Mô phỏng nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn) trong lưới điện công nghiệp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.24 MB, 67 trang )
ẦN THANH SƠN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
TRẦN THANH SƠN
KỸ THUẬT ĐIỆN HƯỚNG HỆ THỐNG ĐIỆN
MÔ PHỎNG NHẬN DẠNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
(SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN)
TRONG LƯỚI ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN HƯỚNG HỆ THỐNG ĐIỆN
KHOÁ: 2009
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi nghiên cứu, tính
toán và phân tích.
Số liệu đưa ra trong luận văn dựa trên kết quả tính toán trung thực của tôi,
không sao chép của ai hay số liệu đã được công bố.
Nếu sai với lời cam kết trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Tác giả
Trần Thanh Sơn
1
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC ..................................................................................................................... 2
CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ............................................................................. 4
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ 6
CHƯƠNG MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 8
1. Tính cấp thiết của đề tài: ................................................................................8
2. Tên đề tài: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến đánh giá
chất lượng điện năng ( Sụt giảm điện áp ngắn hạn) trong lưới điện CN............8
3. Tóm tắt nội dung luận văn: ............................................................................8
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài: .........................................................................9
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: .......................................................................10
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG – BIẾN THIÊN ĐIỆN
ÁP NGẮN HẠN (RMS VOLTAGE VARIATION) ....................................................... 11
1.1. Sự cần thiết của việc nghiên cứu về chất lượng điện năng ............................11
1.1.1. Các hiện tượng, biểu hiện liên quan đến chất lượng điện năng ........................ 12
1.1.2. Các vấn đề, ảnh hưởng của chất lượng điện năng ............................................ 13
1.1.3. Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng .................................................. 13
1.1.4. Bảng nội dung thiết kế có xem xét vấn đề chất lượng điện năng....................... 14
1.2 Biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện.........................................................15
1.2.1. Khái niệm chung về biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện .......................... 15
1.2.2. Vùng bị ảnh hưởng............................................................................................. 19
1.2.3. Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn và mất
điện............................................................................................................................... 19
1.3 Kết luận ...........................................................................................................24
CHƯƠNG 2 – BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ
..................................................................................................................................... 25
2.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối ............25
2.1.1. Tần suất mất điện trung bình - SAIFI ................................................................ 25
2.1.2. Thời gian mất điện trung bình- SAIDI .............................................................. 26
2.1.3. Tần suất khách hàng bị mất điện trung bình- CAIFI ......................................... 26
2.1.4. Thời gian trung bình khách hàng bị mất điện- CAIDI....................................... 26
2.1.5. Mức độ sẵn sàng trung bình của hệ thống -ASAI .............................................. 26
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân
phối 27
2.2.1. SARFI – Tần suất biến thiên điện áp trung bình .............................................. 27
2.2.1.1. Chỉ số SARFIx ................................................................................................. 27
2.2.1.2. Đường cong SARFI ........................................................................................ 28
2.2.2. ASIDI – Thời gian mất điện trung bình ............................................................. 29
2.3 Kết luận ...........................................................................................................30
2
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
CHƯƠNG 3 – MÔ HÌNH TÍNH TOÁN BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRÊN
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ........................................................................................... 31
3.1. Thông tin về biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới điện trong quá khứ ......31
3.2. Mô phỏng phân bố sự cố ................................................................................32
3.3. Sơ đồ khối tính toán biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối ........33
3.4. Kết luận ..........................................................................................................34
CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
ĐÁNH GIÁ BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
CÔNG NGHIỆP LỘ 476 – TRẠM 110KV GI ẾNG ĐÁY ....................................... 35
4.1. Mô phỏng phân bố sự cố trên lộ 476 trạm 110 kV Giếng Đáy. .....................35
4.2. Thông số vận hành tại chế độ xác lập ............................................................42
4.3.Tính ngắn mạch và tổng hợp giá trị điện áp, tần suất sụt giảm điện áp...............44
4.4. Đánh giá voltage sag theo chỉ tiêu SARFIx trong chế độ phụ tải max ..........44
4.4.1 Đánh giá voltage sag tại vị trí Node 3_476 (Nút 3 lộ 476: Trạm Giếng Đáy 5) 44
4.4.2 Đánh giá Voltage sag cho cả hệ thống ............................................................... 50
4.5. Đánh giá voltage sag theo chỉ tiêu SARFIx trong trường hợp chế độ phụ tải
cực tiểu ..................................................................................................................56
4.6. Đánh giá voltage sag theo chỉ tiêu SARFIx có xét đến ảnh hưởng của nguồn
phân tán: ................................................................................................................58
4.6.1. Ảnh hưởng của vị trí nguồn phân tán (DG) .................................................. 58
4.6.1. Ảnh hưởng của mức độ tập trung hay phân tán (DG) ................................. 61
CHƯƠNG 5 - CÁC KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ĐƯỢC ĐƯA RA .............................. 64
5.1 Kết luận chung.................................................................................................64
5.2 Các đề xuất ......................................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 66
3
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
STT
Chữ viết tắt
Tên đầy đủ
1
Máy biến áp
2
MBA
TBA
3
LPP
4
PSS/ADEPT
Lưới phân phối
Power System Simulator/Advanced Distribution
Engineering Productivity
5
SANH
Sụt áp ngắn hạn
6
IEEE
Institute of Electrical and Electronic Engineer
Viện kỹ nghệ điện và điện tử
7
IEC
International Electrotechnical Commission
Hiệp hội kỹ thuật điện tử quốc tế
8
DG
Distributed Generation
Nguồn điện phân tán
Trạm biến áp
4
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng .............................. 15
Bảng 1.2. Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp .................... 20
Bảng 4.1. Số thứ tự, tên nút (Trong PSS/Adept), tên trạm biến áp ............................ 38
Bảng 4.2. Các vị trí tính ngắn mạch (15 vị trí) trên đường dây và chiều dài khoảng
