm biến áp phân phối hạ áp, với mật độ dày đặc trên lưới phân phối, biến
đổi điện năng từ cấp đện áp trung áp xuống cấp điện hạ áp (0.4kV) cấp điện trực tiếp
cho các phụ tải tiêu thụ. Trạm biến áp hạ áp có thể xây dựng dưới dạng trạm treo,
trạm bệt, trạm hợp bộ tùy theo công suất, yêu cầu của phụ tải hạ áp.
- Khu vực phía bắc Quảng Nam gồm có 06 trạm biến áp 110kV gồm trạm biến
áp 110kV Đại Lộc, Duy Xuyên, Điện Bàn, Đại Đồng, Điện Nam Điện Ngọc và Hội
An được kết nối với trạm biến áp 500kV Đà Nẵng, các trạm biến áp 110kV khu vực
phía Tây, phía Đơng, Đà Nẵng và khu vực phía trung Quảng Nam, có 03 xuất tuyến
35kV kết nối với các trạm biến áp 110kV, nhà máy thủy điện và điện mặt trời mái

nhà khu vực để truyền tải đi xa, cấp điện cho 02 trạm biến áp trung gian 35kV chuyển
từ điện áp 35kV sang 22kV, có khoảng 47 xuất tuyến 22kV kết nối từ các trạm biến
áp 110kV, nhà máy thủy điện và điện mặt trời mái nhà khu vực để cấp điện phụ tải

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4
khu vực phía bắc Quảng Nam. Đặc biệt, là đường dây 371 trạm 110kV Đại Lộc cấp
điện cho trạm trung gian 35kV/22kV Duy Hòa và Quế Trung và kết nối với nhà máy
thủy điện Khe Diên, điện mặt trời lưới điện khu vực Đại Lộc – Duy Xuyên.
1.2. Các nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện phân phối phía bắc Quảng
Nam
1.2.1. Một số khái niệm về nguồn điện phân tán
Trong nhiều tài liệu, nhiều thuật ngữ và định nghĩa được sử dụng để định nghĩa
nguồn phân tán. Chẳng hạn, thuật ngữ được sử dụng ở phía bắc Châu Mỹ gọi là
“nguồn phân tán” , ở khu vực Châu Âu và Châu Á gọi là “nguồn phi tập trung” được
sử dụng để chỉ chung cho loại nguồn phát.
Hội đồng quốc tế về hệ thống điện lớn (International Council on Large
Electricity Systems) xem nguồn điện phân tán là các máy phát điện có cơng suất lớn
nhất 50-100MW được đấu nối vào lưới điện phân phối theo cách phân bố và không
phát về hệ thống. Khái niệm này ngầm hiểu nguồn điện phân tán nằm ngồi sự kiểm
sốt của các đơn vị vận hành lưới điện truyền tải.
Theo Dondi và Bayoumi (IEEE, 2002), nguồn điện phân tán là các máy phát
điện bởi các phương tiện đủ nhỏ so với các nhà máy phát điện tập trung và cho phép
việc kết nối tại bất kỳ thời điểm nào trên hệ thống điện. Trên cở sở đó, nguồn điện
phân tán được xem là các nguồn nhỏ phát hoặc lưu trữ điện năng, được nối cạnh tải
tiêu thụ và không được coi là một phần của hệ thống điện lớn tâp trung. Định nghĩa

này bao gồm cả các thiết bị lưu trữ năng lượng và nhấn mạnh qui mô tương đối nhỏ
của các máy phát.
Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA, 2002) xem các nguồn phát điện phân tán là
các thiết bị sản xuất điện năng tại chỗ khách hàng hoặc trong lưới phân phối điện địa
phương và cung cấp điện năng trực tiếp vào lưới phân phối địa phương. Định nghĩa
này không qui định mức công suất của máy phát như các định nghĩa bên trên.
Theo Ackermann (2001), nguồn điện phân tán được xác định qua tiêu chí đấu
nối và vị trí lắp đặt hơn là theo công suất phát. Khái niệm này coi nguồn điện phân
tán là các nguồn phát điện kết nối trực tiếp với lưới phân phối điện hoặc về phía khách
hàng sau đồng hồ đo đếm. Khái niệm này không giới hạn về công nghệ và công suất
của các ứng dụng nguồn phân tán.
Bên cạnh cấu trúc truyền thống của lưới điện phân phối, kết nối từ các trạm
trung gian tới khách hàng dùng điện thì ngày càng có nhiều các nguồn phát điện nhỏ
được kết nối vào lưới. Các nguồn phát điện này rải rác khắp nơi theo điều kiện địa lý
của địa phương gần khu vực tải nên được định nghĩa với tên gọi là nguồn phát điện
phân tán (sau đây được gọi tắt là nguồn phân tán – Distributed Generation). Tuy rằng

