Nghiên cứu biện pháp nâng cao khả năng tải của lưới điện 500kv việt nam theo điều kiện ổn định tĩnh

1

L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan: B n lu n v n t t nghi p này là công trình nghiên c u th c
s c a cá nhân, đ

c th c hi n trên c s nghiên c u lý thuy t, ki n th c kinh đi n,

áp d ng vào th c ti n và d
Nh ng s li u đ

is h

c s d ng đ

ng d n khoa h c c a TS. Lã Minh Khánh.
c ch rõ ngu n trích d n trong danh m c tài

li u tham kh o. K t qu nghiên c u này ch a đ
nghiên c u nào t tr

c công b trong b t k công trình

c đ n nay.
Hà N i, ngày 20 tháng 3 n m 2016

Nguy n Vi t Hà


2

M CL C
Trang
L i cam đoan

1

M cl c

2

Danh m c các ký hi u, các ch vi t t t

4

Danh m c các b ng

5

Danh m c các hình v

6

M

8

CH

U
NG 1. T ng quan v kh n ng t i c a đ ng dây đi n siêu cao

áp và v n đ b o đ m gi i h n n đ nh cho l i truy n
t i đi n Vi t Nam

1.1. Các y u t
xoay chi u 

nh h

ng đ n kh n ng t i c a đ

10

ng dây truy n t i đi n
10

1.2. Các ph

ng pháp đánh giá n đ nh t nh

12

K t lu n ch

ng 1

25

CH

NG 2. Các ch tiêu, bi n pháp đ đánh giá, nâng

cao gi i h n kh n ng t i c a HT
n đ nh t nh

theo đi u ki n

2.1. Các ch tiêu đánh giá gi i h n kh n ng t i c a l
ki n n đ nh t nh

i đi n theo đi u

2.1.1. M t s ch tiêu ch y u đang đ

tr c ti p ch đ gi i h n (s d ng ch

ng dây

26

n đ nh trên c s tính
ng trình)

2.2. Các bi n pháp nâng cao gi i h n kh n ng t i c a l
2.2.1. Gi m đi n kháng đ

26

c ng d ng

2.1.2. Nghiên c u các ch tiêu đánh giá m c đ

26

33
i đi n

36
36

2.2.2. S d ng t bù d c

37

2.2.3. Bù ngang v i SVC

39

2.2.4. Các bi n pháp khác

40


3

K t lu n ch
CH

NG 3.

3.1.

