nghiên cứu hệ thống bảo vệ chống mất điện trên diện rộng, áp dụng và đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế sự cố mất điện trên lưới điện thành phố vĩnh yên – tỉnh vĩnh phúc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-----

-----

TRẦN VĂN THIỆN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG MẤT ĐIỆN
TRÊN DIỆN RỘNG, ÁP DỤNG VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI
PHÁP NHẰM HẠN CHẾ SỰ CỐ MẤT ĐIỆN TRÊN LƯỚI
ĐIỆN THÀNH PHỐ VĨNH YÊN – TỈNH VĨNH PHÚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-----

-----

TRẦN VĂN THIỆN

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG MẤT ĐIỆN
TRÊN DIỆN RỘNG, ÁP DỤNG VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI
PHÁP NHẰM HẠN CHẾ SỰ CỐ MẤT ĐIỆN TRÊN LƯỚI
ĐIỆN THÀNH PHỐ VĨNH YÊN – TỈNH VĨNH PHÚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGHÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
MÃ SỐ: 60.52.02.02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG

HÀ NỘI, 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trình bày trong bản luận văn này là trung thực và chưa được công bố
trong bất kỳ công trình khoa học nào trước đó và các thông tin trích dẫn trong bản
luận văn của tôi đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Vĩnh phúc, ngày 18 tháng 10 năm 2014
Tác giả luận văn

Trần Văn Thiện

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 1

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo TS. Nguyễn Xuân
Trường đã hướng dẫn tận tình, chỉ bảo cặn kẽ để tôi hoàn thành đề tài luận văn này.
Chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện, Khoa Cơ – Điện
Trường đại học nông nghiệp Hà Nội, các thầy giáo bộ môn hệ thống điện Trường
đại học Điện Lực Hà Nội,
Xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp, ban giám Hiệu
Trường cao đẳng nghề Việt – Đức Vĩnh phúc, ban Giám đốc và cán bộ chi nhánh
điện Thành phố Vĩnh Yên – Tỉnh Vĩnh Phúc đã tạo điều kiện và giúp đỡ để tôi hoàn
thành đề tài luận văn này.
Vĩnh phúc, ngày 18 tháng 10 năm 2014
Tác giả luận văn

Trần Văn Thiện

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 2


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 0
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 2
MỤC LỤC.............................................................................................................. 3
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................... 7
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ 10
THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT ........................................................... 11
PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................. 13

1.

Lý do thực hiện đề tài ................................................................................... 13

2.

Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu .............................................................. 14

3.

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 14

4.

Cấu trúc luận văn .......................................................................................... 14

CHƯƠNG 1 ......................................................................................................... 15
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH NHỮNG NGUYÊN NHÂN
GÂY RA SỰ CỐ MẤT ĐIỆN TRÊN DIỆN RỘNG .......................................... 15
1.1

1.2

1.3

Một số sự cố mất điện trên diện rộng điện hình ....................................... 15
1.1.1

Một số sự cố trên thế giới ................................................................. 15

1.1.2

Một số sự cố ở Việt Nam .................................................................. 22

1.1.3

Nhận xét ........................................................................................... 24

Dấu hiệu và cơ chế khi xảy ra sự cố ........................................................... 24
1.2.1

Các hiện tượng trước khi kích động xảy ra........................................ 24

1.2.2

Các hiện tượng khi kích động xảy ra................................................. 25

1.2.3

Các cơ chế xảy ra sự cố mất điện trên diện rộng ............................... 25

Các nguyên nhân chính gây ra sự cố mất điện trên diện rộng............... 28
1.3.1

Quy hoạch và thiết kế ....................................................................... 28

1.3.2

Hệ thống điều khiển và bảo vệ .......................................................... 28

1.3.3

Vận hành hệ thống điện .................................................................... 31

1.3.4

Công tác bảo trì bảo dưỡng ............................................................... 32

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 3


1.4

Kết luận ........................................................................................................... 33

CHƯƠNG 2 ......................................................................................................... 34
PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG
HÓA KHI XẢY RA SỰ CỐ MẤT ĐIỆN TRÊN DIỆN RỘNG ........................ 34
2.1

Hệ thống điều khiển và bảo vệ rơle hệ thống điện ................................... 34
2.1.1

Một số quan điểm khi thiết kế rơle bảo vệ hệ thống điện .................. 34

2.1.2

Các quy tắc cơ bản khi thiết kế và lựa chọn rơle bảo vệ .................... 37

2.1.3

Các yêu cầu cơ bản đối với rơle bảo vệ ............................................. 37

2.1.4

Một số tác động ngoài mong muốn của hệ thống bảo vệ ................... 40

2.1.5 Các loại bảo vệ nhiều khả năng tham gia vào các sự cố mất điện trên
diện rộng ....................................................................................................... 41
2.2

Nhiệm vụ bảo vệ của rơle ............................................................................. 41

2.3

Sự hoạt động của bảo vệ rơle khi có dao động điện ................................. 42

2.4

2.3.1

Sự làm viêc của bảo vệ khoảng cách ................................................. 42

2.3.2

Nhớ điện áp phân cực ....................................................................... 53

2.3.3

Sai số phép đo véctơ do sự biến động tần số ..................................... 54

2.3.4

Bảo vệ quá dòng pha cắt nhanh......................................................... 56

Sự làm việc của bảo vệ rơle máy phát điện ............................................... 56

CHƯƠNG 3 ......................................................................................................... 60
NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG HỆ THỐNG
BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NHẰM PHÒNG CHỐNG, NGĂN CHẶN VÀ
GIẢM THIỂU KHẢ NĂNG MẤT ĐIỆN TRÊN DIỆN RỘNG ........................ 60
3.1

Các giải pháp tăng cường hệ thống bảo vệ và tự động hóa .................... 60
3.1.1

Các biện pháp chống mất ổn định điện áp ......................................... 60

3.1.2

Các biện pháp chống mất ổn định góc pha ........................................ 61

3.1.3

Các biện pháp chống quá tải ............................................................. 61

3.1.4

Các biện pháp chống mất ổn định tần số ........................................... 62

3.1.5 Một số giải pháp ngăn chặn và giảm thiểu sự cố hiệu ứng dây truyền
trong hệ thống điện ....................................................................................... 64
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 4