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


5
hiện nay chưa có một định nghĩa nào thống nhất về DG nhưng mọi ý tưởng đều hướng
đến các nguồn phát điện được đấu nối vào lưới điện phân phối trung áp và hạ áp.
Hơn nữa, nguồn phân tán có thể được định nghĩa như một nguồn phát hoặc trạm
trung gian cấp cho phụ tải, thường đặt tại phía khác hàng. Ngồi ra nó có thể định
nghĩa như một vài mơ hình nguồn phát tại vị trí hoặc gần trung tâm phụ tải. Nó có
thể là nguồn năng lượng mới như thủy điện cực nhỏ, mặt trời, gió hoặc nguồn nhiên
liệu như pin nhiên liệu và tuabin khí. Nó có thể được hiểu như là một nguồn phát điện

với quy mô nhỏ.
1.2.2. Nhà máy thủy điện nhỏ
Thủy điện nhỏ là loại thủy điện có cơng suất ≤ 30MW và chủ yếu là loại thủy
điện lợi dụng trực tiếp dòng chảy, khơng tạo thành hồ chứa hoặc hồ chứa dung tích
rất nhỏ. Loại thủy điện này thường bao gồm các đập nhỏ và hầu như không ảnh hưởng
đến môi trường. Thủy điện nhỏ thường được thiết kế với cột nước thấp, nằm trên
những dịng sơng nhỏ với độ dốc khơng lớn lắm, có thể sử dụng tồn bộ hoặc một
phần lưu lượng của dịng sơng. Trong đó, một số tính chất của thủy điện nhỏ:
- Linh hoạt trong vận hành, có dự trữ quay nên có khả năng dự phịng cho các
trường hợp sự cố.
- Thủy điện kiểu kênh dẫn thân thiện với mơi trường do khơng làm biến đổi
dịng chảy, không làm ảnh hưởng tới khu vực hạ lưu.
- Các thủy điện nhỏ có ý nghĩa rất lớn trong chương trình điện khí hóa nơng
thơn và khu vực miền núi. Ngoài nhiệm vụ phát điện, một số nhà máy thủy điện còn
làm nhiệm vụ điều tiết thủy lợi.
- Các nhà máy thủy điện nhỏ thường có hồ chứa nhỏ hoặc khơng có hồ chứa
nên việc phát cơng suất phụ thuộc rất lớn vào lưu lượng nước trên sông theo mùa,
theo thời điểm trong ngày.
Nguồn thủy điện nhỏ ngày nay đang phát triển nhanh và rộng rãi trên thế giới
và đặc biệt tại Việt Nam. Những năm gần đây, ở nước ta đã có thêm hàng chục nhà
máy thủy điện nhỏ được đưa vào vận hành, bổ sung lượng công suất đáng kể vào hệ
thống điện quốc gia. Các nhà máy thủy điện nhỏ phát triển rộng rãi như vậy phần lớn
là do các lợi ích khơng thể phủ nhận mà chúng đem lại như:
- Về mặt kĩ thuật, thủy năng được xem là dạng năng lượng sạch và tái tạo:
+ Thủy điện hầu như khơng thải ra các khí, hóa chất độc hại như Nitơ, Sulfur

oxides và khí nhà kính.
+ Thủy điện có tầm hoạt động rất lớn, chỉ cần có một lượng mưa nhất định và
dịng chảy ổn định của các sơng ngịi.
+ Với khả năng quản lý hợp lý và thời tiết tương đối ổn định, thủy điện không