tv nđ

ng 2

40

ng d ng đánh giá kh n ng t i theo đi u ki n n đ nh
cho l i đi n 500kV Vi t Nam

42
42

3.2. ng d ng đánh giá kh n ng t i theo đi u ki n n đ nh cho đ
500kV Vi t Nam

ng dây
42

3.2.1. Các ch đ tính toán

42

3.2.2. So sánh và đánh giá

59

3.3. Các bi n pháp nâng cao kh n ng t i, áp d ng cho k ch b n n ng n t ng ph t i mi n Nam và s c máy phát

60

K t lu n ch

70

ng 3

K T LU N CHUNG

71

TÀI LI U THAM KH O

73


4

DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH
STT

i s tuy n tính

C XL

Ch đ xác l p

HT

H th ng đi n

MBA

Máy bi n áp

MF

Máy phát

NM

Nhà máy đi n

PT T

Ph

ng trình đ c tr ng

PTVP

Ph

ng trình vi phân

VI T T T


5

DANH M C CÁC B NG
B ng 3.1

H s s t áp các nút t i trong ch đ xác l p

B ng 3.2

B ng h s kh n ng t i c a các nhánh đ

ng dây trong

ch đ xác l p
B ng 3.3

B ng h s s t áp các nút t i trong ch đ t i phía Nam
t ng 10%

B ng 3.4

B ng h s kh n ng t i c a các nhánh đ

ng dây trong

ch đ t i phía Nam t ng 10%
B ng 3.5

B ng h s s t áp các nút t i trong ch đ s c 02 t MF

B ng 3.6

B ng h s kh n ng t i c a các nhánh đ

ng dây trong

ch đ s c 02 t MF
B ng 3.7

B ng h s s t áp các nút t i trong ch đ t i phía Nam
t ng 10% + s c 02 t MF

B ng 3.8

B ng h s kh n ng t i c a các nhánh đ

ng dây trong

ch đ t i phía Nam t ng 10% + s c 02 t MF
B ng 3.9

B ng đi n áp t i các nút tr

c và sau khi đ t t bù

B ng 3.10

B ng đi n áp t i các nút t i khi nút 510, 511, 513 không
mang t i

B ng 3.11

B ng đi n áp t i các nút t i khi không bù, bù b ng t đi n
t nh và bù b ng SVC


6

DANH M C CÁC HÌNH V ,
Hình 1.1

Gi n đ vector dòng đi n và đi n áp

Hình 1.2

Gi n đ vector đi n áp và đ s t áp

Hình 1.3

nh h

TH

ng c a nhi t đ t i đ b n c và đi n c a v t li u làm

thanh d n và s
Hình 1.4

Mô hình m ng hai c a

Hình 1.5

M ch đi n hình Pi và hình T t

Hình 1.6

Bi u đ gi i h n truy n t i theo gi i h n phát nóng và n đ nh

Hình 2.1

Mi n n đ nh và m t s k ch b n đi t i gi i h n n đ nh

Hình 2.2

HT đ n gi n v i 2 nút ngu n và t i

Hình 2.3

Mi n đ ng m c ch s L

Hình 2.4

Mi n n đ nh t i trong không gian công su t nút

Hình 2.5

Quan h gi a Pgh, Btđ theo v trí đ t t bù d c

Hình 2.6

ng đ

ng c a m ng hai c a

ng dây không t n th t có đ t SVC

kho ng gi a

Hình 3.1

S đ HT 500kV Vi t Nam n m 2015

Hình 3.2

Mi n n đ nh công su t nút Hà T nh (510) ch đ xác l p

Hình 3.3

Mi n n đ nh công su t nút à N ng (511) ch đ xác l p

Hình 3.4

Mi n n đ nh công su t nút D c S i (513) ch đ xác l p

Hình 3.5

Mi n n đ nh công su t nút Hà T nh (510) ch đ t i phía
Nam t ng 10%

Hình 3.6

Mi n n đ nh công su t nút à N ng (511) ch đ t i phía

Nam t ng 10%


7

Hình 3.7

Mi n n đ nh công su t nút D c S i (513) ch đ t i phía
Nam t ng 10%

Hình 3.8

Mi n n đ nh công su t nút Hà T nh (510) ch đ s c 02 t
MF

Hình 3.9

Mi n n đ nh công su t nút à N ng (511) ch đ s c 02 t
MF

Hình 3.10

Mi n n đ nh công su t nút D c S i (513) ch đ s c 02 t
MF

Hình 3.11

Mi n n đ nh công su t nút Hà T nh (510) ch đ t i phía
Nam t ng 10% + s c 02 t MF

Hình 3.12

Mi n n đ nh công su t nút à N ng (511) ch đ t i phía
Nam t ng 10% + s c 02 t MF

Hình 3.13

Mi n n đ nh công su t nút D c S i (513) ch đ t i phía
Nam t ng 10% + s c 02 t MF

Hình 3.14

Mi n n đ nh công su t nút Hà T nh (510) khi l p đ t t bù

Hình 3.15

Mi n n đ nh công su t nút à N ng (511) khi l p đ t t bù

Hình 3.16

Mi n n đ nh công su t nút D c S i (513) khi l p đ t t bù

Hình 3.17

S đ nguyên lý máy bù t nh SVC

Hình 3.18

S đ t

ng đ

ng hóa SVC trong ch

ng trình tính CONUS

và đ c tính làm vi c c a SVC
Hình 3.19

Mi n n đ nh công su t nút Hà T nh (510) khi l p đ t SVC

Hình 3.20

Mi n n đ nh công su t nút à N ng (511) khi l p đ t SVC

Hình 3.21

Mi n n đ nh công su t nút D c S i (513) khi l p đ t SVC


8

M

U

Lý do ch n đ tài
Cùng v i s phát tri n c a n n kinh t , xã h i, nhu c u s d ng đi n c a m i
Qu c gia đ u t ng nhanh, vi c đ m b o đáp ng k p th i và đ y đ nhu c u đi n
n ng cho các ph t i công nghi p, dân sinh v i ch t l

ng đi n n ng cao là tiêu chí

quan tr ng hàng đ u c a các ngành đi n trên th gi i nói chung và Vi t Nam nói
đ tđ

riêng.

r ng, các đ

c đi u đó, các n m g n đây, h th ng đi n không ng ng đ

ng dây, tr m bi n áp m i đ

c xây d ng. H th ng đi n Vi t Nam

trong nh ng n m g n đây có t c đ phát tri n v
ba mi n B c - Trung - Nam b ng đ

cm

t b c, tiêu bi u là H th ng đi n

ng dây siêu cao áp 500kV. Tuy nhiên, song

song v i t c đ phát tri n nhanh là các v n đ đ t ra cho h th ng đi n là v n hành
sao cho đ

c n đ nh, tin c y và hi u qu . Sau nh ng bi n đ i nh y v t v l

ng thì

v n đ càng ph i quan tâm h n n a là ph i tìm ra các gi i pháp, công ngh nh m
đ tđ

c hi u qu cao trong v n hành h th ng đi n ngày càng phát tri n.
Trên c s đó, lu n v n d ki n tìm hi u v ph

ng pháp phân tích kh n ng

i truy n t i đi n trong các tình hu ng v n hành c th . T đó cho phép

t ic al

đánh giá m c đ làm vi c an toàn và tin c y c a l
y u nh h

ng đ n kh n ng truy n t i c a các đ

h n và đ xu t gi i pháp t

i đi n, xác đ nh các y u t ch
ng dây theo các đi u ki n gi i

ng ng nh m nâng cao đ tin c y trong v n hành h

th ng đi n Vi t Nam.
M c đích nghiên c u lu n v n
Xây d ng c s lý thuy t v kh n ng t i c a h th ng đi n, tìm cách đánh giá
đ nh l

ng kh n ng t i, xác đ nh các ch tiêu đánh giá n đ nh t nh cho l

i đi n

truy n t i.
So sánh và đánh giá hi u qu c a các bi n pháp nâng cao kh n ng t i đã và
đang áp d ng cho l
-

i đi n 500kV.

it

ng và ph m vi nghiên c u

it

ng nghiên c u c a lu n v n là các ch tiêu đánh giá và bi n pháp nâng

cao cho kh n ng t i c a l

i đi n 500kV Vi t Nam.