tính ngắn mạch. ........................................................................................................... 39
Bảng 4.3. Mức sự cố trên lưới điện............................................................................. 40
Bảng 4.4. Phân bố suất sự cố tại các vị trí trạm biến áp ............................................. 41
Bảng 4.5. Phân bố suất sự cố tại các vị trí ngắn mạch trên đường dây ...................... 42
Bảng 4.6. Điện áp tại các nút trong chế độ xác lập .................................................. 42
Bảng 4.7. Giá trị điện áp tại trạm Giếng Đáy 5 (Node3_476) khi xảy ra ngắn mạch 1
pha tại nút tải (28 nút) trên lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV Giếng Đáy .............. 45
Bảng 4.8. Giá trị điện áp tại trạm Giếng Đáy 5 (Node3_476) khi xảy ra ngắn mạch 1
pha tại các điểm ngắn mạch đường dây (15 nút) trên lưới phân phối 22 kV trạm 110
kV Giếng Đáy .............................................................................................................. 46
Bảng 4.9. Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất tại trạm Giếng Đáy 5
(Node3_476) khi xảy ra ngắn mạch 1 pha tại các điểm ngắn mạch tại trạm biến áp
phân phối (28 nút) trên lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV Giếng Đáy .................... 47
Bảng 4.10. Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất tại trạm Giếng Đáy 5
(Node3_476) khi xảy ra ngắn mạch 1 pha tại các điểm ngắn mạch tại đường dây (15
nút) trên lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV Giếng Đáy............................................ 48
Bảng 4.11. Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất tại trạm Giếng Đáy 5
(Node3_476) ................................................................................................................ 49
Bảng 4.12. Chỉ số SARFIx xét tại vị trí trạm Giếng Đáy 5 (Node3_476) ............... 49
Bảng 4.13. Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất của toàn bộ 28 vị trí
trên lưới phân phối ...................................................................................................... 51
Bảng 4.14. Tần suất sự cố sag có biên độ nhỏ hơn ngưỡng điện áp x tại 28 vị trí trên
lưới phân phối .............................................................................................................. 52
Bảng 4.15. Chỉ tiêu SARFIx của cả hệ thống ............................................................ 54
5
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp ..................................... 14
Hình 1.2. Biến thiên điện áp ngắn hạn của hệ thống điện mạch kép khi một mạch bị
ngắn mạch ................................................................................................................... 16
Hình 1.3. Biểu diễn quá trình biến thiên điện áp ....................................................... 16
Hình 1.4. Mười dải biến thiên điện áp ngắn hạn phân chia theo biên độ sụt áp ....... 17
Hình 1.5. Các nguồn gây biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện .......................... 18
Hình 1.6. Đường cong chịu đựng biến thiên điện áp ngắn hạn của thiết bị điện ....... 18
Hình 1.7. Vùng bị ảnh hưởng của biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện ............. 19
Hình 1.8. Mạch điện hình tia sử dụng các cầu chì tại các mạnh nhánh ..................... 23
Hình 1.9. Phân đoạn thanh cái bằng thiết bị tự động đóng lại.................................... 23
Hình 2.1. Đường cong SAIFI tại Châu Âu ................................................................. 25
Hình 2.2. Đường cong CBEMA ................................................................................. 28
Hình 2.3. Đường cong ITIC ........................................................................................ 28
Hình 2.4. Đường cong SEMI....................................................................................... 29
Hình 3.1. Sơ đồ khối của chương trình tính toán........................................................ 34
Hình 4.1. Lưới điện 22 kV trạm 110/22 kV Giếng Đáy ............................................. 37
Hình 4.2. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp
trong trường hợp chế độ phụ tải max .......................................................................... 55
Hình 4.3. Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống SARFIx trong
trường hợp chế độ phụ tải max ................................................................................... 55
Hình 4.4. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp
trong trường hợp chế độ phụ tải min........................................................................... 56
Hình 4.5 Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống SARFIx trong
trường hợp chế độ phụ tải min.. .................................................................................. 56
Hình 4.6. Tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống khoảng điện áp so sánh
trong 2 CĐ max và min. .............................................................................................. 57
Hình 4.7. Tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống khoảng điện áp so sánh
chế độ làm việc của phụ tải.........................................................................................57
Hình 4.8. Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống SARFIx so sánh
chế độ làm việc của phụ tải ......................................................................................... 58
6
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
Hình 4.9. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp với
DG đặt ở đầu đường dây ............................................................................................. 59
Hình 4.10. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp
với DG đặt ở giữa đường dây...................................................................................... 59
Hình 4.11. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp
với DG đặt ở cuối đường dây ...................................................................................... 60
Hình 4.12 Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp so
sánh trong 3 vị trí đặt DG.. .......................................................................................... 60
Hình 4.13. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp so
sánh vị trí đặt DG và chế độ max. ............................................................................... 60
Hình 4.14. Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống SARFIx so
sánh vị trí đặt của DG .................................................................................................. 61
Hình 4.15. . Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp
với DG đặt ở cuối đường dây. ..................................................................................... 61
Hình 4.16. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp
với3 DG đặt ở đầu, giữa và cuối đường dây ............................................................... 62
Hình 4.17. Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp
so sánh mật độ tập trung của DG..............................................................................62
Hình 4.18. Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống SARFIx so
sánh mật độ tập trung hay phân tán của DG..................................................................63
7
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
HV: Trần Thanh Sơn
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Lưới điện công nghiệp ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công cuộc
công nghiệp hóa đất nước. Ngành công nghiệp càng phát triển, đòi hỏi chất lượng
điện năng ngày càng cao như việc ứng dụng các thiết bị điện - điện tử, các thiết bị
có bộ vi điều khiển, các thiết bị điện tử công sất … trong các dây chuyền, nhà máy
công nghiệp. Các thiết bị này rất nhạy cảm với những vấn đề về chất lượng điện
năng trong hệ thống điện.