3.2
Một số giải pháp bảo vệ thường dùng để ngăn ngừa và giảm thiểu sự cố
mất điện trên diện rộng.............................................................................................. 65

3.3

3.2.1

Các biện pháp phát hiện dao động điện ............................................ 65

3.2.2

Hệ thống điều khiển giám sát FACTS ............................................... 73

3.2.3

Phần mềm mô phỏng hệ thống điện PowerWorld Simulator 17 ........ 77

Kết luận ........................................................................................................... 79

CHƯƠNG 4 ......................................................................................................... 81

ÁP DỤNG VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM NGĂN CHẶN VÀ
GIẢM THIỂU SỰ CỐ MẤT ĐIỆN TRÊN DIỆN RỘNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN
THÀNH PHỐ VĨNH YÊN – TỈNH VĨNH PHÚC ............................................. 81
4.1

Tổng quan hệ thống truyền tải điện TP Vĩnh Yên ................................... 81
4.1.1

Khả năng liên kết lưới điện TP Vĩnh Yên với lưới điện khu vực trên

phương diện phòng chống sự cố mất điện trên diện rộng. .............................. 83

4.2

4.1.2

Một số sự cố điện hình ...................................................................... 84

4.1.3

Một số hạn chế trong công tác quy hoạch, thiết kế và vận hành ........ 86

Mô phỏng phối hợp bảo vệ rơle khoảng cách trên lộ 172, 173 lưới điện

TP Vĩnh Yên bằng phần mềm Powerworld Simulator 17 .................................... 87

4.3

4.2.1

Sơ đồ lưới điện 110kV TP Vĩnh Yên trên PowerWorld Simulator 17 87

4.2.2

Bài toán phối hợp bảo vệ khoảng cách trên lộ 172, 173 .................... 90

4.2.3

Một số kịch bản sự cố trên lộ 172, 173 lưới điện TP Vĩnh Yên ......... 94

4.2.4

Kết quả mô phỏng ............................................................................ 95

4.2.5

Kết luận .......................................................................................... 105

Đề xuất một số giải pháp nhằm ngăn chặn, giảm thiểu sự cố mât điện

trên diện rộng đối với lưới điện TP Vĩnh Yên ...................................................... 106

4.4

4.3.1

Biện pháp trong giai đoạn thiết kế, qui hoạch. ................................ 107

4.3.2

Biện pháp trong công tác bảo dưỡng, bảo trì ................................... 109

4.3.3

Biện pháp trong vận hành HTĐ ...................................................... 109

4.3.4

Biện pháp điều khiển và giám sát sự cố .......................................... 110

Kết luận ......................................................................................................... 111

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 5


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 112
1.

Kết luận ......................................................................................................... 112

2.

Kiến nghị ....................................................................................................... 113

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ ................. 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 116
PHỤ LỤC I ................................................................................................................ 121
PHỤ LỤC II ............................................................................................................... 123

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 6


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1- 1: Sự cố ngày 30/7/2012 và dẫn đến mất điện .......................................... 16
2 ngày 30, 31/7/2012(vùng mất điện màu đen) ..................................... 16
Hình 1- 2: Dao động tần số trên HTĐ Ấn Độ tại Mumbai và Kanpur .................... 17
Hình 1- 3: Dao động công suất tác dụng trong hệ thống điện Đan Mạch ............... 18
Hình 1- 4: Tần số dao động ở Bắc Ý tại Piossasco, S. Rocco và Musignano ......... 18
trạm biến áp cao áp từ 03:25:12 đến 03:26:12 ...................................... 18
Hình 1- 5: Nguyên nhân dẫn đến sự cố tan rã HTĐ Mỹ và Canada ....................... 21
Hình 1- 6: Sự cố đương dây Di Linh – Tân Định tại trạm Di Linh ........................ 23
Hình 1- 7: Cơ chế chung sự cố mất điện trên diện rộng (tan rã HTĐ) .................... 26
Hình 1- 8: Nguyên nhân gây sự cố mất điện trên diện rộng (tan rã HTĐ) .............. 27
Hình 1- 9: Vùng nguy cơ ...................................................................................... 31
Hình 2- 1: Các bộ phận chính của hệ thống bảo vệ rơle......................................... 34
Hình 2- 2: Sơ đồ phân bố các vùng tác động của BVRL ....................................... 38
Hình 2- 3: Đặc tính nhiều cấp của BVKC ............................................................. 43
Hình 2- 4: Bảo vệ khoảng cách trong mạng hở có nguồn cấp từ hai phía .............. 43
Sơ đồ mạng được bảo vệ, b) Đặc tính bảo vệ nhiều cấp........................ 43
Hình 2- 5: Hệ thống điện đơn giản hai nguồn ........................................................ 44
Hình 2- 6: Đường dịch chuyển quỹ tích của dao động khi

.................. 45

Hình 2- 7: Đường dịch chuyển quỹ tích của dao động trường hợp tổng quát ......... 45

Hình 2- 8: Vùng 1 bảo vệ khoảng cách tác động khi ............................................. 46
Zapp rơi vào vùng đặc tuyến của nó ..................................................... 46
Hình 2- 9: Biểu diễn trong mặt phẳng phức tổng trở ............................................. 47
a)Tổng trở đầu cực rơle; b) đường dây được bảo vệ ........................... 47
Hình 2- 10: Đặc tính khởi động của rơle tổng trở trong mặt phẳng phức ............... 48
Hình 2- 11: Ảnh hưởng của điện trở quá độ đến sự làm việc của role tổng trở ...... 49
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 7


Hình 2- 12: Ảnh hưởng của hệ số phân bố dòng

............................................... 50

đến sự làm việc của role tổng trở đặt tại trạm A. a) KI < 1, b) KI > 1 ... 50
Hình 2- 13: Ảnh hưởng của máy biến áp có tổ nối dây Y/∆ .................................. 51
đến sự làm việc của rơle tổng trở........................................................ 51
Hình 2- 14: Sự lấn vùng của phụ tải đối với vùng 3 .............................................. 53
Hình 2- 15: Thông số phân cực trượt khỏi điện áp đầu vào ................................... 54
Hình 2- 16: Mất kích từ máy phát điện .................................................................. 58
Hình 3- 1: Sự suy giảm tần số theo thời gian ứng với những ................................. 63
mức thiếu hụt khác nhau của công suất tác dụng trong hệ thống .......... 63
Hình 3- 2: Phát hiện dao động điện bằng cách tính toán liên tục tổng trở .............. 67
Hình 3- 3: Sơ đồ véctơ của hệ thống hai nguồn ..................................................... 68
Hình 3- 4: Vcosφ là hình chiếu của Vs trên I ............................................................ 68
Hình 3- 5: Ảnh hưởng của tổng trở nguồn ............................................................. 70
Và đường dây đối với chức năng PSB .................................................. 70
Hình 3- 6: Phương thức hai đường chắn ................................................................ 71
Hình 3- 7: Các góc pha của 2 nguồn đẳng trị trong chế ......................................... 72