9

-

Trong ph m vi nghiên c u c a đ tài, lu n v n d ki n th c hi n thu th p s

li u, s d ng công c mô ph ng các k ch b n và ch đ làm vi c c a l
500kV Vi t Nam nh m minh h a kh n ng t i c a l

i đi n

i đi n theo đi u ki n n

đ nh t nh.
Ph

ng pháp nghiên c u c a lu n v n

Các ph
ph

ng pháp áp d ng trong lu n v n bao g m: Ph

ng pháp th ng kê, ph

ng pháp phân tích, ph

ng pháp k th a,

ng pháp t ng h p.

Lu n v n áp d ng công c phân tích là ph n m m CONUS đ mô ph ng, tính
toán, đánh giá và xác đ nh gi i h n truy n t i c a các đ

ng dây dài trong l

i đi n

siêu cao áp 500kV t i Vi t Nam theo các k ch b n đi n hình. T đó, lu n v n đ
xu t và đánh giá hi u qu c a các bi n pháp nh m c i thi n và nâng cao kh n ng
t ic al

i đi n.

N i dung nghiên c u
Lu n v n tìm hi u và t ng h p m t cách toàn di n v v n đ đánh giá kh
n ng t i c a l

i đi n, tìm hi u các ch tiêu k thu t khác nhau cho t ng khía c nh,

kh n ng áp d ng đ i v i đánh giá phân tích cho h th ng truy n t i 500kV Vi t
Nam. Lu n v n c ng đã đ a ra cách l a ch n bi n pháp nâng cao kh n ng t i c a
l
ph

i theo đi u ki n th c t thông qua nh ng phân tích, tính toán c th cho t ng
ng án.
Trên c s đó, n i dung c a lu n v n s đ
1. T ng quan v kh n ng t i c a đ
đ m gi i h n n đ nh cho l

c chia thành các ph n nh sau:

ng dây đi n siêu cao áp và v n đ b o

i truy n t i đi n Vi t Nam.

2. Phân tích các ch tiêu và bi n pháp nh m đánh giá, nâng cao gi i h n kh
n ng t i c a HT theo đi u ki n n đ nh t nh.
3. Thu th p s li u, mô ph ng c u trúc c a l

i đi n 500kV Vi t Nam trong

ph n m m. Xây d ng k ch b n v n hành quan tâm và áp d ng đánh giá kh
n ng t i theo đi u ki n n đ nh cho h th ng đi n Vi t Nam.
4. M t s đánh giá và k t lu n chung.


10

Ch

ng 1

T NG QUAN V KH N NG T I C A
NG DÂY I N
SIÊU CAO ÁP VÀ V N
B O
M GI I H N N NH
CHO L
I TRUY N T I I N VI T NAM
1.1. Các y u t

nh h

ng đ n kh n ng t i c a đ

ng dây truy n t i đi n xoay

chi u
1.1.1. Kh n ng t i c a đ

ng dây theo các đi u ki n gi i h n cho phép

Kh n ng t i c a l i đi n nói chung và đ ng dây t i đi n nói riêng là dòng đi n
ho c công su t t i đ c mà không vi ph m các tiêu chu n k thu t c a l i đi n,
không gây ra các nguy h i cho b n thân, cho h th ng đi n (HT ) và ph t i đi n. i
v i các d ng l i đi n khác nhau, kh n ng t i có th là gi i h n nhi t (phát nóng),
ràng bu c v t n th t đi n áp và gi i h n theo đi u ki n n đ nh t nh c a HT , các gi i
h n này đ c tính riêng cho các tr ng h p c th .
Trong đó v i đ ng dây t i đi n, các gi i h n v kh n ng t i c a đ ng dây ph
thu c nhi u y u t khác nhau tu theo c p đi n áp và chi u dài đ ng dây. V i h u h t
đ ng dây c a các lo i l i đi n khác nhau, gi i h n công su t truy n t i th ng đ c
xác đ nh ho c ki m tra theo đi u ki n phát nóng. i v i các đ ng dây có c p đi n áp
th p h n (l i trung áp), thì t n th t đi n đi n áp là y u t c n đ c quan tâm đ u tiên.
V i các đ ng dây dài truy n t i đi n đi xa (đ ng dây siêu cao áp - SCA), kh n ng
t i l i đ c quy t đ nh b i đi u ki n gi i h n n đ nh t nh.
c đi m c a đ ng dây t i đi n xoay chi u là ch u nh h ng r t l n b i dòng
đi n đi n dung c a đ ng dây. Công su t ph n kháng do đi n dung c a đ ng dây sinh
ra trong quá trình v n hành gây nhi u khó kh n v m t k thu t cho vi c thi t k và
v n hành đ ng dây. L ng công su t ph n kháng d th a trên đ ng dây ch đ
non t i s tràn vào các m ng đi n áp th p làm thay đ i thông s v n hành, đ ng th i
tràn vào các nhà máy đi n lân c n gây ra hi n t ng t kích thích trong các máy phát
đi n. Nghiên c u đ y đ các y u t nh h ng đ n gi i h n công su t truy n t i trên
đ ng dây s giúp cho ng i v n hành tìm các bi n pháp đi u ch nh thích h p nh m
nâng cao kh n ng t i c a đ ng dây.

11

a. Kh n ng t i c a đ

ng dây theo đi u ki n gi i h n đi n áp
i đi n luôn có đi n tr và đi n kháng.

Các ph n t c a l
nhân gây nên s t áp trên l

ây chính là nguyên

i đi n khi làm nhi m v truy n t i công su t.