Chất lượng điện năng trong hệ thống điện là một phạm trù rộng lớn. Có rất
nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điện năng trong đó chất lượng điện áp là
một chỉ tiêu quan trọng. Một trong các vấn đề về chất lượng điện năng đã được
nhiều nhà nghiên cứu xem xét và đánh giá là hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn
(Voltage sags) trong lưới phân phối.
Trong những năm gần đây cũng đã có một số đề tài nghiên cứu về vấn đề
biến thiên điện áp ngắn hạn (sụt giảm điện áp ngắn hạn) trong lưới phân phối.
Trong luận văn này tôi xin phép được tiến hành nghiên cứu đánh giá hiện tiện sụt
giảm điện áp ngắn hạn trong lưới công nghiệp có xét đến một số yếu tố ảnh hưởng
(đề tài xét ảnh hưởng của chế độ hoạt động của phụ tải, vị tri đặt DG và mức độ tập
trung hay phân tán của DG). Lưới điện được xét trong luận văn là lưới điện 22 kV
của lộ 476 từ trạm biến áp 110 kV đang vận hành: có 28 phụ tải, 43 nút.
2. Tên đề tài: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến đánh
giá chất lượng điện năng ( Sụt giảm điện áp ngắn hạn) trong lưới điện
CN
3. Tóm tắt nội dung luận văn:
Luận văn trình bày việc mô phỏng, nhận dạng một hiện tượng chất lượng
điện năng trên lưới công nghiệp là sụt giảm điện áp ngắn hạn (Voltage sag). Việc
8
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
đánh giá này dựa trên việc chỉ tiêu SARFIx có xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá sụt áp ngắn hạn. Nội dung chính của luận văn bao gồm các phần sau:
Chương 1. Nghiên cứu tổng quan về chất lượng điện năng, biến thiên điện áp
ngắn hạn.
Chương 2. Trình bày về biến thiên điện áp ngắn hạn và các chỉ tiêu đánh giá:
Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các chỉ tiêu đánh giá hiện tượng biến
thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối, một số đường cong chịu đựng của thiết
bị.
Chương 3. Xây dựng bài toán đánh giá sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới
công nghiệp. Mô phỏng sự cố dẫn đến sụt giảm điện áp, mô phỏng lưới điện trong
phần mềm PSS/Adept cho tính toán ngắn mạch, xây dựng thuật toán để tính.
Chương 4. Áp dụng phương pháp dự báo ngẫu nhiên đánh giá sụt giảm điện áp
cho lưới điện phân phối 22 kV tại 1 trạm 110 kV. Đánh giá theo chỉ số SARFIx có
xét đến các yếu tố ảnh hưởng:
- Ảnh hưởng của chế độ làm việc của phụ tải.
- Ảnh hưởng của vị trí đặt DG
- Ảnh hưởng của mức độ tập trung hay phân tán của DG.
Chương 5. Đưa ra các kết luận và đề xuất cho hướng nghiên cứu tiếp theo.
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Luận văn đã trình bày một phương pháp đánh giá hiện tượng voltage sag lưới
điện công nghiệp có xét đến một số yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng sụt giảm điện
áp ngắn hạn như: chế độ làm việc của phụ tải, vị tri đặt DG và mức độ tập trung hay
phân tán của DG trong lưới điện .
Đây là một đề tài mới, dựa vào việc mô phỏng để đánh giá chất lượng điện
năng mà không thể thực hiện được bằng các phương pháp đo lường. Các số liệu đầu
vào phục vụ việc tính toán trong luận văn là các số liệu thực tế trên lưới phân phối
22 kV (Lộ 476 Giếng Đáy).
9
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Chỉ tiêu SARFIx được trình bày trong luận văn sẽ là một trong các cơ sở
được xem xét trong quá trình lập hợp đồng mua bán điện giữa Công ty điện lực và
các khách hàng sử dụng điện.
Các khách hàng sử dụng điện có thể căn cứ vào kết quả đánh giá hiện tượng
sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối theo chỉ tiêu SARFIx và kết hợp với
đặc điểm điện áp làm việc của từng loại phụ tải điện để có thể xác định được tần
suất sụt giảm điện áp làm cho phụ tải ngừng hoạt động cũng như là tần suất sụt
giảm điện áp không làm ảnh hưởng đến hoạt động của phụ tải.
Luận văn có tính thực tiễn để dự báo tình hình chất lượng điện năng trong
điều kiện khó khăn để giám sát.
