Sụt điện áp và mất điện áp

ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TRƯỜNG BÁCH KHOA
KHOA SAU ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN

CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG (CN672)

CHƯƠNG II
SỤT ĐIỆN ÁP VÀ MẤT ĐIỆN ÁP
Học viên thực hiện:
1. Nguyễn Hoài Nam M4423014
2. Nguyễn Văn Chí Cường
M4422027
3. Nguyễn Hữu Trí
M4422028

Đồng Tháp, tháng 11 năm 2023

Giảng viên hướng dẫn:
TS. Quách Hữu Lượng
1


3.1. Nguồn gây sụt áp và gián đoạn điện

•

Hình 3.1. Các vị trí sự cố trên lưới điện


3.1. Nguồn gây sụt áp và gián đoạn điện

Nếu có sự cố trên cùng một nguồn, khách hàng sẽ gặp phải điện áp bị
sụt giảm trong thời gian xảy ra sự cố, sau đó là sự gián đoạn điện khi
máy cắt mở ra để giải trừ sự cố. Nếu sự cố chỉ mang tính chất thống
qua, thao tác đóng lại máy cắt sẽ thành công và việc gián đoạn điện
sẽ diễn ra sẽ chỉ là tạm thời. Nó thường sẽ cần khoảng 5 hoặc 6 chu
kỳ để máy cắt hoạt động, trong thời gian đó điện áp bị sụt giảm xảy
ra. Độ nhạy thiết bị gần như chắc chắn sẽ bị ngắt trong thời gian gián
đoạn này.
Ngồi ra cịn ở một trong những nguồn cấp dữ liệu khác từ trạm biến
áp, tức là sự cố trên lộ xuất tuyến song song hoặc sự cố ở đâu đó trên
hệ thống truyền tải. Trong một trong hai trường hợp này, khách hàng
sẽ gặp hiện tượng sụt áp trong khoảng thời gian mà sự cố thực sự xảy
ra trên hệ thống. Ngay khi máy cắt được mở để khắc phục sự cố, điện
áp sẽ được hồi phục tại nhà khách hàng.


3.1. Nguồn gây sụt áp và gián đoạn điện

Hình 3.2. Các vị trí xảy ra sự cố làm các thiết bị có độ
nhạy cao làm việc sai.


3.1. Nguồn gây sụt áp và gián đoạn điện

Hình 3.2 ví dụ về bất kỳ sự cố trên hệ thống phân phối hoặc truyền tải
gây sụt áp làm cho thiết bị của khách hàng hoạt động sai do các thiết
bị hiện đại sử dụng ngày càng nhiều các khâu nhạy cảm với thay đổi
điện áp.
Sự cố tại thiết bị, đường dây của khách hàng gây sụt áp làm cho thiết
bị của khách hàng hoạt động sai chỉ chiếm 23%.

3.1. Nguồn gây sụt áp và gián đoạn điện

• Hình 3.3. Độ sụt điện áp do ngắn mạch .


3.1. Nguồn gây sụt áp và gián đoạn điện

• Hình 3.4. Sự kiện xảy ra sự cố ngắn mạch lưới điện
do Recloser tác động


3.1. Nguồn gây sụt áp và gián đoạn điện

• Hình 3.4 cho thấy có một sự cố thống qua trên đường dây trung
thế, Recloser tác động rất nhanh trong khoảng 2,5 chu kỳ (time
=0,065 giây). Recloser có thể được cài đặt nhiều cách khác nhau.
Hình 3.3 hiển thị hiện tượng sụt áp, do hiện tượng sụt áp ngắn nên
không thể quan sát qua các thiệt bị điện nhấp nháy, nhưng theo quy
trình cơng nghiệp thì các thiết bị điện phải ngừng hoạt động.