đ a ra công th c s ph thu c c a đ s t áp vào công su t truy n t i trên l
đi n, ta đi xét l
i n áp ph c

i

i có đi n tr R, đi n kháng X c p đi n cho ph t i công su t P2 + jQ 2 .
*

cu i đ

ng dây là U 2 , đi n áp ph c đ u ngu n, công su t c a ngu n

c n cung c p là P1 + jQ1 .

Dòng đi n trên đ

*

*

ng dây là I gi thi t ch m pha so v i đi n áp U 2 . N u l y đi n

*

áp U 2 làm g c tính toán thì quan h gi a các vector đ
*

c th hi n

hình 1.1 d

i đây

*

(vector dòng đi n I t o v i vector đi n áp U 2 góc ).
*

U1
*

U

*

U2

U
U

*

UI 2

Hình 1.1: Gi n đ vector dòng đi n và đi n áp
Dòng đi n I có th phân tích thành 2 thành ph n: ph n th c I t (trùng v i U 2 ) và
o Ia (vuông góc v i U 2 ) đ ch r ng ph n th c c a dòng đi n là do công su t tác
d ng gây ra, còn ph n o c a nó do công su t ph n kháng gây ra:
*

I = I t - jI a = Icos - jIsin


12

*

Bi t Z = R + jX là t ng tr c a đ
đi n áp trên đ
*

ng dây. Theo đ nh lu t Ohm ta có t n th t

ng dây nh sau:

*

*

U = 3.I.Z = 3(I t - jIa )(R + jX)

= 3 (Icos - jIsin )(R + jX)
= 3(Icos .R + Isin .X) + j 3(Icos .X - Isin .R)

= U+j U

Ta c ng th y r ng t n th t đi n áp c ng g m 2 thành ph n (hình 1.2a):

U trùng

*

pha v i U 2 và U vuông góc v i U 2 .
U = 3(Icos .R + Isin .X)

(1.1)

U = 3(Icos .X - Isin .R)

(1.2)
*

*

U1

U1
*

U

U
*

*

U2

U

U2
*

*

I

I

a)

U

b)

Hình 1.2: Gi n đ vector đi n áp và đ s t áp
T đó ta có th tính đ
*

*

U1 = U 2 +

*

c đi n áp đ u ngu n U1 :

*

U = U2 + U + j U

= U 2 + 3(Icos .R + Isin .X) + j 3(Icos .X - Isin .R)
.

Module đi n áp và góc pha c a đi n áp U1 :
U1 = (U 2 +

U) 2 + U 2

(1.3)

Us


13

tg = U/(U 2 +

(1.4)

U)
*

*

s t áp (hi u gi a module c a đi n áp U1 và U 2 ) là đi n áp b m t đi khi
đ

ng dây t i đi n:
U s = U1 - U 2
*

*

N u quay vector U1 xu ng U 2 , ta đ
r ng

c

U s > U , tuy nhiên trong th c t góc

hai đ i l

U s (hình 1.4b). Ng

r t nh cho nên s sai khác nhau gi a

ng này c ng r t nh , có th b qua. Do v y, ng

t n th t đi n áp đ ng tr c v i đi n áp g c

i ta có th l y thành ph n

U đ đo đ s t áp. S ch p nh n này làm

cho vi c tính toán đ s t áp d dàng h n nhi u so v i tính toán tr c ti p
Trong tính toán th c t th

ng này. Ký hi u công su t tác
*

d ng và công su t ph n kháng

Us .

ng dùng công su t tác d ng và công su t ph n kháng

i ta tìm cách bi u di n đ s t áp qua hai đ i l

nên ng

i ta nh n th y

ph

t i ký hi u là P2 , Q2 , S2 ,

đ u ngu n là

*

P1 , Q1 , S1 . Ta có:

P2 = 3U 2 Icos

2

Q 2 = 3U 2 Isin
P1 = 3U1Icos

*
S2 = P2 + jQ2

2

1

Q1 = 3U1Isin

*
S1 = P1 + jQ1

1

= arctag(Q/P)

Gi thi t t i trên đ
th c trên ta tính đ
Icos =

ng dây đ ng nh t v ph t i nên:

1

=

2

= , t các công

c:

P2
=
3U 2

P1
3U1

(1.5)


14

Q2

=
3U 2

Isin =

Q1
3U1

(1.6)

Thay (1.10), (1.11) vào (1.6) và (1.7) ta đ

c:

U=

PR + QX -3
10 [kV, kVA, Ω, kV]
U

(1.7)

U=

PX - QR -3
10 [kV, kVA, Ω, kV]
U

(1.8)

Qua (1.7) ta th y r ng v i m t đi n áp U danh đ nh, khi l

i đi n (v i thông s R,

X xác đ nh) truy n t i công su t t i ph t i t s có s t áp. S t áp này càng l n khi
l

ng công su t truy n t i (P, Q) càng l n. Và khi P, Q l n t i m t m c đ nào đó thì

đ s t áp s v

t quá m c cho phép, lúc đó đi n áp cu i ngu n U2 s gi m t i m c:

iv il
b gây nh h

i đi n truy n t i: S t áp có th v

t quá kh n ng đi u ch nh c a thi t

ng k thu t và an toàn h th ng t i các ph n t sau nó.