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


6
bao giờ bị cạn kiệt hoặc làm cạn kiệt nguồn tài nguyên.
+ Các trạm thủy điện nhỏ và cực nhỏ có thể đáp ứng được nhu cầu điện năng tại
vùng sâu, vùng xa với mức tác động lên môi trường nhỏ nhất.
- Về mặt kinh tế xã hội, thủy điện ngày càng phổ biến:
+ Thủy năng là ngồn năng lượng độc lập, rất dồi dào và đáng tin cậy.
+ Công nghệ thủy điện đã phát triển ổn định, với mức giá cả phải chẳng và lợi
tức đã được xác định rõ.
+ Các nhà máy thủy điện nằm trong số các nhà máy năng lượng có hiệu suất
cao nhất, có tuổi thọ có thể lên tới 100 năm.
+ Thủy điện có thể đáp ứng nhanh chóng (gần như tức thời), với sự thay đổi nhu
cầu về điện.
+ Ngoài khả năng sản xuất điện, thủy điện cịn có vai trị quan trọng trong việc
xử lý nguồn nước, kiểm soát lũ lụt và các dạng giải trí tham quan, du lịch…
- Tuy nhiên, thủy điện nhỏ cũng có các hạn chế nhất định. Chúng có thể gây ra
các thay đổi lớn về mơi trường sinh thái và tác động không nhỏ đến các khu vực dân
sinh xung quanh nếu như khơng có sự tìm hiểu, nghiên cứu và đánh giá kỹ lưỡng
trước khi xây dựng.
1.2.3. Hệ thống điện năng lượng mặt trời
Hệ thống điện năng lượng mặt trời là hệ thống sử dụng tấm pin quang điện (tấm
pin năng lượng mặt trời) và một số thành phần khác, hoạt động dựa trên hiệu ứng
quang điện, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Cấu tạo hệ thống điện
năng lượng mặt trời gồm các thành phần như:
- Tấm pin quang điện: Là thiết bị quan trọng nhất cũng có mức giá cao nhất của

hệ thống. Hệ thống được ghép nhiều tấm pin mặt trời lại với nhau để thu bức xạ mặt
trời và biến đổi thành điện năng. Mỗi tấm pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ khá cao
từ 25-30 năm sử dụng.
- Bộ hòa lưới điện (thiết bị biến tần inverter) là bộ Inverter điện mặt trời có nhiệm
vụ chuyển đổi dịng điện một chiều từ bình ắc quy lên dịng điện xoay chiều. Dòng điện
này sẽ phù hợp với tất cả các thiết bị điện năng chúng ta sử dụng cũng như cùng hệ
thống với điện lưới. Tùy theo công suất hệ thống điện mặt trời mà chúng.
- Tủ phân phối và bảo vệ DC/AC (tủ điện).
- Khung giá đỡ và các phụ kiện chuyên dụng: Hệ thống khung giá đỡ và phụ
kiện lắp đặt tấm pin mặt trời của bạn trên mái nhà hoặc dưới mặt đất.
- Hệ thống đo đếm điện năng và giám sát từ xa.
- ATS bộ chuyển mạch tự động: Là thiết bị dùng để tự động chuyển mạch giữa
điện lưới và điện mặt trời. Đây là bộ chuyển mạch thông minh sẽ tự động sử dụng điện

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


7
mặt trời khi pin mặt trời tạo ra nguồn điện đủ cung cấp cho tải tiêu thụ. Nó sẽ chuyển
sang dùng điện lưới cung cấp cho tải khi điện mặt trời khơng sản xuất kịp. Chúng ta
cũng có thể thay thế bộ chuyển mạch tự động này sang chuyển mạch thủ công.
- Hệ thống lưu trữ điện năng (trong hệ thống điện độc lập hoặc hịa lưới có dự
trữ): là hệ thống dùng để lưu trữ điện mặt trời để sử dụng cho những lúc trời mưa hay
ban đêm pin mặt trời không sản xuất ra điện. Tùy vào công suất của hệ thống mà
chúng ta kết hợp nhiều bình ắc quy lại với nhau.
- Thành phần chính trong pin mặt trời là silic tinh khiết – có chứa trên bề mặt một
số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh
sáng thành năng lượng điện. Các tế bào quang điện này được bảo vệ bởi một tấm kính

trong suốt ở mặt trước và một vật liệu nhựa ở phía sau. Tồn bộ nó được đóng gói chân
khơng trong thơng qua lớp nhựa polymer càng trong suốt càng tốt.