3.2. Ước tính hiệu suất sụt áp
Điều quan trọng là phải hiểu hiệu suất giảm điện áp dự kiến của hệ thống
cung cấp để có thể thiết kế cơ sở vật chất và thiết bị thông số kỹ thuật
được phát triển để đảm bảo hoạt động sản xuất tối ưu cơ sở. Sau đây là
quy trình chung để làm việc với các thiết bị công nghiệp khách hàng để
đảm bảo tính tương thích giữa hệ thống cung cấp và hoạt động của cơ sở:
1. Xác định số lượng và đặc điểm độ trễ điện áp do lỗi hệ thống truyền

tải.
2. Xác định số lượng và đặc điểm sụt áp do sự cố hệ thống phân phối (đối
với các thiết bị điện được nhận nguồn từ lưới điện phân phối).
3. Xác định độ nhạy của thiết bị đối với độ trễ điện áp. Điều này sẽ xác
định hiệu suất thực tế của quá trình sản xuất dựa trên về hiệu suất sụt áp
được tính ở bước 1 và 2.
4. Đánh giá tính kinh tế của các giải pháp khác nhau có thể cải thiện hiệu
suất của hệ thống cung cấp (ít sụt áp hơn) hoặc trong cơ sở của khách hàng
(khả năng miễn dịch tốt hơn).


3.2.1. Khu vực dễ bị tổn thương

• Hình 3.5. Minh họa khu vực dễ bị tổn thương


3.2.1. Khu vực dễ bị tổn thương
Khái niệm về vùng dễ bị tổn thương đã được phát triển để giúp đánh giá
khả năng thiết bị nhạy cảm phải chịu điện áp
thấp hơn khả năng truyền tải điện áp tối thiểu của nó. Thuật ngữ sau được
định nghĩa là cường độ điện áp tối thiểu của một thiết bị có thể chịu đựng hoặc
chịu đựng mà không bị vận hành sai hoặc hỏng hóc. Đây cũng là được gọi là
khả năng miễn nhiễm độ võng điện áp của thiết bị hoặc giới hạn độ nhạy.
Một khu vực dễ bị tổn thương được xác định bởi tổng số dặm tiếp xúc đến
các lỗi có thể gây ra cường độ điện áp tại cơ sở của người dùng cuối giảm
xuống dưới khả năng truyền tải điện áp tối thiểu của thiết bị. Hình 3.5 cho
thấy một ví dụ về sơ đồ vùng dễ bị tổn thương dành cho công tắc tơ động cơ
và tải truyền động có thể điều chỉnh tốc độ ở người dùng cuối cơ sở phục vụ
từ hệ thống phân phối. Tải trọng sẽ phải chịu sự cố trên cả hệ thống truyền tải
và hệ thống phân phối. Số lượng độ sụt điện áp thực tế mà một cơ sở có thể dự

kiến được xác định bằng cách kết hợp khu vực dễ bị tổn thương với hiệu suất
sự cố dự kiến cho phần này của hệ thống điện. Hiệu suất lỗi dự kiến là thường
được xác định từ dữ liệu lịch sử.


3.2.2. Độ nhạy thiết bị với độ trễ điện áp
Thiết bị trong cơ sở của người dùng cuối có thể có độ nhạy khác
nhau đối với sụt áp. Độ nhạy của thiết bị đối với sụt áp phụ thuộc rất
nhiều về loại tải cụ thể, cài đặt điều khiển và ứng dụng. Do đó,
thường rất khó để xác định những đặc điểm nào của một độ võng
điện áp nhất định rất có thể khiến thiết bị hoạt động sai. Các đặc
điểm được sử dụng phổ biến nhất là thời gian và độ lớn của độ
võng. Các đặc điểm khác ít được sử dụng hơn bao gồm lệch pha và
mất cân bằng, thiếu điện áp, mất cân bằng điện áp ba pha. Nói
chung, độ nhạy của thiết bị với điện áp độ võng có thể được chia
thành ba loại:


3.2.2. Độ nhạy thiết bị với độ trễ điện áp
Thiết bị chỉ nhạy cảm với độ lớn của độ sụt điện áp. Cái này nhóm bao gồm các
thiết bị như rơle điện áp thấp, bộ điều khiển quá trình, điều khiển truyền động động cơ,
và nhiều loại máy tự động (ví dụ, thiết bị sản xuất chất bán dẫn). Các thiết bị trong
nhóm này được nhạy cảm với cường độ điện áp tối thiểu (hoặc tối đa) trải qua trong lúc
bị sụt áp (hoặc tang áp). Thời gian nhiễu loạn thường là có tầm quan trọng thứ yếu đối
với các thiết bị này.
Thiết bị nhạy cảm với cả cường độ và thời gian sụt áp. Nhóm này bao gồm hầu như
tất cả các thiết bị sử dụng điện tử nguồn cung cấp điện. Thiết bị đó hoạt động sai hoặc
bị hỏng khi điện áp đầu ra nguồn điện giảm xuống dưới giá trị quy định. Như vậy, đặc
điểm quan trọng của loại thiết bị này là thời gian rằng điện áp rms thấp hơn ngưỡng
quy định mà tại đó chuyến đi thiết bị.

Thiết bị nhạy cảm với các đặc tính khác ngoài cường độ và khoảng thời gian. Một
số thiết bị bị ảnh hưởng bởi các đặc điểm dao động khác chẳng hạn như sự mất cân
bằng pha trong dao động,. Những đặc điểm này tinh tế hơn hơn cường độ và thời gian,
và tác động của chúng khó khăn hơn nhiều để khái quát hóa. Kết quả là hiệu suất biến
đổi rms các chỉ số được xác định ở đây tập trung vào mức độ phổ biến hơn và đặc điểm
thời lượng.


3.2.2. Độ nhạy thiết bị với độ trễ điện áp

• Hình 3.6. Đường cong khả năng đi qua độ sụt áp của
thiết bị


3.2.2. Độ nhạy thiết bị với độ trễ điện áp
Đường cong có nhãn CBEMA thể hiện các đặc tính độ nhạy của thiết bị điển hình.
Đường cong được phát triển bởi CBEMA và được áp dụng vào năm IEEE 446. Kể từ khi
hiệp hội được tổ chức lại vào năm 1994 và được sau đó đổi tên thành Hội đồng Công nghiệp
Công nghệ Thông tin (ITI), đường cong CBEMA cũng được cập nhật và đổi tên thành
đường cong ITI. Đặc trưng tải có thể sẽ bị ngắt khi điện áp ở dưới đường cong CBEMA
hoặc ITI.
Đường cong có nhãn ASD thể hiện một ví dụ về độ sụt điện áp ASD năng cho một thiết
bị rất nhạy cảm với độ trễ điện áp. Nó các chuyến đi đối với độ võng dưới 0,9 pu chỉ kéo dài
trong 4 chu kỳ. Cơng tắc tơ đường cong thể hiện đặc tính trượt qua cơng tắc tơ điển hình.
Nó ngắt khi điện áp tụt xuống dưới 0,5 pu kéo dài hơn 1 chu kỳ.
Vùng dễ bị tổn thương của công tắc tơ động cơ được hiển thị trong Hình 3.5 cho thấy
các lỗi trong khu vực này sẽ khiến điện áp của người dùng cuối bị giảm giảm xuống dưới
0,5 pu. Công tắc tơ động cơ có độ võng điện áp tối thiểu khả năng truyền qua 0,5 pu sẽ bị
ngắt khi xảy ra sự cố gây sụt áp với thời gian kéo dài hơn 1 chu kỳ trong vòng khu vực dễ bị
tổn thương. Tuy nhiên, các lỗi ngoài khu vực này sẽ không làm cho điện áp giảm xuống

dưới 0,5 pu. Thiết bị càng ít nhạy cảm, diện tích dễ bị tổn thương sẽ càng nhỏ.