Trong đi u ki n bình th

ng, đ l ch đi n áp đ

±5% so v i v i đi n áp danh đ nh và đ

c xác đ nh t i v trí đ t thi t b đo đ m đi n

ho c t i v trí khác do hai bên tho thu n. Trong tr
đi n áp đ

c phép dao đ ng trong kho ng
i đi n ch a n đ nh,

ng h p l

c dao đ ng t -10% đ n +5%. V i quy đ nh này thì rõ ràng v i m t l

i

đi n đã cho, đ không vi ph m v đ s t đi n áp l n nh t chúng ta ch có th truy n t i
m tl

ng công su t (l n nh t) nh t đ nh mà thôi.

b. Kh n ng t i c a đ

ng dây theo đi u ki n gi i h n phát nóng

Dây d n m t trong các ph n t chính, quan tr ng c a l
m t trong nh ng ph n t ch m ng
su t trong l

ng phát nóng t i h n đ u tiên khi truy n t i công

i. T n th t công su t trên đi n tr n i t i c a b n thân dây d n là nguyên

nhân chính gây lên s t ng nhi t t i h n này. Các ph

đ

i đi n. Chúng c ng là

ng trình v nhi t d

c vi t cho dòng đi n t i và nhi t đ gây lên b i dòng đi n t i.

i đây s


15

S t ng nhi t đ c a các ph n t l

i đi n nói chung, c a dây d n nói riêng do

t n th t công su t trên đi n tr c a b n thân chúng đ
R.I2.dt = G.C.d + q.F.( -

c bi u di n b ng ph

0).dt

ng trình:
(1.9)

Trong đó: R(Ω) – đi n tr c a ph n t l

i đi n có dòng đi n ch y qua;

I(A) – dòng đi n hi u d ng ch y qua ph n t ;
G(g) – kh i l

ng c a ph n t có dòng đi n ch y qua;

C(W.s/g.oC) – t nhi t c a ph n t có dòng đi n ch y qua;
q(W/cm2.oC) – su t t a nhi t b m t c a ph n t có dòng đi n ch y qua;
F(cm2) – di n tích b m t c a ph n t có dòng đi n ch y qua;
o
0( C)

– nhi t đ môi tr

ng đ t ph n t ;

(oC) – nhi t đ c a ph n t có dòng đi n ch y qua.
Th c ch t có th hi u ph

ng trình cân b ng nhi t (1.1) nh sau: Ngu n nhi t do

dòng đi n sinh ra khi ch y qua ph n t đ

c chia thành hai ph n. M t ph n làm t ng

nhi t đ c a ph n t , ph n nhi t còn l i t a ra môi tr
ng trình (1.9), ta đ

Gi i ph

ng xung quanh.

c nghi m:

R.I2
=
.(1 - e-t/T ) + 1.e-t/T
q.F

(1.10)

Trong đó:
1

=

t

= -

1

-

0

0

là đ t ng nhi t đ ban đ u c a ph n t ;
là đ t ng nhi t đ c a ph n t t i th i đi m t;

tr ng thái làm vi c xác l p c a l

i đi n, dòng đi n làm vi c lâu dài s làm cho

nhi t đ c a các ph n t d n đi n t ng đ n m t nhi t đ nh t đ nh, không đ i. Toàn b
nhi t n ng sinh ra s t a vào môi tr

ng xung quanh. V i m t ph n t c a l

cho, ng v i dòng đi n làm vi c Ilv và nhi t đ môi tr
đ t đ n m t tr s t

ng

0,

i đi n đã

nhi t đ c a ph n t s

ng ng nh t đ nh . i u này c ng có th d dàng suy ra t (1.10)

khi l y gi i h n v th i gian ti n t i vô h n.
t ng nhi t đ trong tr ng thái làm vi c dài h n c a ph n t :


16

⎡ R.I 2

R.I 2
-t/T
-t/T ⎤
=
lim
.(1
e
)
+
.e
=
1
∞
⎥
t →∞ ⎢ q.F
q.F
⎣
⎦

(1.11)

Nhi t đ trong tr ng thái làm vi c dài h n c a ph n t :
=

∞+

0

=

R.I 2
+
q.F

(1.12)

0

i v i đa s các ph n t đi n, khi nhi t đ t ng đ b n c và đi n c a các ph n
t c a chúng s gi m. S thay đ i đ b n c và đi n c a các v t li u thông d ng cho
hình 1.3.
%
100
%

i n áp ch c th ng

b nc

90
80
70
60
50

100
75
50
25

40
0

100

200

300

°C

0

20

40

a)

Hình 1.3: nh h

60

80

100

120

140

°C

b)

ng c a nhi t đ t i đ b n c và đi n c a v t li u làm thanh
d n và s [3]

T đ th hình 1.3a có th th y r ng, đ b n c c a các v t li u thông th

ng làm

thanh d n b t đ u gi m nhanh khi nhi t đ phát nóng t 100 đ n 120oC. Th c t thì
nhi t đ c a các v t li u làm thanh d n có th ch u đ ng đ

ct

ng đ i cao, kho ng

110 oC, song khi ch u tác d ng lâu dài c a nhi t đ kho ng 70 - 75 oC và cao h n, hi n
t

ng oxy hóa t i các ch n i b t đ u m nh và t ng r t nhanh vì khi đó đi n tr ti p

xúc

đây s t ng lên đáng k , gây phát nóng c c b t i các m i n i. C nh v y đi n

tr ti p xúc t ng lên và nhi t đ c ng t ng lên, quá trình x y ra có tính ch t dây

17

chuy n, k t qu là nhi t đ t i các m i n i có th r t cao, gây nguy hi m và có th phá
tránh h h ng các m i n i, ph i đ m b o sao cho nhi t đ c a nó

h ng các m i n i.
không v

t quá 70 - 75 oC.
i tác d ng c a nhi t đ cao, đ b n c a các v t li u cách đi n c ng gi m