độ dao động điện không ổn định .......................................................... 72
Hình 3- 8: Nguyên lý cấu tạo của TCPAR ............................................................ 75
Hình 3- 9: Nguyên lý cấu tạo của UPFC ............................................................... 76
Hình 3- 10: TCVR loại dựa trên đầu phân áp ........................................................ 76
và loại đưa thêm điện áp vào đường dây ............................................ 76
Hình 4- 1: Sơ đồ lưới điện 110kV TP Vĩnh yên[9] ................................................. 82
Hình 4- 5: Công suất tác dụng khi sự cố................................................................ 96
Hình 4- 7: Dao động dòng điện khi sự cố .............................................................. 97
Hình 4- 9: Dòng điện trên lộ 172 khi sự cố ........................................................... 99
Hình 4- 11: Dòng điện trên lộ 172 khi sự cố tại Load 1 ....................................... 100
Hình 4- 12: Vùng không được bảo vệ của BVKC ............................................... 100

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 8


Hình 4- 13: Dòng điện trên lộ 172 khi sự cố ....................................................... 101
Hình 4- 14: Dao động tần số trên Sytem 1 khi sự cốError! Bookmark not defined.
Hình 4- 15: Vùng 1, sự cố tại 60% đại lượng đường dây ..................................... 101
Hình 4- 16: So sánh dao động dòng điện trên lộ 172 và lộ 173 ............................ 103
Hình 4- 17: So sánh dao động công suất tác dụng trên lộ 172 và lộ 173 .............. 103
Hình 4- 18: So sánh dao động tần số tại Sytem2 và Sytem 3 ............................... 103
Hình 4- 19: Điện áp tại Sytem 2 và Sytem 3 khi lộ 172 sự cố.............................. 104

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1- 1: Sự cố ngày 2 tháng 7 năm 1996 Miền tầy nước Mỹ ............................. 20
Bảng 4- 1: Thông số trạm biến áp 220kV, 110kV TP Vĩnh yên năm 2013[9] ......... 83
Bảng 4- 2: Thông số đường dây 220kV, 110kV TP Vĩnh Yên năm 2013[9] . ......... 83
Bảng 4- 3: Thống kê sự cố lưới điện TP Vĩnh Yên năm 2009 [9]............................ 85
Bảng 4- 4: Thống kê sự cố lưới điện TP Vĩnh Yên năm 2013 [9]............................ 86
Bảng 4- 5: Thông số nguồn cấp của HTĐ TP Vĩnh Yên ........................................ 90
Bảng 4- 6: Thông số MBA của HTĐ TP Vĩnh Yên ............................................... 89
Bảng 4- 7: Thông số nút của HTĐ TP Vĩnh Yên ................................................... 89
Bảng 4- 8: Thông số nhánh của HTĐ TP Vĩnh Yên .............................................. 88
Bảng 4- 9: Thông số cài đặt rơle BVKC REL511 trên lộ 172 ................................ 90
Bảng 4- 11: Thông số cài đặt rơle BVKC QZLIN1 trên lộ 172.............................. 93
Bảng 4- 13: Bảo vệ khoảng cách làm việc, sự cố tại 60% , Vùng 1 ....................... 97
Bảng 4- 14: Thời gian và vùng tác động của BVKC, sự cố tại 90% ....................... 98
Bảng 4- 15: Thời gian, vùng tác động BVKC, sự cố 150%.................................... 99
Bảng 4- 16: Thời gian và vùng tác động, sự cố tại 60% đại lượng đường dây...... 101
Bảng 4- 17: Bảo vệ vùng 1 tác động .................................................................... 104

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 10


THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT

AVR

Bộ tự động điều chỉnh điện áp

BVKC

Bảo vệ khoảng cách

EDF

Công ty điện lực pháp

EVN

Tập đoàn điên lực Việt Nam

HTĐ

Hệ thống điện

HVDC

Đường dây tải điện một chiều

IEEE

Viện kỹ thuật điện tử Mỹ

KĐĐC

Khởi động động cơ

MPĐ

Máy phát điện

MEL

Bộ hạn chế kích thích cực tiểu

MBA

Máy biến áp

Mho

Rơle Tổng trở

TCSC

Thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor

TBA

Trạm biến áp

TCVR

Bộ điều chỉnh điện áp bằng Thyristor

TP

Thành phố

ULTC

Bộ phận điều chỉnh điện áp dưới tải

UPFC

Thiết bị điều khiển dòng công suất hợp nhất

OEL

Bộ giới hạn kích từ máy phát điện

OST

Cắt khi mất đồng bộ

PSB

Khóa khi có dao động điện

Pu

Đơn vị tương đối

PSS

Bộ ổn định công suất

REC

Máy cắt tự động đóng lại – Recloser

FACTS

Hệ thống điện truyền tải xoay chiều linh hoạt

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 11


SCV

Thiết bị bù công suất phản kháng tĩnh

SCADA

Hệ thống điều khiển và giám sát thu thập dữ liệu

STATCOM Máy bù đồng bộ
WSCC

Hội đồng điều phối điện miền tây nước Mỹ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 12