Luận văn đã mô phỏng và xét được một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng
điện năng dựa trên các số liệu thực của lưới điện phân phối trên 1 lộ của trạm 110 kV
khu vực Giếng Đáy. Luận văn đã xét ảnh hưởng của chế độ làm việc của phụ tải, vị trí
đặt DG và mức độ tập trung hay phân tán của DG đến việc đánh giá biến thiên điện áp
trong lưới phân phối. Đề tài có thể là tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo
về chất lượng điện năng.
Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy
giáo TS. Bạch Quốc Khánh cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện –
Viện Điện – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình
trong suốt quá trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi và có những đóng góp quý báu cho bản luận văn.
Để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn và hướng nghiên cứu trong bản luận
văn được phát triển tiếp, tác giả mong nhận thêm được sự góp ý của các thầy cô
giáo, bạn bè và các bạn đọc.
Xin trân trọng cảm!
10
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG – BIẾN
THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN (RMS VOLTAGE VARIATION)
1.1. Sự cần thiết của việc nghiên cứu về chất lượng điện năng
Các công ty Điện lực và các khách hàng sử dụng điện ngày càng quan tâm đến
chất lượng của hệ thống điện mà họ sử dụng. Từ thập kỷ 80 trở lại đây, thuật ngữ
“chất lượng điện năng” đã trở thành một trong những từ xuất hiện nhiều nhất trong
ngành công nghiệp năng lượng điện. Các lý do chính để lý giải cho sự quan tâm của
các Công ty điện lực cũng như các khách hàng đến chất lượng của hệ thống điện đó
là:
a. Ngày càng có nhiều thiết bị điện nhạy cảm với sự thay đổi của chất lượng
điện năng hơn so với các thiết bị điện trong quá khứ. Rất nhiều thiết bị điện mới có
sử dụng bộ vi xử lý, vi điều khiển, thiết bị điện tử công suất đã được sử dụng. Trong
quá trình hoạt động, các thiết bị này rất nhạy cảm với các loại nhiễu loạn trong hệ
thống điện, hay nói cách khác chúng là các thiết bị rất nhạy cảm với các vấn đề liên
quan đến chất lượng điện năng như là độ lệch về điện áp, dòng điện cũng như là tần
số.
b. Do yêu cầu ngày càng cao của hệ thống điện cũng như là các máy móc, thiết
bị, dây chuyền sản xuất,... về hiệu quả hoạt động dẫn tới đòi hỏi chúng ta phải tiến
hành áp dụng các thiết bị có hiệu suất cao, sử dụng các phương pháp sản xuất tiên
tiến hơn. Đối với các dây chuyền sản xuất, để tăng hiệu suất sử dụng năng lượng
người ta đã sử dụng các động cơ có điều chỉnh tốc độ thông qua các thiết bị điều
khiển điện tử công suất (chỉnh lưu, nghịch lưu), các thiết bị này rất nhạy cảm so với
độ lệch của điện áp cung cấp. Đối với hệ thống phân phối điện, người ta đã sử dụng
các thiết bị bù nhằm làm giảm tổn thất và tăng hệ số công suất. Việc áp dụng các
thiết bị mới này sẽ gây ra các sóng hài trong hệ thống điện và có rất nhiều người
quan tâm đến các tác động của chúng trong tương lai đối với khả năng hoạt động
của hệ thống.
11
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
c. Khách hàng sử dụng điện ngày càng nhận thức được về những vấn đề về
chất lượng điện năng. Họ ngày càng hiểu biết nhiều hơn về những hiện tượng như là
mất điện, sụt giảm điện áp, các dao động do việc đóng cắt điện. Và điều đó đã kích
thích các Công ty điện lực cải thiện chất lượng của việc phân phối điện.
d. Có rất nhiều yếu tố liên hệ với nhau trong một hệ thống, quá trình tích hợp
đó có nghĩa rằng bất cứ một sự cố xảy ra ở một phần tử nào trong hệ thống cũng
đều gây ra hậu quả lớn đối với hệ thống.
Sự thúc đẩy chính của sự cần thiết phải quan tâm đến chất lượng điện năng sau
những lý do trên là sự gia tăng khả năng sản xuất cho khách hàng sử dụng điện. Các
ngành công nghiệp sản xuất theo dây chuyền muốn tốc độ sản xuất nhanh hơn, sản
xuất ra nhiều sản phẩm hơn, hiệu suất sử dụng của các máy móc cao hơn, tuổi thọ
thiết bị sản xuất kéo dài ra hơn. Các Công ty Điện lực cũng đang khuyến khích
những mong muốn đó bởi nó giúp cho khách hàng tiêu thụ điện trở nên có nhiều lợi
nhuận hơn đồng thời giúp cho ngành điện trì hoãn được lượng vốn đầu tư rất lớn đối
với trạm biến áp, các nhà máy điện bằng cách sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất
cao. Vấn đề đáng quan tâm là các thiết bị được sử dụng để tăng khả năng sản xuất
thường phải chịu phần lớn những hư hại và đôi khi chúng là nguyên nhân gây ra
những vấn đề về chất lượng điện năng.
1.1.1. Các hiện tượng, biểu hiện liên quan đến chất lượng điện năng
Chất lượng điện năng sẽ được biểu thị bằng các hiện tượng khác nhau. Sau
đây là các biểu hiện chính:
i)
Sóng hài;
ii)
Mất điện thời gian ngắn (<1 phút);
iii)
Mất điện thời gian dài (>1 phút);
iv)
Sóng sụt điện áp và sóng tăng điện áp;
v)
Quá độ điện áp, quá áp (đóng cắt, sét);
12
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
vi)
Chập chờn;
vii)
Mất cân bằng điện áp;
viii)
Giá trị/biên độ điện áp (thấp áp và tăng áp lâu dài)); ix) Nối đất và
tương thích điện từ.