C ng d
xu ng.

i v i s cách đi n (hình 1.3b), khi nhi t đ kho ng 80 - 85oC, đi n áp ch c

th ng cách đi n c a nó b t đ u gi m nhanh. V i d u cách đi n trong MBA,

nhi t đ

kho ng 150oC d u s b c cháy, không còn kh n ng cách đi n. Không nh ng v y s
t ng nhi t đ c a cách đi n còn làm gi m đ b n v c . Sau m t th i gian làm vi c,
cách đi n b già c i và d dàng b ch c th ng d

i tác đ ng c a đi n áp ho c b phá

h y do tác đ ng v c c a dòng đi n.
Nh v y, qua các phân tích

trên có th th y đ

c nhi t đ cho phép c a dây d n

và MBA khi làm vi c lâu dài s b h n ch b i đ b n nhi t c a cách đi n và các m i
n i. Vì các lý do đó, v m t c h c, m c dù các dây d n tr n và khí c đi n có th ch u
đ

c nhi t đ kho ng 110oC ho c cao h n, nh ng đ tránh h h ng

các m i n i

ng

i ta quy đ nh nhi t đ cho phép c a chúng th p h n nhi u. Nhi t đ cho phép

(

này tùy thu c vào môi tr

cp)

ng làm vi c c a l

i đi n đi n và chính là y u t quan

tr ng kh ng ch dòng đi n (kh n ng t i) ch y trong l
C n c vào nhi t đ cho phép, t (1.4) ng

i ta có th d dàng tính ra dòng đi n

làm vi c lâu dài cho phép c a ph n t d n đi n trong l
Icp =

(

cp

-

0

).q.F

R

i đi n.
i đi n:
(1.13)

ho c b ng các thí nghi m đ xác đ nh dòng đi n cho phép Icp đ i v i các dây d n, dòng
đi n đ nh m c (công su t đ nh m c) đ i v i MBA và các khí c đi n khi làm vi c lâu
dài.
c. Gi i h n n đ nh (t nh),[2]


18

Gi i h n n đ nh bao g m gi i h n (t nh) n đ nh góc và gi i h n (t nh) n đ nh
đi n áp.

th y rõ gi i h n công su t truy n t i c a l
t nh, trong đã mô hình hóa l
ph

ng trình truy n – ph

i đi n đi n theo đi u ki n n đ nh

i đi n đi n thành m ng hai c a (hình 1.4) và dùng

ng trình cho m i quan h gi a thông s c a vào và c a ra

c a m ng hai c a.

U1

U2
I1

I2

Hình 1.4: Mô hình m ng hai c a.
Ph

ng trình truy n c a m ng hai c a:

⎛ U1 ⎞ ⎛ A B ⎞ ⎛ U 2 ⎞
⎜I ⎟=⎜
⎟⎜ ⎟
⎝ 1 ⎠ ⎝ C D ⎠ ⎝ I2 ⎠

Khai tri n đ

(1.14)

c:

U1 = AU 2 + BI 2
I1 = CU 2 + DI 2

Ma tr n trong h (1.14) đ

c g i là ma tr n truy n, lý hi u là T, v i các ph n t

A, B, C, D là s ph c. Trong đó A, D là t s truy n áp, truy n dòng không có th
nguyên. B, C l n l

t là t ng tr , t ng d n t

t ng tr , t ng d n. Chúng đ

ng h gi a c a vào – ra, có th nguyên

c tính toán theo công th c sau:

A=

U1
U 2 I2 = 0

;

B=

U1
I2 U 2 = 0

C=

I1
U 2 I2 = 0

;

D=

I1
I2 U 2 = 0

(1.15)


19

ng đ

T

ng v i m ng hai c a này, ng

i ta bi u di n m ch đi n b ng m ch

hình Pi và hình T.
Z1

Z

Y1

Z2

Y

Y2

a)

b)

Hình 1.5: M ch đi n hình Pi và hình T t

ng đ

ng c a m ng hai c a.

V i m ch đi n hình Pi, các thông s c a ma tr n truy n T đ
A = 1+ ZY2

;

c tính nh sau:

B=Z

C = Y1 + Y2 + ZY1Y2 ;

(1.16)

D = 1 + ZY1

V i m ch đi n hình T, các thông s c a ma tr n truy n T đ
A = 1+ Z1Y

;

B = Z1 + Z2 + Z1Z2Y

C=Y

;

D = 1 + Z2Y

chuy n t i d ng ph

ng trình công su t, ng

c tính nh sau:
(1.17)

i ta xu t phát t ph

ng trình

(1.14) đ suy ra:
⎛ I1 ⎞ ⎛ D/B -1/B ⎞ ⎛ U1 ⎞
⎜ -I ⎟ = ⎜
⎟⎜ ⎟
⎝ 2 ⎠ ⎝ -1/B A/B ⎠ ⎝ U 2 ⎠
T đó, ng

i ta có ph

ng trình công su t ph c (1 pha) nh sau:

⎛ D^ ^
1 ^ ⎞
D
S1 = U1 I1 = U1 ⎜ ^ U1 - ^ U 2 ⎟ = U12 ∠
B
⎜B
B ⎟⎠
⎝
*

*

^

(1.18)

*

BD

-

^
⎛ 1 ^
^ ⎞
A
A
⎜
-S2 = -U 2 I 2 = U 2 - ^ U1 + ^ U 2 ⎟ = U 22 ∠
B
⎜ B
B ⎟⎠
⎝
*

*

^

U1U 2
∠ +
B

*

BA

-

(1.19)

B

U1U 2
∠- +
B

B


20

Trong đó ký hi u góc truy n t i
c a B..., và

BA

=

B

–

A...