PHẦN MỞ ĐẦU

1. Lý do thực hiện đề tài
Trong đời sống ngày này, điện năng có vai trò hết sức quan trọng, có mặt hầu
như khắp mọi nơi, trong tất cả mọi lĩnh vực, ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới, nhu cầu sử dụng điện năng tăng cao về cả
công suất và quy mô lãnh thổ đòi hỏi các hệ thống điện không ngừng mở rộng đồng
thời phải đảm bảo các yêu cầu về chất lượng, cung cấp và an toàn trong quá trình
vận hành. Trong bất cứ một hệ thống điện nào cũng luôn luôn tồn tại một mối đe
dọa đưa hệ thống đến các chế độ làm việc không bình thường và có thể là tan rã
HTĐ. Các mối đe dọa đó là những hỏng hóc, lỗi của các thiết bị trên hệ thống dẫn
đến sự tác động sai, ngừng làm việc theo dây chuyền của các phần tử quan trọng
trong hệ thống làm mất điện trên phạm vi rộng được gọi là sự cố mất điện trên diện
rộng. Là sự kiện có xác suất thấp, hiếm khi xảy ra nhưng hậu quả của lại vô cùng
nghiêm trọng và là loại sự cố tồi tệ nhất đối với bất cứ hệ thống điện nào bởi vì nó
ảnh hưởng rất lớn về mặt an ninh và kinh tế, xã hội. Sự cố mất điện trên diện rộng
xảy ra với rất nhiều cơ chế và nguyên nhân phức tạp, khác nhau.
Nhưng một trong những cơ chế và nguyên nhân đó là do lỗi của hệ thống
thiết bị bảo vệ tác động cắt làm mất các thiết bị quan trọng trong HTĐ như: đường
dây, tổ máy máy phát điện... Sự cố mất điện trên diện rộng phụ thuộc rất nhiều vào
các yếu tố như: Công tác quy hoạch thiết kế, quản lý vận hành và sự làm việc ổn
định của hệ thống bảo vệ có trong HTĐ. Theo nhật ký vận hành thì hệ thống bảo vệ
là một trong những tác nhân chính gây ra các sự cố mất điện trên diện rộng. Ví dụ
như: tại Mỹ 70%, Ấn Độ 82%, Việt Nam 50% các kích động lớn có sự tham gia của
hệ thống bảo vệ[2]. Chính vì vậy, việc nghiên cứu hệ thống bảo vệ rơle và điều khiển
bảo vệ là một trong những vấn đề quan trọng giúp ích cho công việc kiểm tra, đánh
giá hệ thống bảo vệ rơle được tin cậy hơn trong quá trình làm việc. Từ đó góp phần
vào sự vận hành ổn định và ngăn chặn, giảm thiểu sự cố mất điện trên diện rộng đối
với các hệ thống điện. Qua sự nhìn nhận, những đánh giá và phân tích ở trên, Tôi
tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu hệ thống bảo vệ chống mất điện trên
diện rộng, áp dụng đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế sự cố mất điện trên

lưới điện Thành phố Vĩnh Yên - Tỉnh Vĩnh Phúc”.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 13


2. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn tập trung vào nghiên cứu các sự cố mất điện
trên diện rộng điển hình trên thế giới bắt nguồn từ lỗi của các thiết bị điều khiển
giám sát và bảo vệ, các bài học kinh nghiệm đã được tổng hợp qua các sự cố. Cùng
với đó, tiến hành tìm hiểu những nguyên nhân chính, cơ chế xảy ra sự cố và tìm
hiểu phân tích sự làm việc của các thiết bị bảo vệ trên phương diện chống mất điện
trên diện rộng. Từ đó, tiến hành áp dụng mô phỏng phối hợp bảo vệ khoảng cách và
đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu và ngăn chặn sự cố mất điện trên diện rộng
trên HTĐ TP Vĩnh Yên – Tỉnh Vĩnh Phúc.

3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu tài liệu tham khảo chuyên ngành, nghiên cứu các sự
cố tan rã hệ thống trên thế giới và các bài học kinh nghiệm từ các sự cố trên thế giới
đã được tổng hợp. Phương pháp mô phỏng thực nghiệm: Ứng dụng phần mềm
Powerworld Simulator để tính toán và mô phỏng sự làm việc tin cậy của hệ thống
bảo vệ rơle (bảo vệ khoảng cách). Qua đó, có thể kiểm tra, đánh giá hệ thống bảo vệ
hiện hành và đề xuất một số giải pháp nhằm ngăn chặn và giảm thiểu sự cố mất điện
trên lưới điện TP Vĩnh Yên – Tỉnh Vĩnh Phúc.

4. Cấu trúc luận văn
Tên đề tài “Nghiên cứu hệ thống bảo vệ chống mất điện trên diện rộng, áp
dụng đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế sự cố mất điện trên lưới điện
Thành phố Vĩnh Yên - Tỉnh Vĩnh Phúc”

Nội dung chính của luận văn gồm các phần sau:
-

Phần mở đầu;

- Chương 1: Nghiên cứu tổng quan và phân tích những nguyên nhân gây ra sự
cố mất điện trên diện rộng;
- Chương 2: Phân tích sự làm việc của hệ thống bảo vệ và tự động hóa khi xảy
ra các sự cố mất điện trên diện rộng;
- Chương 3: Nghiên cứu các giải pháp tăng cường hệ thống bảo vệ và tự động
hóa nhằm phòng chống, ngăn chặn và giảm thiểu khả năng mất điện trên diên rộng;
-

Chương 4: Áp dụng và đề xuất một số giải pháp nhằm ngăn chặn và giảm

thiểu sự cố mất điện trên diện rộng trên lưới điện TP Vĩnh Yên;
-

Kết luận và kiến nghị.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 14


CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH NHỮNG NGUYÊN
NHÂN GÂY RA SỰ CỐ MẤT ĐIỆN TRÊN DIỆN RỘNG

1.1 Một số sự cố mất điện trên diện rộng điện hình

Trong những năm vừa qua trên khắp thế giới đã xảy ra nhiều sự cố mất điện
trên diện rộng, tuy nó hiếm khi xảy ra nhưng khi xảy ra thì hậu quả lại vô cùng
nguy hiểm.. nó bắt nguồn từ nhiều hiện tượng, nguyên nhân phức tạp khác nhau
trong khoảng thời gian, địa lý và từng hệ thống điện. Sự cố mất điện trên diện rộng
xảy ra không loại trừ một hệ thống điện nào từ hiện đại đến đơn giản, từ các nước
phát triển như Mỹ, Nhật Bản, Tây Âu…. đến các nước đang phát triển như Việt
Nam, Inđônêxia, Philippinse...đều tiềm ẩn mối đe dọa đối diện với sự cố loại này.
Sau đây, chúng ta tiến hành phân tích một số sự cố mất điện trên diện rộng lớn đã
xảy ra với các hệ thống điện trên thế giới.
1.1.1 Một số sự cố trên thế giới
-