Trong phần nghiên cứu này sẽ tập trung vào hai biểu hiện chính quan trọng
nhất của chất lượng điện năng là biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện.
1.1.2. Các vấn đề, ảnh hưởng của chất lượng điện năng
Khi chất lượng điện năng không được đảm bảo thì sẽ gây ra các mức độ ảnh
hưởng khác nhau đối với các khách hàng sử dụng điện. Trong đó có một số loại ảnh
hưởng chính sau đây:
i)
Cắt nhầm máy cắt và thiết bị bảo vệ theo dòng rò;
ii)
Tắt máy tính;
iii)
Gây hỏng máy tính và các thiết bị điện tử;
iv)
Mất dữ liệu;
v)
Chập chờn, nhấp nháy hoặc mờ ánh sáng;
vi)
Mất đồng bộ các thiết bị xử lý;
vii)
Gây ra sự cố cho các động cơ và các thiết bị quá trình;
viii) Hỏng cho các động cơ và các thiết bị quá trình;
ix)
Nhiễu âm các đường dây thông tin;
x)
Các rơ le và các công tắc tơ tác động nhầm;
xi)
Phát nóng MBA và dây cáp
1.1.3. Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng
Để nâng cao chất lượng điện năng có nhiều biện pháp khác nhau. Mỗi biện
pháp có những ưu nhược điểm khác nhau và cũng phù hợp với từng khách hàng,
13
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
thiết bị điện. Trong một nghiên cứu của Viện Đồng Châu Âu (European Copper
Institute) tại 1.400 địa điểm trên 8 quốc gia cho thấy rằng có trên 50% khách hàng
sử dụng điện đã áp dụng 3 biện pháp: bảo vệ xung tăng áp, bộ lưu điện (UPS) và đo
lường giá trị hiệu dụng. Từ đó có thể nhận định rằng đây chính là 3 biện pháp hữu
hiệu tại Châu Âu để nâng cao chất lượng điện năng.
Bảo vệ xung tăng áp
Bộ lưu điện (UPS)
Đo lường giá trị
hiệu dụng
Giảm số lượng TBĐ
Các mạch điện
chuyên dụng
Mắc lại đường
dây điện
Hệ thống nối đất
dạng mắt lưới
Bộ lọc thụ động
Bộ lọc điều chỉnh
tích cực
Dây trung tính và
dây nối đất riêng biệt
Dây trung tính có
kích thước bằng dây
pha
Hình 1.1. Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp
1.1.4. Bảng nội dung thiết kế có xem xét vấn đề chất lượng điện năng
Như đã trình bày ở trên để có được chất lượng điện năng tốt thì chúng ta cần
phải xem xét ngay từ khâu thiết kế ban đầu. Nhờ đó sẽ tránh được phải tiến hành
sửa chữa, nâng cấp, cải tạo, thay đổi thiết kế sau này vừa tốn kém hiệu quả lại
không cao. Sau đây là bảng khuyến nghị các khía cạnh mà cán bộ thiết kế cần lưu
tâm khi thiết kế hệ thống điện để đảm bảo chất lượng điện năng [6]:
14
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
Bảng 1.1. Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng
1.2 Biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
1.2.1. Khái niệm chung về biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
Hai hiện tượng điển hình, phổ biến liên quan đến chất lượng điện năng là
biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện, do các sự cố trong hệ thống điện và các
hoạt động đóng cắt để cách ly vùng sự cố. Biểu hiện của chính của biến thiên điện
áp ngắn hạn và mất điện là biên độ điện áp nằm ngoài dải điện áp làm việc bình
thường [4].
Biến thiên điện áp ngắn hạn (voltage sag) là hiện tượng có biên độ điện áp
hay dòng điện ở tần số định mức giảm về giá trị hiệu dụng (rms) trong khoảng thời
gian từ 0,5 chu kì đến 1 phút. Hai đặc tính đặc trưng của biến thiên điện áp ngắn
hạn chính là biên độ biến thiên điện áp ngắn hạn và khoảng thời gian sụt áp.
Biên độ biến thiên điện áp ngắn hạn là giá trị hiệu dụng (rms) của điện áp khi
xảy ra biến thiên điện áp ngắn hạn được tính bằng phần trăm của điện áp danh định.
Ví dụ nói biến thiên điện áp ngắn hạn 75% tại lưới điện 35 kV tức điện áp khi xảy
ra biến thiên điện áp ngắn hạn còn 26,25 kV.
15
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
Thời gian biến thiên điện áp ngắn hạn là khoảng thời gian mà biên độ điện áp
giảm xuống thấp hơn điện áp ngưỡng bằng 90% điện áp danh định.
Trong lưới điện 3 pha: i) biên độ biến thiên điện áp ngắn hạn là biên độ thấp
nhất trong 3 pha so với điện áp danh định; ii) thời gian biến thiên điện áp ngắn hạn
là khoảng thời gian biến thiên điện áp ngắn hạn kéo dài nhất trong 3 pha.