Hình 1.1. Thành phần của pin năng lượng mặt trời
Hiện nay, Hệ thống điện năng lượng mặt trời được phát triển rất mạnh ở Việt
Nam bởi các ưu điểm của nó mang lại, cụ thể:
- Nguồn năng lượng tái tạo: bên cạnh lợi ích của những tấm pin năng lượng mặt
trời điều quan trọng là năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, khơng
giống như các nhiên liệu hóa thạch như than, khí đốt, dầu mỏ… là những nguồn nhiên
liệu khơng thể phục hồi. Chúng ta có thể khai thác chúng ở tất cả các khu vực trên
thế giới và có sẵn mỗi ngày. Theo tính tốn của NASA, ánh sáng mặt trời sẽ cung cấp
năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỷ năm nữa.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


8
- Điện mặt trời sạch về sinh thái: Trong công cuộc đấu tranh bảo vệ mơi trường
trên tồn quốc, năng lượng mặt trời là lĩnh vực triển vọng nhất trong việc bảo vệ mơi
trường từ sự tăng nhiệt tồn cầu. Năng lượng mặt trời có thể thay đổi một phần năng
lượng từ các nguồn nhiên liệu không tái tạo được. Đặc biệt, trong quá trình sản xuất,
lắp đặt và vận hành hệ thống điện năng lượng mặt trời về cơ bản hệ thống này khơng
phát sinh các loại khí thải độc hại vào khí quyển.
- Hiệu quả cao chi phí bảo trì thấp: Với hệ thống điện năng lượng mặt trời các
hộ gia đình và các doanh nghiệp sẽ có được khoản tiết kiệm lớn trong ngân sách chi
tiêu. Hệ thống điện năng lượng mặt trời không sử dụng ắc quy do đó các doanh nghiệp
khơng phải tốn chi phí đầu tư, bảo trì, bảo dưỡng.
- Phát triển cơng nghệ: Công nghệ ngành năng lượng mặt trời sẽ không ngừng

cải tiến và phát triển trong tương lai. Những đổi mới trong vật lý lượng tử và cơng
nghệ nano có khả năng sẽ làm tăng công suất của các tấm pin năng lượng mặt trời
lên gấp nhiều lần so với hiện nay.
Bên cạnh những ưu điểm của hệ thống điện năng lượng mặt trời mang lại thì
tồn tại các nhược điểm như sau:
- Phụ thuộc nhiều vào thời tiết: Các tấm pin năng lượng mặt trời sản sinh ra điện
phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời để thu thập hiệu quả năng lượng mặt trời. Do vậy,
trong những ngày nhiều mây và mưa hệ thống năng lượng mặt trời sẽ sản sinh ra điện
cực thấp hoặc không thể sản sinh ra điện năng vào buổi tối.
- Sử dụng nhiều diện tích không gian: Nếu mong muốn sản xuất nhiều điện
thường cần sử dụng nhiều tấm pin mặt trời vì càng nhiều ánh sáng mặt trời được thu
thập thì hệ thống sản sinh ra càng được nhiều điện.
* Kết luận: Việc phát triển nguồn điện phân tán đang là một xu thế lớn, thể hiện
ở mức tăng trưởng cao nhất so với các nguồn truyền thống. Xem xét các yếu tố công
nghệ, kinh tế và lợi ích mang lại khi khai thác nguồn điện phân tán, với những lợi thế
về mặt địa lý của Việt Nam, chúng ta hồn tồn có thể phát triển năng lượng phân tán
để đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện
ngày càng đa dạng và đang gia tăng nhanh chóng của nước ta trong giai đoạn sắp tới.
CHƯƠNG 2
MƠ HÌNH TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ CỦA
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM
2.1. Mơ hình tính tốn ngắn mạch dùng phần mềm Etap
2.2.1. Giới thiệu về ngắn mạch

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


9

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau, pha chập đất (hay pha chập dây
trung tính). Có các loại ngắn mạch và xác suất xảy ra tương ứng như sau:
Bảng 2.1. Kí hiệu và xác suất xảy ra các dạng ngắn mạch