Sự cố tan rã HTĐ ngày 19/12/1978 tại Pháp: Từ 7 giờ đến 8 giờ phụ tải tăng

nhanh đến 4600MW vượt mức bình thường là 1600MW, trong lúc HTĐ đang phải
nhập khẩu điện năng từ các nước bên cạnh. Điều này khiến điện áp giảm mạnh
trong khoảng thời gian từ 8 giờ 5 phút đến 8 giờ 10 phút, các nhân viên vận hành đã
khóa bộ tự động điều áp dưới tải của các MBA trên lưới cao áp (EHV/HV). Sau đó
khiến điện áp trên lưới truyền tải giảm từ 400kV xuống còn khoảng 342kV-374kV,
dòng tăng lên khiến bảo vệ quá dòng tác động cắt thêm một số đường dây quan
trọng. Tổng hợp các yếu tố trên dẫn đến sự cố (tan rã HTĐ) mất điện trên diện rộng.
Hậu quả là tổng năng lượng không truyền tải được là 100GW, lượng tải bị cắt là
29GW và thiệt hại dự tính khoảng 200-300 triệu đôla [13-16].
- Sự cố mất điện trên diện rộng tại Tôkyô – Nhật Bản ngày 23/07/1987. Hiện
tượng bắt đầu là do tải tăng cao đột biến vào thời gian buổi trưa, tăng lên khoảng
1%/phút (400MW/phút). Trung tâm điều độ đã đóng hết các tụ bù, nhưng điện áp
vẫn giảm thấp nhanh chóng trên hệ thống truyền tải 500kV, kết quả là hệ thống bảo
vệ rơle tác động ngắt một số thiết bị quan trọng trên hệ thống và sa thải 8000MW.
Nguyên nhân chính của sự cố này là do dự báo phụ tải không chính xác[13,15-16].
- Sự cố tan rã trên HTĐ Hy Lạp ngày 12/07/2004 với hai tổ máy. Trong khi

đang cắt ra để tiến hành bảo dưỡng 4 đường dây và tổ máy 125MW, tổ máy
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 15


300MW. Kết hợp với hệ thống mang tải nặng hơn bình thường do nhiệt độ cao,
khiến cho HTĐ rất gần với giới hạn ổn định. Khoảng 12 giờ 30 phút điện áp giảm
xuống 90% giá trị danh định, để khắc phục sự cố này các nhân viên vận hành đã
phải cắt lượng phụ tải 80MW nhưng khi đó phụ tải trong toàn hệ thống vẫn tiếp tục
tăng, làm cho điện áp tiếp tục giảm mạnh. Đến lúc 12 giờ 37 phút thêm một tổ máy
bị cắt ra, 2 phút sau hệ thống bị tách ra bảo vệ đường dây tác động, phần HTĐ còn
lại bị tách khỏi vùng phía nam. Cuối cùng làm tan ra HTĐ ở Athens và Peloponnes,
với tổng lượng tải bị mất khoảng 9GW. Nguyên nhân của sự kiện thứ 2 trước khi
sụp đổ là do tác động hợp thức của bảo vệ [17-19].
- Sự cố trên HTĐ Phần Lan 08/1992, các nhân viên vận hành đã để HTĐ vận
hành rất gần với giới hạn an ninh cho phép, trong khi đó lượng nhập khẩu từ Thụy
Điển khá lớn, vì vậy ở vùng Miền Nam của Phần Lan chỉ có 03 tổ máy được nối
trực tiếp với hệ thống truyền tải 400kV. Trong hoàn cảnh như vậy, theo yêu cầu cắt
một đường dây truyền tải 400kV để bảo dưỡng, kết hợp với sự cố mất một tổ máy
735MW đã làm công suất phản kháng và điện áp trên lưới giảm từ 400kV xuống
còn 344kV. Sụp đổ điện áp và sự cố mất điện trên diện rộng được hiện hữu trên lưới
điện Phần Lan. Các nhà chuyên môn đã quyết định khôi phục bằng cách khởi động
các nhà máy dùng tubin khí và đồng thời sa thải một lượng phụ tải đủ lớn [17].
-

Sự cố tại Ấn Độ ngày 30,31/07/2012: Sự cố bắt đầu lúc 02:33:11,9, ngày

30/7/2012. Hình 1-2 cho thấy rõ sự dao động về tần số và sự mất đồng bộ trên hệ
thống điện. Tần số hệ thống tại Kampur sau 4 giây bắt đầu dao động và sụt giảm

nhẹ. Sự cố chính thức nguy hiểm bắt đầu từ giây thứ 4 đến giây thứ 16. Tần số giảm
nhanh từ 50Hz tụt mạnh xuống còn 42 Hz trong vòng 12 giây. Dẫn đến sụp đổ điện
áp và tan ra hệ thống. Hậu quả, khoảng hơn 600 triệu dân bị ảnh hưởng trong 2
ngày liên tiếp. Khoảng 300 chuyến tàu lửa bị hoãn. Nguyên nhân sự cố bắt nguồn từ
lỗi công tác dự báo và theo dõi phụ tải, dẫn đến hệ thống lưới điện bị quá tải.

Hình 1- 1: Sự cố xảy ra ngày 30/7/2012 và dẫn đến mất điện 2 ngày 30, 31/7/2012
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 16


Hình 1- 2: Dao động tần số trên HTĐ Ấn Độ tại Mumbai và Kanpur

-

Sự cố tan rã tại Thủy Điển và Đan Mạch ngày 23/09/3003: Trước khi xảy ra

sự cố tất cả các điều kiện vận hành đều nằm trong giới hạn cho phép. Tổng lượng
tải của Thụy Điển vào khoảng 15000MW, và không quá nặng tải. Hai đường dây
400kV trong vùng sự cố đã được cắt ra để bảo dưỡng định kỳ, một đường dây
HVDC khác nối với Đức cũng bị cắt ra cho mục đích bảo dưỡng. Bắt đầu từ 12:30,
tổ máy 3 của nhà máy điện hạt nhân Oskarshamn bị sự cố phải giảm công suất từ
1250MW xuống 800MW và sự cố trong hệ thống bơm cấp nước. Nhân viên nhà
máy đã không thể khắc phục được sự cố này và dẫn đến tổ máy 3 bị cắt ra làm mất
hoàn toàn 1250MW. Sự cố này lẽ ra được coi là bình thường và thỏa mãn tiêu
chuẩn an ninh N-1, bởi lượng công suất dự phòng nóng và khả năng mang tải của
các đường dây vẫn thỏa mãn tiêu chuẩn an ninh kể trên.
Tuy nhiên, sau quá trình quá độ bình thường, các hệ thống tự động đã khởi
động để lấy công suất dự phòng từ các nhà máy thủy điện từ Na Uy, bắc Thụy Điển