=

1

–

2

(góc pha U1 – góc pha U2),

B

là góc

Áp là các giá tr pha và công su t 1 pha, còn n u l y giá

tr dây thì ta có công su t 3 pha. S2 có chi u nh I2, t c là đi ra kh i m ng hai c a.
Tách riêng ph n th c và ph n o, ng

i ta có ph

ng trình cho công su t tác

d ng và công su t ph n kháng cho m i c a:
DU12
P1 =
cos
B
Q1 =

DU12

sin
B

P2 = -

AU 22
cos
B

AU 22
Q2 = sin
B

BD

-

U1U 2
cos( +
B

BD

-

U1U 2
sin( +
B

B

)

B

)

BA

+

U1U 2
cos(- +
B

BA

+

U1U 2
sin(- +
B

(1.20)

B

)

B

)

(1.21)

(P2 và Q2 đi ra kh i m ng hai c a).
Trong th c t m ng hai c a th

ng có t n th t r t nh , có th b qua. Lúc đó A

và D là các s th c (d th y t (1.16) và (1.17)), B là s
có tính c m

B=

90o) và các ph

D
UU
∠±90o - 1 2 ∠ +90o
B
B

S2 = U 22

A
UU
∠±90o - 1 2 ∠- +90o
B
B

U1U 2
sin = P2
B

Q1 = ±

D 2 U1U 2
U1 cos
B
B

Q2 = ∓

A 2 U1U 2
U2 +
cos
B
B

ng d

ng, đ

ng dây

ng trình công su t s đ n gi n h n r t nhi u:

S1 = U12

P1 =

o (th

(1.22)

(1.23)


21

Trong đó d u phía trên ng v i tr
phía d

i ng v i

A=

D=

ng h p th

ng g p h n

A

=

D

= 0 o, d u

180o (A và D là s th c âm)

* Gi i h n (t nh) n đ nh góc

T (1.21) ta có th th y v i đi n áp các nút đ
công su t P2 không th v
Pm = P2m

t quá giá tr :

U1U 2 AU 22
=
cos
B
B

Giá tr c c đ i đ t đ

c gi không đ i thì s truy n t i

cv i

(1.24)

BA

m

=

B.

Còn n u b qua t n th t trong m ng hai c a

thì:
Pm = P2m =

U1U 2
B

Giá tr này đ t đ

(1.25)
c khi v i góc truy n t i

m

=

B=

90o.

Pm chính là gi i h n truy n t i công su t qua m ng hai c a theo đi u ki n n đ nh
ó là g i h n truy n t i qua m ng hai c a mà các máy phát đi n

góc c a h th ng.

hai phía có th duy trì s làm vi c đ ng b . Khi h th ng làm vi c
m

góc truy n t i

>

thì ch c n m t kích đ ng nh , h th ng s b đánh b t kh i đi m làm vi c cân b ng,

các máy phát m t đ ng b và h th ng có th tan rã.
* Gi i h n (t nh) n đ nh đi n áp ph t i

Khi không có ngu n công su t ph n kháng đ c p cho c a ra thì khi t ng ph t i,
đi n áp c a nó b t đ u gi m và đ n m t m c nào đó có th gây ra m t n đ nh đi n áp.
kh o sát s m t n đ nh này, ph i tính đ n đáp ng đ ng c a các ph n t l

i đi n

và ph t i đi n, ti p theo sau m t s s t gi m đi n áp. Tuy nhiên b qua các đáp ng
đ ng ta c ng th y đi n áp ph t i có m t gi i h n t nh, suy ra t đi u ki n t n t i đi m
làm vi c xác l p – đi u ki n đ t n t i U2 khi bi t U1, P2 và Q2.
Ng
ch a

i ta xác đ nh đi u ki n t n t i nghi m U2 b ng cách chuy n riêng s h ng

c a (1.21) sang m t v , ti n hành bình ph

này v i nhau, đ

c:

ng hai v và c ng hai ph

ng trình


22

⎛
AU 22
⎛ U1U 2 ⎞
cos
⎜
⎟ = ⎜ P2 +
B
⎝ B ⎠
⎝
2

(1.26) là ph

2

⎞ ⎛
AU 22
sin
BA ⎟ + ⎜ Q 2 +
B
⎠ ⎝

⎞
BA ⎟
⎠

2

(1.26)

ng nghi m U2. D dàng tìm đi u ki n đ t n t i

ng trình trùng ph

nghi m U2 này là:
1
S .B.cos( BA - ϕ2 )
S .B
≥ 22
- 2
2
2
2A
U1 .A
U1 .A
⇔

S2 ≤

U12
2.A.B.[1 + cos(

BA

- ϕ2 )]

(1.27)

= Sgh

(1.27) cho th y rõ, công su t truy n t i trong tr

ng h p này không th v

t quá

gi i h n:
U12
Sgh =
2.A.B.[1 + cos(

BA

(1.28)

- ϕ2 )]

N u b qua t n th t công su t thì:
U12
Sgh =
2.A.B.(1 ± sinϕ2 )

(1.29)

B qua các d n xu t toán h c, ta th y gi i h n này là m t hi n t

ng v t lí c b n

c a m ch đi n. V i đi n áp đ u ngu n không đ i, vi c t ng công su t ph t i (đ ng
th i c P và Q) có th th c hi n đ

c b ng vi c gi m t ng tr c a nó, vì vi c này có

th làm t ng dòng đi n ph t i. Nh ng gi m t ng tr ph t i l i có th làm gi m đi n
áp đ t lên nó d n đ n gi m công su t. Vì th , quá trình gi m t ng tr ph t i đ n m t
lúc nào đó s có tác d ng ng

c l i là làm gi m công su t toàn ph n.