- Trong các loại ngắn mạch trên, ngắn mạch 3 pha là ngắn mạch đối xứng vì lúc
đó tất cả các pha đều đặt dưới điện áp như nhau và lệch nhau 1200. Các ngắn mạch
còn lại là ngắn mạch khơng đối xứng vì lúc đó điện áp cũng như dòng điện các pha
khác nhau và lệch nhau, nói chung là khác 1200.
Ngắn mạch trực tiếp: tổng trở tiếp xúc tại chổ ngắn mạch do hồ quang và các
thành phần trung gian gây ra là rất khó xác định. Chúng thay đổi phụ thuộc nhiều vào
trạng thái tiếp xúc cũng như trạng thái của hồ quang điện xuất hiện. Trường hợp nguy
hiểm nhất là tổng trở đó bằng không và gọi là ngắn mạch trực tiếp.
Ngắn mạch duy trì: Biến thiên của dịng điện ngắn mạch có dạng như hình 2.1.
Dịng ngắn mạch bắt đầu từ trị số ban đầu trước lúc ngắn mạch i(0) bắt đầu tăng lên
và chuyển sang quá trình quá độ, ở giai đoạn đầu của q trình q độ, dịng điện tăng
lên rất nhanh và đạt đến giá trị cực đại sau 0.01 giây (tức sau ½ chu kỳ) gọi là dịng
xung kích rồi giảm dần và sau đó chuyển sang trạng thái ngắn mạch duy trì, cịn gọi
là trạng thái duy trì. Ở trạng thái duy trì dịng điện khơng thay đổi, nói chung lớn hơn
dịng xác lập trước lúc ngắn mạch và được gọi là chế độ xác lập mới. Như vậy khi
ngắn mạch có ba giai đoạn: trước lúc ngắn mạch (chế độ xác lập ban đầu), quá trình
quá độ và trạng thái duy trì (chế độ xác lập mới). Trong thực tế hệ thống bảo vệ rơle
kiểm soát sự cố ngắn mạch và đưa tín hiệu tới máy cắt để tự động cắt dòng ngắn mạch

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


10
một thời gian rất ngắn gọi là thời gian cắt ngắn mạch.

in(t)
i(t)
i∞
ixk
i(0)

Hình 2.1. Q trình biến thiên dịng ngắn mạch
Có hai loại nguồn công suất ảnh hưởng đến sự biến thiên của dịng ngắn mạch:
- Nguồn cơng suất vơ cùng lớn là nguồn có điện áp đầu cực khơng thay đổi về
biên độ dù có xảy ra sự cố gì sau nó, trong đó có sự cố ngắn mạch và cũng có nghĩa
là điện kháng trong nguồn bằng khơng, trong mạch khơng có điện dung (khơng tạo
thành mạch vịng dao động).
- Nguồn cơng suất giới hạn: khi có ngắn mạch gần máy phát, vì do phản ứng
phần ứng tăng khi ngắn mạch sẽ làm cho điện áp đầu cực máy phát tụt xuống, nên
máy phát không thể coi là nguồn công suất vô cùng lớn, mà được gọi là nguồn công
suất giới hạn.
2.1.2. Tổng quan về Etap
Etap là sản phẩm của Công ty Operation Technology, Inc. – OTI. Đây là một
phần mềm thiết kế, mô phỏng dựa vào những khối có sẵn để mơ tả sự vận hành của
hệ thống, phần mềm có khả năng mơ phỏng, phân tích và tính tốn các hệ thống điện
cơng nghiệp, phân phối và truyền tải. Phần mềm cho ta biết rất nhiều thông số của hệ
thống điện, nhờ đó mà ta có thể kiểm soát, điều chỉnh hay sửa chữa hệ thống kịp thời
khi có sự cố để tránh những thiệt hại đáng tiếc xảy ra. Điều này, nhằm giúp Công ty
Điện lực từng bước hệ thống hoá, chuẩn hoá kiến thức áp dụng tính tốn về điện trong
các hoạt động của Cơng ty nhất là công tác quản lý kỹ thuật vận hành lưới điện. Ưu
tiên là các bài toán: phân bố công suất trên lưới, ngắn mạch, bù công suất phản kháng,
độ tin cậy, phối hợp bảo vệ,…là các vấn đề mà các đơn vị cần giải quyết hàng ngày,
thậm chí hàng giờ.
2.1.3. Phương pháp tính ngắn mạch của Etap

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


11
Etap tính ngắn mạch dựa trên 2 tiêu chuẩn chính là IEC 60909 và IEC 61363.
Dịng ngắn mạch được tính bằng cách thay thế hệ thống nhìn từ điểm ngắn mạch bằng
một nguồn và tổng trở tương đương. Hệ số c được sử dụng để nhân với điện áp nguồn
thay thế trong các trường hợp tính dịng ngắn mạch cực đại và cực tiểu.