Hình 1.2 – Biến thiên điện áp ngắn hạn của hệ thống điện
mạch kép khi một mạch bị ngắn mạch
Hình 1.3. Biểu diễn quá trình biến thiên đ.áp
ngắn hạn đến khi loại trừ được sự cố
16
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
Như thể hiện trên hình minh họa biến thiên điện áp ngắn hạn của một mạch
kép khi một mạch bị sự cố, quá trình biến thiên điện áp ngắn hạn chỉ diễn ra trong
0,05 giây với điện áp vượt ra ngoài dải làm việc bình thường và biên độ điện áp
thấp nhất chỉ bằng 65,8% điện áp định mức. Hình 1.3 mô tả quá trình từ khi lưới
điện đang hoạt động bình thường đến khi mất điện khi xảy ra ngắn mạch. Lưới điện
sẽ bị mất điện tạm thời trong khoảng thời gian 4,983 giây và biên độ điện áp thấp
nhất chỉ bằng 8,72% điện áp định mức. Sau khi sự cố bị loại trừ, điện áp nằm trong
dải hoạt động cho phép. Như vậy có thể thấy rằng trong cả hai trường hợp biện độ
điện áp đều bị thấp hơn nhiều điện áp định mức tức chất lượng điện năng không
được đảm bảo và các thiết bị điện hoạt động thiếu chính xác.
Biến thiên điện áp ngắn hạn tức thời diễn ra trong thời gian ngắn (thông
thường 0,5-30 chu kì tức 0,01-0,6 giây) do các sự cố hệ thống điện và các phụ tải
lớn khởi động. Biến thiên điện áp ngắn hạn chỉ là hiện tượng biên độ điện áp nằm
ngoài dải cho phép chứ không phải biên độ điện áp giảm về không (zero). Biến
thiên điện áp ngắn hạn thoáng qua diễn ra trong 30 chu kì – 3 giây. Biến thiên điện
áp ngắn hạn tạm thời diễn ra trong 3 giây - 1,0 phút do các hoạt động của Công ty
điện lực xử lý các sự cố thoảng qua trong hệ thống điện. Mất điện lâu dài là mất
điện kéo dài quá 1 phút và do các sự cố duy trì gây ra.
Điện áp
Vùng cấp điện danh định
Vùng hoạt động bình
90%‐100%
80%‐90%
70%‐80%
60%‐70%
50%‐60%
40%‐50%
30%‐40%
20%‐30%
10%‐20%
0%‐10%
V80‐90%
V70‐80%
V60‐70%
V40‐50%
V30‐40%
V20‐30%
V10‐20%
V<10%
0,01 s
Mất điện ngắn hạn
3,0 s
Sụt áp tức thời
5,0 s
Sụt áp thoáng qua
60 s
Sụt áp tạm thời
Thời gian
Mất điện lâu dài
Hình 1.4. Mười dải biến thiên điện áp ngắn hạn phân chia theo biên độ sụt áp
17
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
HV: Trần Thanh Sơn
Biến thiên điện áp ngắn hạn được chia thành 10 vùng theo biên độ điện áp
gồm có 8 vùng “sụt áp” bắt đầu từ
dải 10-20% đến 80-90% và 2 vùng
biên là 0-10% mất điện ngắn hạn và
90-100% vùng cấp điện danh định
[5].
Sau khi nghiên cứu tại một cơ
sở sản xuất công nghiệp thì thấy rằng
có 3 nguồn chính gây biến thiên điện
áp ngắn hạn là: sự cố trong mạch
song song (46%), lưới điện truyền tải
Hình 1.5 – Các nguồn gây biến thiên điện
áp ngắn hạn và mất điện
(31%) và lưới điện nội bộ của
chính cơ sở sản xuất đó (23%).
Để có thể khai thác hiệu
quả thiết bị điện trong điều
kiện cung cấp điện hiện tại của
thông tin đầy đủ về sụt áp. Khi
đó sẽ giúp cho vận hành thiết
bị tối ưu nhờ hợp lý hóa giữa
đặc tính hệ thống cung cấp
điện và hoạt động của thiết bị.
% điện áp định mức
khách hàng thì cần phải có
Đầu tiên sẽ tìm hiểu về số
lượng và đặc điểm của biến thiên điện
áp ngắn hạn sinh ra do các sự cố lưới
Hình 1.6 – Đường cong chịu đựng
điện truyền tải và lưới điện phân phối;
biến thiên điện áp ngắn hạn của thiết bị
sau đó nghiên cứu phản ứng của thiết bị
điện
18
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
trước hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn (xem hình vẽ minh họa) để từ đó xác
định các thao tác vận hành thiết bị phù hợp với sự cố sụt áp; từ kết quả phân tích ở
trên sẽ giúp các khách hàng tìm ra được các giải pháp khác nhau nhằm nâng cao
hoạt động hoặc các phương án mua điện từ các nhà cung cấp điện khác (ít bị biến
thiên điện áp ngắn hạn hơn) hoặc cải tiến chính hệ thống điện của khách hàng (giúp
chống chọi sự cố tốt hơn).
Độ nhạy của thiết bị bởi sự cố sụt điện áp rất khác nhau và phụ thuộc vào đặc
tính của từng loại phụ tải, chế độ điều khiển và phạm vi ứng dụng của thiết bị. Độ
nhạy của thiết bị ảnh hưởng bởi biên độ và thời gian sụt áp.
1.2.2. Vùng bị ảnh hưởng
Vùng bị ảnh hưởng bởi
biến thiên điện áp ngắn hạn và
mất điện là phần lưới điện
phân bố theo vùng không gian
địa lý có điện áp nằm ngoài
dải hoạt động bình thường.
Trong vùng này các thiết bị
hoạt động thiếu chính xác, gây
ảnh hưởng đến thiết bị điện.
Vùng sự cố được tính theo đơn
Hình 1.7. Vùng bị ảnh hưởng của biến thiên điện
vị độ dài (km).