1.2. V n đ b o đ m gi i h n n đ nh cho l

Nói chung v i nh ng l
công su t không quá dài (d
n đ nh t nh th
c ađ

i truy n t i đi n Vi t Nam

i đi n có quy mô không quá l n, kho ng cách truy n t i
i 200km) thì gi i h n truy n t i công su t theo đi u ki n

ng khá cao so v i các gi i h n khác. Công su t t i l n nh t cho phép

ng dây t i đi n lúc này đ

s t áp cho phép. Nh

l

c đánh giá theo đi u ki n phát nóng dài h n và đ

i đi n đô th hay l

i đi n công nghi p, m t đ ph t i l n


23

thì đi u ki n phát nóng dài h n s đ

c quan tâm tr

c tiên khi truy n t i công su t

i, các đi u ki n còn l i ch mang tính ki m tra. Còn

trong l

l

i đi n nông thôn có

chi u dài l n, ph t i phân tán thì đi u ki n v đ s p áp cho phép l i đ
tiên.

l

i đi n phân ph i đi n l c vi c truy n t i công su t trong l

c xét t i đ u

il iđ

c ki m

tra đ ng th i theo c 2 đi u ki n phát nóng dài h n và đ s t áp cho phép.

Hình 1.6 : Bi u đ gi i h n truy n t i theo gi i h n phát nóng và n đ nh

Sau khi đ a vào v n hành đ

ng dây 500kV và t o ra HT

h p nh t c a Vi t

Nam, quy mô công su t và kho ng cách truy n t i t ng v t đã đ t ra v n đ b o đ m
kh n ng v n hành n đ nh và tin c y cho h th ng. Trong l

i h th ng v i c p đi n

áp 500kV c a Vi t Nam hi n nay, chi u dài m t s đo n đ

ng dây t i đi n khá l n

(h n 300km), l

ng công su t truy n t i t i m t s th i đi m khá cao d n đ n gi i h n

truy n t i công su t theo đi u ki n n đ nh t nh th p h n các gi i h n truy n t i công


24

su t theo các đi u ki n khác, do đó nó tr thành y u t quy t đ nh kh n ng t i c a
l

i.
Trong l

i đi n 500kV Vi t Nam, đã t ng có s c v n hành liên quan đ n kh

n ng t i c a l

i trong đi u ki n và ch đ làm vi c n ng n , nh s c rã l

đi n mi n Nam ngày 22/5/2013 gây m t đi n và nh h

v n đ quan tr ng là làm gì, và làm nh th nào đ các s c t
ng s đ

nh ng mô ph ng, tính toán c th đ có nh ng ph

i n nói chung,

ng t , ho c nghiêm

c gi m thi u. C n thi t ph i có
ng án d phòng s c , đ xu t các

bi n pháp thích h p trong v n hành nh san t i cho đ
không ph i rã l

i

ng đ n nhi u khu v c thu c

22 t nh thành trên di n r ng. Sau s c này, đ i v i EVN và ngành
tr ng h n, n u có x y ra, thì m c nh h

it il

ng dây 500 kV khi có s c , đ

i toàn h th ng, d n t i m t đi n trên di n r ng. Bên c nh đó khi thi t

k và quy ho ch cho HT

500kV c a Vi t Nam, vi c t o ra các k ch b n v n hành

n ng n nh m đánh giá kh n ng t i theo đi u ki n n đ nh t nh và đánh giá tr

c hi u

qu c a các bi n pháp nâng cao kh n ng t i có ý ngh a quan tr ng và c n đ

c quan

tâm nghiên c u.
1.3. K t lu n ch

ng 1

Kh n ng t i c a l
m im tl

i đi n và đ

ng dây t i đi n ph thu c vào nhi u y u t .

i đi n khác nhau s có m t y u t quy t đ nh kh n ng t i c a l

y u t mà gi i h n truy n t i công su t theo tiêu chí c a nó là nh nh t. V i l
truy n t i 500kV Vi t Nam, đ
kh n ng t i c a l

i.

ó là
i đi n

ng dây dài, đi u ki n n đ nh t nh là y u t quy t đ nh

i. Trên th c t các tình hu ng v n hành có kh n ng gây ra m t n

đ nh có th x y ra theo nh ng k ch b n r t khác nhau và ch đ làm vi c n ng n . Vi c
nghiên c u gi i h n truy n t i theo đi u ki n n đ nh t nh c ng yêu c u đánh giá đ nh
l

ng đ

c gi i h n làm vi c n đ nh c a h th ng v i các ch tiêu phù h p. Ngoài ra

c n ph i xây d ng đ

c m t s k ch b n quan tâm và đánh giá đ

c hi u qu c a các

bi n pháp nâng cao kh n ng công su t t i trong h th ng theo đi u ki n n đ nh t nh.
Ch

ng 2 c a lu n v n s ti p t c đi tìm hi u các ch tiêu, bi n pháp đ đánh giá và


25

nâng cao gi i h n làm vi c n đ nh c a l
thông s khác nhau.

i truy n t i đi n theo các k ch b n bi n đ i