3.2.3. Đánh giá hiệu suất độ võng truyền tải
Hiệu suất sụt áp cho một cơ sở khách hàng nhất định sẽ phụ thuộc vào liệu
khách hàng được cung cấp từ hệ thống truyền tải hay từ hệ thống phân phối.
Đối với khách hàng được cung cấp từ đường truyền tải hệ thống, hiệu suất sụt
áp sẽ chỉ phụ thuộc vào đường truyền tải bị sự cố. Mặt khác, đối với một
khách hàng được cung cấp từ hệ thống phân phối, hiệu suất sụt áp sẽ phụ
thuộc vào hiệu suất sự cố trên cả hệ thống truyền tải và phân phối.
Sự cố đường truyền và việc mở lớp bảo vệ sau đó thiết bị hiếm khi gây gián
đoạn cho bất kỳ khách hàng nào vì bản chất kết nối của hầu hết các mạng
truyền tải hiện đại. Tuy nhiên, những sự cố này gây ra hiện tượng sụt áp. Tùy
thuộc vào thiết bị nhạy cảm, thiết bị có thể bị hỏng, dẫn đến tổn thất tài chính.
Khả năng ước tính độ trễ điện áp dự kiến ở mức do đó vị trí của người dùng
cuối là rất quan trọng.


3.2.3. Đánh giá hiệu suất độ võng truyền tải
Vùng dễ bị tổn thương mơ tả tất cả các vị trí sự cố có thể làm
cho thiết bị hoạt động sai. Các loại sự cố cũng phải được xem
xét trong phân tích này. Các sự cố một đường dây nối đất sẽ
không dẫn đến độ sụt điện áp tương tự ở thiết bị của khách
hàng giống như sự cố ba pha. Các đặc tính của thiết bị sử dụng
cuối cũng phụ thuộc vào cách thức điện áp được thay đổi bởi
các kết nối máy biến áp và cách thiết bị được kết nối, tức là
pha-đất hoặc pha-pha. Bảng 3.1 tóm tắt điện áp tại máy biến áp
thứ cấp của khách hàng cho một lần lỗi dây nối đất ở sơ cấp.

3.2.3. Đánh giá hiệu suất độ võng truyền tải

• Bảng 3.1. Sự cố 1 pha chạm đất phía sơ cấp


3.2.3. Đánh giá hiệu suất độ võng truyền tải

Các mối quan hệ trong Bảng 3.1 minh họa thực tế rằng sự cố 1 pha chạm đất của
máy biến áp đấu nối đất delta-wye không dẫn đến điện áp bằng 0 trên bất kỳ pha nối đất
hoặc điện áp pha-pha trên phần thứ cấp của máy biến áp. Các Độ lớn của điện áp thứ
cấp thấp nhất phụ thuộc vào cách thiết bị được kết nối:
- Thiết bị được kết nối đường dây sẽ có điện áp tối thiểu là 33%.
- Thiết bị được kết nối từ đường dây đến trung tính sẽ gặp phải mức tối thiểu
điện áp 58%.
Điều này thể hiện tầm quan trọng của tổ đấu dây máy biến áp và các kết nối thiết bị
trong việc xác định điện áp thực tế thiết bị sẽ gặp phải khi có sự cố trên hệ thống cung
cấp.
Math Bollen16 đã phát triển khái niệm về các “loại” độ võng điện áp để mơ tả các
đặc tính độ võng điện áp khác nhau có thể được trải nghiệm ở cấp độ người dùng cuối
đối với các tình trạng sự cố và cấu hình hệ thống khác nhau. Năm loại thường gặp được
minh họa trong hình 3.8. Những loại lỗi này có thể được sử dụng để tóm tắt một cách
thuận tiện hiệu suất dự kiến tại địa điểm của khách hàng đối với các loại sự cố khác
nhau.


3.2.3. Đánh giá hiệu suất độ võng truyền tải

• Hình 3.8. Các loại sụt áp thiết bị do các loại sự cố
khác nhau và tổ đấu dây máy biến áp