và Phần Lan, người ta tin rằng điều này sẽ làm HTĐ trở lên ổn định trong vòng
khoảng 1 phút. Tuy nhiên điện áp ở vùng phía nam đã giảm khoảng 5kV, tần số ổn
định trong giới hạn cho phép là 49,90Hz. Lượng công suất chạy trên các đường dây
nằm trong giới hạn cho phép, tuy nhiên lượng công suất chạy từ phía nam-tây nam
đã tăng lên. Vào lúc 12 giờ 35 phút đã xảy ra một sự cố thanh góp kép ở trạm
400kV Horred phía tây Thụy Điển đã làm mất 1,8GW từ nhà máy điện hạt nhân
Ringhals, hai đường dây nối bắc-nam cũng bị cắt ra, đến 12 giờ 37 phút vùng phía
đông đã trở lên quá tải dẫn đến sự sụp đổ điện áp, vùng phía nam (Nam Thụy Điển
và Tây Nam của Đan Mạch) bị tách rời. Lúc này, sự thiếu hụt công suất dẫn đến sự
sụp đổ cả tần số và điện áp và dẫn đến tan rã hệ thống điện. Tổng lượng tải bị cắt
vào khoảng 6,3 GW và mất hơn 6 giờ để khôi phục HTĐ[15,19-20].

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 17


Hình 1- 3: Dao động công suất tác dụng trong hệ thống điện Đan Mạch

- Sự cố tan rã HTĐ tại Italy, ngày 28/09/2003. vào lúc 3 giờ sáng, lượng công
suất nhập khẩu là 6,9 GW, nhiều hơn 300 MW so với định mức. Lúc 03h 01phút 42
giây, có một sự cố xảy ra trên được dây 380kV mang tải nặng từ Mettlen -Lavorgo
trong HTĐ Thụy Sỹ, gần với biên giới của Italy. Các kỹ sư vận hành đã cố gắng
đóng lặp lại được đường dây một cách tự động và bằng tay nhưng không thành công
do sự sai lệch lớn về góc pha điện áp giữa hai cực của máy cắt điện. Việc này đã
làm đường dây truyền tải 400 kV Sils - Soazza từ Thụy Sỹ đến Italy bị quá tải
110%. Và sự dao động công suất này không làm ảnh hưởng đến tiêu chuẩn an ninh
N-1 của HTĐ Italy nên các nhà vận hành HTĐ Italy (GRTN) đã không nhận thức
được sự nguy hiểm đang xảy ra ở HTĐ Thụy Sỹ và đã không tiến hành bất cứ hành
động phòng ngừa nào.

Hình 1- 4: Tần số dao động ở Bắc Ý tại Piossasco, S. Rocco và Musignano
trạm biến áp cao áp từ 03:25:12 đến 03:26:12

Vào lúc 03h 11phút, các nhà vận hành HTĐ Thụy Sỹ (ETRANS) đã yêu cầu
GRTN giảm lượng công suất nhập khẩu xuống để giảm lượng quá tải trong HTĐ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 18


Thụy Sỹ để đưa HTĐ trở lại chế độ vận hành an toàn hơn. Tuy nhiên sự phối hợp
thiếu đồng bộ và chính xác giữa ETRANS và GRTN, đã dẫn đến việc ETRANS đưa
ra một hành động gây tranh cãi là cắt đường dây Sils – Soazza do quá tải lúc 03h 25
phút 21giây. Ngay lập tức, một đường dây 220 kV bên trong lãnh thổ Thụy Sỹ đã bị
quá tải và bị cắt ra làm mất một lượng tải truyền sang Italy là 740MW. Sau sự cố
này, các đường dây nhập khẩu điện từ các nước khác như Pháp, Thụy Sỹ, Áo,
Slovenia đến Italy đã bị quá tải và lần lượt bị cắt ra. Kết quả là HTĐ Italy đã bị mất
điện hoàn toàn, tổng lượng tải bị cắt là 27 GW, thiệt hại về kinh tế là hàng chục tỉ
đôla. Đây được coi là sự cố lớn nhất trong lịch sử ngành điện lực Italy. Nguyên
nhân chính của sự cố tan rã HTĐ là do việc cài đặt thông số sai của hệ thống sa thải
phụ tải theo tần số trong HTĐ[20-23].
-

Sự cố tại Miền tây nước Mỹ (Westem Systems Coordination Council –

WCSS) ngày 08/10/1996: Trước khi sự cố xảy ra, công suất truyền tải từ Canada về
California tăng cao. Do vi phạm hành lang lưới điện nên đã xảy ra sự cố phóng điện
vào cây khiến phải cắt ba đường dây 500kV truyền tải công suất từ Columbia River

đến trung tâm phụ tải Oregon. Đường dây liên lạc Californnia-Oregon truyền tải
4330MW từ miền bắc về miền nam. Đồng thời đường dây liên lạc một chiều Pacific
DC Intertie truyền tải 2680MW từ miền bắc về miền nam. Dao động cống suất tăng
dần xảy ra, sự thiếu các thiết bị điều khiển cản dao động đã dẫn đến việc cắt các
đường dây khác và làm HTĐ bị tách thành bốn vùng, điều đó đồng nghĩa với việc
đã có sự cố (tan rã HTĐ) mất điện trên diện rộng. Lượng tải bị mất khoảng
30.500MW và hơn 7,5 triệu người bị ảnh hưởng từ một vài phút đến khoảng 9 giờ.
Nguyên nhân của sự kiên thứ 2 dẫn đến tan rã hệ thống là do cây cối và sự cố (hư
hỏng) của rơle bảo vệ[25].
- Sự cố tại Miền tầy nước Mỹ (Westem Systems Coordination Council –
WCSS) ngày 02/07/1996. Hệ thống đang ở chế độ nặng tải và nhiệt độ trong vùng
miền nam Idaho và Utah khá cao, khoảng 380C. Lượng công suất tải từ vùng Pacific
NW về California là khá cao:
o Đường dây liên lạc AC: 4300MW (giới hạn cho phép là 4800MW)
o Đường dây liên lạc DC: 2800MW (giới hạn cho phép là 3100MW)
Cùng với đó là sự cố ngăn mạch một pha trên đường dây 345kV từ nhà máy
thủy điện Jim Bridger trong vùng Wyoming đến Udaho do phóng điện từ đường dây
vào cây trong hành lang tuyến. Tổng hợp nhiều yếu tố, hiện tượng khác khiến hệ
thống bảo vệ rơle tác động sai làm cắt một đường dây mạch kép. Diễn biến của sự
cố này có thể được mô tả như sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 19