Hình 2.2 Sơ đồ thay thế
Giá trị hệ số c:

Ngắn mạch 3 pha: Đối với một hệ thống điện ba pha, trong trường hợp ngắn
mạch ba pha trực tiếp thì điện áp của cả ba pha tại điểm ngắn mạch đều bằng khơng,
dịng điện trong ba pha đối xứng và lệch nhau một góc 120o (khơng kể điểm ngắn
mạch chạm đất hay khơng chạm đất). Do đó, chỉ cần tính dịng ngắn mạch cho một
dây dẫn như cho các đặc tính tải đối xứng.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


12

Hình 2.3 Ngắn mạch 3 pha
Dịng ngắn mạch: I N =
(3)

cU n
3 Z th

(2-1)

Trong đó: I N : dịng ngắn mạch 3 pha
( 3)

Un: điện áp dây tại điểm ngắn mạch trước khi xảy ra sự cố
Zth: tổng trở từ điểm ngắn mạch nhìn về nguồn
Ngắn mạch 1 pha chạm đất:

Hình 2.4 Ngắn mạch 1 pha chạm đất
Ta có: Va = 0, Ib = Ic = 0
→ Ia = Ia0 + Ia1 + Ia2 = 3Ia1 =
→ I N = Ia =
(1)

3cU n
Z1 + Z 2 + Z 0

3cU n
Z1 + Z 2 + Z0

(2-2)

Trong đó: I N : dịng ngắn mạch 1 pha chạm đất
(1)

Z1, Z2, Z3: tổng trở thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không
Ngắn mạch 2 pha chạm nhau:

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


13

Hình 2.5 Ngắn mạch 2 pha chạm nhau
Ta có: Ia = 0, Ib = - Ic
Vì khơng có dịng điện chạy xuống đất nên khơng có dịng thứ tự khơng
cU n
3( Z1 + Z 2 )

→ Ia0 = 0, Ia1 = - Ia2 =

→ Ib = - Ic = a2Ia1 +aIa2 với a = 11200
→ I N = Ib = I c =
(2)

cU n
Z1 + Z 2

(2-3)

Với I N là dòng ngắn mạch 2 pha chạm nhau.
(2)

Ngắn mạch 2 pha chạm nhau chạm đất:

Hình 2.6 Ngắn mạch 2 pha chạm nhau chạm đất
Ta có: Ia = Ia0 + Ia1 + Ia2 = 0
→ I a1 =

cU n / 3
Z1 + (Z 2 / / Z0 )

→ I a 2 = − I a1

Z0
Z2 + Z0

→ I a 0 = − I a1

Z2
Z2 + Z0

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


14
→ I b = − I c = I a 0 + a 2 I a1 + aI a 2
→ I N = Ib + I c
(1,1)

(2-3)

* Kết luận: Để đánh giá ảnh hưởng của việc kết nối nguồn điện phân tán đến
lưới điện phân phối được xét trên nhiều khía cạnh. Do đó cần phải hiểu rõ được về
ngắn mạch và cách tính tốn dịng ngắn mạch, đồng thời dựa vào kết quả của dòng
ngắn mạch và phối hợp rơle bảo vệ nhờ phần mềm phân tích lưới điện Etap của hãng
OTI.

2.2 Hệ thống bảo vệ trên lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam
Để đảm bảo hệ thống điện hoạt động hiệu quả trong vận hành, nhất là khi xuất
hiện sự cố, các thiết bị bảo vệ và hệ thống rơle bảo vệ có vai trị vơ cùng quan trọng.
Thiết bị bảo vệ phải theo dõi liên tục các chế độ vận hành của hệ thống điện,
phát hiện kịp thời những hư hỏng và chế độ làm việc khơng bình thường của hệ thống
điện.
Lưới phân phối có nhiều cấp điện áp khác nhau: 0.4kV, 6kV, 10kV, 22kV,
35kV, có phạm vi phân phối theo vùng trong thành phố, huyện, thị xã, có bán kính
cấp điện q dài so với quy định, trên đó có nhiều trạm biến áp trung gian (TBATG),
TBA phụ tải và nhiều nhánh rẽ đấu nối vào đường trục chính. Để bảo vệ cho lưới
phân phối hình tia người ta dùng bảo vệ chính là bảo vệ quá dòng và các máy cắt đặt
tại đầu các phân đoạn, kết hợp với việc đặt các cầu chì bảo vệ đầu các rẽ nhánh và
thiết bị tự đóng lại giữa đường dây tăng cường độ tin cậy cung cấp điện khi xuất hiện
ngắn mạch thoáng qua. Một đường dây trung áp hình tia được trang
bị những thiết bị bảo vệ phổ biến như sau:

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