áp ngắn hạn và mất điện
1.2.3. Các biện pháp ngăn
ngừa và loại trừ sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
Có nhiều biện pháp được các Công ty điện lực, người sử dụng cuối cùng và nhà
sản xuất thiết bị thực hiện để giảm số lần, giảm bớt cường độ biến thiên điện áp
ngắn hạn của các lần biến thiên điện áp ngắn hạn và giảm bớt tính nhạy cảm của
thiết bị trước hiện tượng sụt áp. Biện pháp ít tốn kém nhất chính là các biện pháp
được thực hiện ở cấp điện áp thấp nhất và gần phụ tải.
19
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
Thủ tục đánh giá tính kinh tế để tìm ra phương án tối ưu để giải quyết biến thiên
điện áp ngắn hạn gồm các bước sau:
Mô tả đặc tính chất lượng điện năng của hệ thống điện
Dự toán các phương án khác nhau để cải thiện chất lượng điện năng
Mô tả các giải pháp thay thế bao gồm các loại chi phí và tính hiệu quả của
từng phương án
Thực hiện phân tích so sánh kinh tế của các phương án
Trong các phương án thay thế cần xem xét cả chi phí đầu tư, vận hành và bảo
dưỡng và thanh lý các đồ không sử dụng, chi phí về đất đai và thuế, chi phí hoạt
động hàng năm. Sau đây là ví dụ về chi phí đầu tư và suất chi phí O&M để khắc
phục biến thiên điện áp ngắn hạn [4].
Bảng 1.2 Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp
STT
I
Phương án thay thế
Chi phí đầu
tư
Chi phí vận hành
và bảo dưỡng
hàng năm
(O&M)
(% chi phí đầu
tư)
Bảo vệ - điều khiển (<5 kVA)
1.1
CTV-Bộ ổn áp
$1000/kVA
10%
1.2
Bộ lưu điện (UPS)
$500/kVA
25%
1.3
Thiết bị hiệu hỉnh biến thiên điện áp ngắn
$250/kVA
5%
hạn động
II
Bảo vệ các thiết bị (10-300 kVA)
2.1
Bộ lưu điện (UPS)
$500/kVA
15%
2.2
Bánh đà (flywheel)
$500/kVA
7%
2.3
Thiết bị điều chỉnh biến thiên điện áp ngắn
$200/kVA
5%
hạn động
20
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
III
Bảo vệ nhà máy (2-10 MVA)
3.1
Bộ lưu điện (UPS)
$500/kVA
15%
3.2
Bánh đà (flywheel)
$500/kVA
5%
3.3
Thiết bị phục hồi điện áp động (DVR)
$300/kVA
5%
IV
Bộ chuyển đổi tĩnh (10 MVA)
$600.000
5%
V
Bộ chuyển đổi nhanh (10 MVA)
$150.000
5%
Các công ty điện lực có hai biện pháp cơ bản để giảm số lượng sự cố và tính
nghiêm trọng của sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn gây ảnh hưởng đến hệ thống
điện: i) Ngăn ngừa các sự cố; ii) Cải tiến các biện pháp loại trừ sự cố. Các công ty
điện lực sẽ thu được nhiều lợi ích từ việc ngăn ngừa sự cố: giúp cho khách hàng hài
lòng mà còn ngăn ngừa các hư hỏng lớn đối với các thiết bị. Các hoạt động ngăn
ngừa sự cố gồm có: Chặt cây gần đường dây điện, đặt thêm các chống sét đường
dây, vệ sinh cách điện, bố trí các hàng rào ngăn ngừa động vật. Tại lưới phân phối
cần tính toán nối đất cột điện để giải phóng năng lượng sét càng nhanh càng tốt.
Tại khu vực cây cối rậm rạp cần quan tâm kế hoạch chặt cây hợp lý. Các biện pháp
loại trừ sự cố bổ sung gồm có lắp đặt thêm các thiết bị đóng lại đường dây, cắt
nhanh sự cố, cải tiến thiết kế các xuất tuyến, nhờ đó có thể giảm số lần hoặc thời
gian mất điện tạm thời và sụt áp. Tuy nhiên không thể loại trừ hoàn toàn sự cố.
Các biện pháp loại trừ sự cố gồm có:
1.2.3.1. Áp dụng các phối hợp quá dòng
Nguyên tắc phối hợp cần phải tối thiểu hóa tình trạng mất điện và phục hồi
cung cấp điện. Khi đó yêu cầu cần giảm thiểu phụ tải. Tuy nhiên kèm theo là một số
biện pháp khác từ Công ty điện lực để đảm bảo chất lượng điện năng thay vì tác
động vào phụ tải để loại trừ sự cố.
Có hai loại sự cố chính sau đây:
Sự cố thoảng qua: Như là lớp cách điện đường dây trên không bị đánh thủng.
Việc cấp điện sẽ được tiếp tục khi phóng điện hồ quang và thiết bị đóng cắt
21
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
tự động sẽ tác động trong vài giây. Một số sự cố thoảng qua sẽ tự loại trừ sự
cố
Sự cố lâu dài: Khách hàng có thể bị mất điện trong vòng vài phút đến hàng
giờ.
Với các hệ thống phân phối hình tia sẽ giúp cho chỉ mất điện một mạch khi thao tác
loại trừ sự cố. Với các sự cố lâu dài thì các thiết bị sẽ phân đoạn xuất tuyến bị sự
cố. Khi đó khu vực sự cố sẽ bị cách ly còn khu vực khác sẽ vẫn được cấp điện. Đây
chính là sự phối hợp các thiết bị bảo vệ quá dòng.