Bảng 1- 1: Sự cố ngày 2 tháng 7 năm 1996 Miền tầy nước Mỹ

Các hiện tượng khơi mào

Hiện tượng dây chuyền

Lúc 14:24 đường dây 345kV Jim Đường dây 230kV Mill Creek-Antelope
Bridger – Kinport bị cắt do võng.
cắt do rơle khoảng cách vùng 3 tác động
Đường dây song song Jim Bridger – nhầm.
Goshen cũng bị cắt do rơle bị lỗi.
2 trong 4 tổ máy tại Jim Bridger bị Điện áp tại vùng Boise Idaho cũng như
tách ra bởi phương thức RAS.
tại COI bắt đầu sụp đổ một cách nhanh
chóng.
Trong khoảng 23 giây, hệ thống xử
lý và điều chỉnh phù hợp về công
suất. Tiếp theo một rơle tác động
nhầm gây mất ổn định hệ thống điện.

Do lỗi điện áp sụp đổ làm 4 đường dây
230kV giữa các trạm biến áp Boise và
Brownlee bị cắt. Tiếp theo, các thiết bị
bảo vệ tại các trạm biến áp Malin và
Captain Jack tự động tách khỏi COI.

Trong vòng 36 phút từ khi sự kiện khơi mào, đã khiến 05 vùng mất đồng bộ
và kết quả là sự cố mất điện trên diện rộng xảy ra làm 2 triệu người bị ảnh hưởng,
11743 MW bị mất. Nguyên nhân chính được xác định là do phóng điện vào cây và
tác động sai của rơle bảo vệ[14,24].
- Sự cố tan rã HTĐ ngày 27/12/1983 tại Thủy Điển: Do hư hỏng dao cách ly
và sự cố ở một trạm biến áp phía tây cảu Stockholm đã dẫn đến việc ngắt toàn bộ
trạm biến áp và 2 đường dây 400kV. Sau khoảng 8 giây, một đường dây 220kV bị
cắt ra bởi bảo vệ quá dòng. Điện áp của toàn hệ thống bị giảm thấp làm cho các
MBA với bộ điều áp dưới tải tác động, điều đó khiến điện áp giảm thấp, còn dòng

thì tăng cao trên các đường dây từ Miền Bắc đến Miền Nam. Khoảng 55 giây sau sự
cố của TBA, làm một đường dây 400kV bị cắt ra làm cho HTĐ của Thủy Điển bị
tách thành hai phần Nam và Bắc. Dẫn đến sự cố (tan rã HTĐ) mất điện trên diện
rộng trên toàn đất nước. Tổng lượng tải bị cắt vào khoảng 11400 MW[13,15-16].
- Sự cố tan rã HTĐ tại các bang Miền bắc nước Mỹ và Canada (North
American Electricity Reliability Council (NERC-USA) ngày 14/08/2003. Dựa vào
các điều tra của NERC, thì HTĐ lúc đó đang vận hành ở trạng thái mang tải nặng và
rất thiếu công suất phản kháng trong vùng Cleveland, Ohio. Hệ thống đánh giá và
phân tích sự cố thời gian thực của vùng Midwest ISO (MISO) đã không hoạt động
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 20


đúng do có sự cố ẩn bên trong từ khoảng 12 giờ 15 phút đến 16 giờ 04 phút. Điều
này, khiến MISO không đưa ra được cảnh báo sớm trong việc đánh giá trạng thái
HTĐ. Tại trung tâm điều khiển hệ thông điện FE (First Energy control center) đã
xảy ra sự cố hư hỏng phần mềm máy tính trong hệ thống quản lý năng lượng
(Energy Management System EMS) lúc 14 giờ 14 phút.
Những hư hỏng này khiến FE không thể đánh giá đúng được tình trạng làm
việc và đưa ra những cảnh báo sớm và biện pháp phòng ngừa. Trên hình 1-5 cho
thấy, sự cố đã xảy ra trong hệ thống FE lúc 13 giờ 31 phút, tổ máy số 5 của nhà máy
Eastlake bị cắt ra do quá kích thích, và một số máy khác trong vùng FE và phía bắc
Ohio vận hành quá tải về công xuât phản kháng, trong khi đó trong khu vực công
suất phản kháng tiếp tục tăng cao. Đường dây 345kV mang tải 44% trong vùng FE
Chamberlin-Harding, đường dây 345kV Hanna-Juniper mang tải 88%, đường dây
345kV Star-Canton mang tải 93% lần lượt bị cắt ra do phóng điện từ dây dẫn vào
cây trong khoảng thời gian lần lượt là 15 giờ 05 phút, 15 giờ 32 phút, 15 giờ 41
phút. Tiếp theo là các đường dây 138kV bị cắt ra, nhưng không có biện pháp ứng
phó nào. Trung tâm điều khiển FE và MISO bị lỗi hỏng nên không thể điều khiển

HTĐ và mất điện lan rộng vùng Ohio. Vào khoảng 16 giờ 10 phút 38 giây, các
đường dây liên lạc giữa Ohio và Michigan bị mất, công suất giữa Mỹ và Canada bị
thay đổi, vùng Detroit điện áp giảm mạnh và các đường dây bị quá tải nặng. Kết
quả là sự mất điện hàng loạt theo dây chuyền, với việc cắt hàng trăm tổ máy, đường
dây trong một vùng rộng lớn. Ước tính khoảng 65000MW đã bị cắt và mất khoảng
30 giờ để khôi phục lại HTĐ. Qua điều tra của các cơ quan chuyên môn kết luận
nguyên nhân của sự kiện thứ 2 dẫn đến sự cố là do tác động hợp thức của bảo vệ[2324, 26-30]
.