Các thiết bị bảo vệ quá dòng trên một xuất tuyến gồm có:
Máy cắt xuất tuyến tại trạm biến áp: có khả năng cắt dòng 40 kA và được
cấp tín hiệu điều khiển từ nhiều rơ le.
Thiết bị đóng lại đường dây bố trí tại cột giữa chiều dài tuyến
Cầu chì đặt tại điểm cuối của các xuất tuyến chính
1.2.3.2. Lắp đặt cầu chì
Thiết bị bảo vệ quá dòng cơ bản nhất trong hệ thống điện chính là cầu chì:
khá rẻ tiền và không cần bảo dưỡng. Chúng được sử dụng rất rộng rãi trong lưới
phân phối để bảo vệ các máy biến áp riêng lẻ và các đường nhánh.
Nhiệm vụ cơ bản nhất của cầu chì là tác động khi có các sự cố lâu dài và
cách ly khu vực sự cố. Khi phát hiện quá dòng, thành phần cầu chì thường được làm
từ kim loại như thiếc hay bạc sẽ tan chảy do dòng hồ quang khi đó sẽ loại trừ dòng
sự cố.
1.2.3.3. Bố trí thiết bị tự động đóng lại
Bởi vì hầu hết các sự cố trên đường dây trên không đều là sự cố thoáng qua
cho nên điện năng có thể sẽ lại được tiếp tục cung cấp chỉ sau vài chu kỳ dòng điện
bị gián đoạn. Hều hết các máy cắt đều được thiết kế để tự đóng lại nhanh nhất cũng
phải sau 2 đến 3 lần thao tác (nếu cần thiết), như thế cần nhiều thao tác phức tạp
mới thực hiện được đóng lại. Do đó ở trong lưới phân phối người ta thiết kế một
22
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
loại máy cắt đặc biệt vừa có khả năng loại trừ sự cố vừa có khả năng đóng lại nhanh
lại gọi là: Thiết bị tự động đóng lại. Loại cách điện của thiết bị đóng lại thường là
dầu hoặc khí SF6.
Thiết bị đóng lại thường được lắp đặt tại đầu các nhánh đường dây và đôi khi
là ở các trạm biến áp nơi thường hay có sự cố thoảng qua.Thiết bị tự động đóng lại
thường có những khoảng vượt đóng lại giữa các thao tác.
Hiện nay có các thiết bị đóng lại ngay lập tức chỉ trong vòng 12-30 chu kỳ
(0,2-0,5 giây). Nhờ đó có thể giảm thời gian mất điện và nâng cao chất lượng điện
năng.
1.2.3.4. Tăng cường phân đoạn
Để tăng cường cấp điện sẽ sử dụng mạch điện hình tia sau trạm biến áp trung
gian. Lắp đặt các cầu chì 1 pha và 3 pha tại các mạch nhánh, hoặc sẽ bố trí một bộ
thiết bị tự động đóng lại để phân đoạn thanh cái như hình vẽ sau:
Hình 1.8 – Mạch điện hình tia sử dụng các cầu Hình 1.9 – Phân đoạn thanh cái bằng
chì tại các mạnh nhánh
thiết bị tự động đóng lại
1.2.3.5. Lắp đặt thêm các thiết bị tự động đóng lại tại các điểm giữa dọc đường dây
Thực tế cho thấy các Công ty điện lực thường ưu tiên biện pháp lắp đặt thiết
bị tự động đóng lại trên đường dây để giảm bớt số lượng khách hàng mất điện thay
vì để các máy cắt tác động
1.2.3.6. Chỉ ngắt pha bị sự cố thay vì ngắt cả 3 pha
Hầu hết các thiết bị đóng cắt và thiết bị tự động đóng lại là thiết bị 3 pha.
Tuy nhiên nếu như trong mạch có nhiều phụ tải một pha có thể khuyến nghị xem
23
HV: Trần Thanh Sơn
LVCH: Mô phỏng, nhận dạng và các yếu tố ảnh hưởng đến
đánh giá chất lượng điện năng (sụt giảm điện áp ngắn hạn)
trong lưới điện CN
xét phương án lắp đặt thiết bị tự động đóng lại 1 pha để chỉ ngắt pha bị sự cố nhằm
giảm thiểu số lượng khách hàng bị mất điện.
1.2.3.8. Thay đổi đường đặc tính của thiết bị bảo vệ để phù hợp với điều kiện hiện
tại của hệ thống điện
Do điều kiện làm việc của lưới điện sẽ thay đổi theo thời gian hoạt động nên
cần thiết điều chỉnh, thay đổi đường đặc tính của thiết bị bảo vệ giúp bảo vệ quá
dòng tốt hơn.
1.3 Kết luận
Ngày nay chất lượng điện năng ngày càng được các Công ty điện lực, các
khách hàng sử dụng điện quan tâm và áp dụng nhiều biện pháp nhằm nâng cao chất
lượng điện năng. Trong đó hai hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
được chú ý nhiều do chúng gây ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động và tuổi
thọ của thiết bị điện. Chương 1 chủ yếu tập trung giới thiêu chung về định nghĩa,
khái niệm, biểu hiện và các biện pháp nhằm giảm thiểu sự cố sụt áp. Chương 2 sẽ
nghiên cứu sâu về các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối
hiện nay đang được hầu hết các quốc gia trên thế giới sử dụng.
24