Hình 1- 5: Nguyên nhân dẫn đến sự cố tan rã HTĐ Mỹ và Canada

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 21


Ngoài ra còn rất nhiều các sự cố mất điện khác như: Các nước châu Âu ngày
4/11/2006, London - nước Anh (08/08/2003), Helsinki - Phần Lan (09/08/2003),
Shanghai-Trung Quốc (27/08/2003), Athens - Hy Lạp (06/10/2003), Georgia
(23/09/2003), Úc (14/08/2004), Kuwait (01/11/2004), Malaysia (13/01/2005),
Moscow-Nga (25/05/2005), Dubai (09/06/2005)…[16, 25, 28, 40-44].
1.1.2 Một số sự cố ở Việt Nam
Cùng với sự phát triển của kinh tế thì nhu cầu tiêu thụ điện năng cũng tăng
nhanh kéo theo tốc độ tăng trưởng của phụ tải. Hệ thống điện Việt Nam trong thời
gian qua, đã đối diện với nhiều sự cố mất điện trên diện rộng gây ảnh hưởng đến an
ninh hệ thống và thiệt hại về kinh tế. Theo Chủ tịch Hiệp hội Đầu tư xây dựng năng
lượng Việt Nam “Nước ta là một nước đang phát triển, với ngành công nghiệp
chiếm khoảng 49% GDP thì chỉ cần mất điện một giờ, mức thiệt hại cũng có thể
vượt quá con số 1.000 tỉ đồng”[1],... điển hình trong những năm ngần đây ta thấy
một số sự cố:

- Sự cố mất điện toàn miền bắc: Ngày 27 tháng 12 năm 2006, lúc 14h40 làm
một máy cắt trạm biến áp 500kV Pleiku (Gia Lai) bị hỏng, gây rã lưới toàn bộ hệ
thống điện miền Bắc (từ Quảng Bình trở ra). Phải sau 40 phút, các phụ tải của Hà
Nội cũng như miền Bắc mới được cấp điện trở lại. Nguyên nhân là do 2 đường dây
500kV đoạn Đà Nẵng – Pleiku đang truyền tải với công suất cao ra miền Bắc để
giúp tích nước cho hồ Hòa Bình và hồ Thác Bà theo kế hoạch đảm bảo điện mùa
khô năm 2007, nên sự cố máy cắt tại trạm 500kV Pleiku đã làm gián đoạn hệ thống
điện Bắc – Nam, gây mất điện trên hệ thống điện miền Bắc[3].
- Sự cố ngày 28 tháng 2 năm 2008 lúc 5h07: Sự cố 2 mạch đường dây 500kV
đoạn Pleiku – Đà Nẵng đã mất liên kết làm mất điện nhiều tỉnh, thành phố miền
Bắc. Do ảnh hưởng của sự cố trên, một số nhà máy nhiệt điện than phải tách ra khỏi
lưới. Đến 5h47 sự cố được xử lý và liến kết được hai mạch đường dây 500kV. Đến
11h30, toàn bộ các nhà máy bị tách ra do sự cố đã hòa lại lưới phát điện trở lại[3].
- Sự cố ngày 25 tháng 9 năm 2009: Vào lúc 10h07 điện áp sụt giảm nhanh tại
trạm 500kV Đà Nẵng (425kV) và trạm 500kV Hà Tĩnh (415kV) gây sụp đổ điện áp
trên hệ thống điện 500kV. Tại trạm Hà Tĩnh bảo vệ điện áp thấp ở mức 2 (350kV)
đã tác động cắt cả 2 mạch đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tĩnh tách đội hệ thống
điện 500kV Việt Nam. Tổng lượng tải bị mất là 1440MW.
-

Đường dây truyền tải 500 kV dài 1.487 km mạch 1, đang cung cấp cho Miền

Nam lượng điện năng khá lớn truyền tải sản lượng khoảng 2.000GWh vào Thành

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 22


phố Hồ Chí Minh mỗi năm với công suất đỉnh là 600MW - 800MW.Sự cố

(blackout) xảy ra khoảng 14h19 ngày 22/05/2013, là do một cây chạm vào đường
dây 500 kV Di Linh – Tân Định, ở khoảng cột 1072 - 1073 gần trạm biến áp Tân
Định". Trong lúc đường dây đang truyền tải với công suất cao làm mất liên kết
HTĐ 500kV Bắc – Nam. Gây nhảy tất cả các tổ máy phát điện trong hệ thống điện
miền Nam, sau đó là sự tan rã kế tiếp nhau các mạch truyền tải và phân phối. Sự cố
dẫn đến phản ứng dây chuyền ở 19 nhà máy phía Nam: 43 tổ máy bị ngưng hoạt
động. Tổng công suất bị cắt là 9400 MW (tương đương với 9 lò phản ứng hạt nhân).
8 triệu khách hàng (hộ gia đình, công ty, hành chính...), trong đó 1,8 triệu dân thành
phố Hồ Chí Minh bị mất điện trong thờigian từ khoảng 1 đến 8 tiếng đồng hồ, ước
tính thiệt hại khoảng 14 tỉ đồng.

Hình 1- 6: Sự cố đương dây Di Linh – Tân Định tại trạm Di Linh

Sự dao động mất ổn định của dòng điện và điện áp bắt đầu lúc 4.0 (Cycles), sự
mất ổn định tăng dần và bằng 0 (A) lúc khoảng 6.5 (Cycles). Điện áp pha B, C sụt
giảm nhanh vì công suất phản kháng lúc này trên hai pha tăng nhanh. Kết quả làm
mất sự cân bằng nguồn tải, tiếp theo là hàng loạt các phản ứng tác động liên tiếp
theo dây chuyền và cuối cùng là tan rã hoàn toàn hệ thống điện Miền Nam Việt
Nam
- Vào hồi 07h45 phút ngày 21/5/2014, xẩy ra sự cố MBA AT2 trạm 500kV
Hiệp Hòa (MBA AT1 trạm 500kV Hiệp Hòa tách ra khỏi vận hành do sự cố ngày
14/5/2014), gây mất điện trên diện rộng tại các khu vực Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Lào
Cai, Lai Châu, Yên Bái, Nam Định, Thái Bình, Sơn La. Nguyên nhân đang được
các chuyên gia điều tra làm rõ[3].

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 23