ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU RƠLE SỐ SEL – 311L VÀ ỨNG DỤNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO ĐƯỜNG DÂY 500KV PLEIKU – CẦU BÔNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: HỆ THỐNG ĐIỆN
--------  --------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU RƠLE SỐ SEL – 311L VÀ ỨNG
DỤNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO ĐƯỜNG DÂY
500KV PLEIKU – CẦU BÔNG

GVHD: ThS. LÊ VÂN
SVTH: DƯƠNG BÁ KHÁNH
LỚP 06D1
MSSV: 105101061115

Đà Nẵng, tháng 6/2011

Trang i


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
-----o0o-----

KHOA ĐIỆN
----------

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên

: DƯƠNG BÁ KHÁNH

Lớp

: 06D1

Ngành

: HỆ THỐNG ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn

: Th.S LÊ VÂN

I. NHIỆM VỤ
NGHIÊN CỨU RƠLE SỐ SEL – 311L VÀ ỨNG DỤNG BẢO VỆ SO LỆCH
CHO ĐƯỜNG DÂY 500 KV PLEIKU – CẦU BÔNG
II. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỂ TÀI
1) Tổng quan về đường dây 500 kV Bắc Nam
2) Đường dây dài siêu cao áp và các vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle
3) Nghiên cứu rơle số SEL-311L
4) Bảo vệ so lệch cho đường dây 500 kV Pleiku – Cầu Bông
III. CÁC BẢN VẼ: Slide

IV. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

Ngày 07 tháng 03 năm 2011

V. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

Ngày 28 tháng 05 năm 2011

VI. THÔNG QUA BỘ MÔN
Ngày

tháng

năm 2011

Ngày

TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN

tháng

năm 2011

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(ký và ghi rõ họ tên)

(ký và ghi rõ họ tên)

TS. TRẦN VINH TỊNH

ThS. LÊ VÂN
Trang ii


Ngày

tháng

năm 2011

Chủ tịch Hội đồng
(ký và ghi rõ họ tên)

Trang iii


LỜI CẢM ƠN

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến nhất hiện nay. Trong bất kì lĩnh vực
nào như sản xuất, sinh hoạt, an ninh... đều cần sử dụng điện năng. Việc đảm bảo sản
xuất điện năng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng năng lượng là một vấn đề quan trọng
hiện nay. Bên cạnh việc sản xuất là việc truyền tải và vận hành hệ thống điện cũng
đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện. Do nhu cầu về điện năng ngày càng
tăng, hệ thống điện ngày càng được mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm cũng đồng
nghĩa với việc khả năng xảy ra sự cố như chạm chập, ngắn mạch cũng tăng theo.
Chính vì vậy ta cần thiết kế những thiết bị có khả năng giảm thiểu, ngăn chặn các hậu
quả của sự cố có thể gây ra. Một trong những thiết bị phổ biến để thực hiện chức năng
đó là rơle.
Qua bộ môn bảo vệ rơle chúng ta có thể xây dựng cho mình những kiến thức để

có thể bảo vệ được hệ thống điện trước các hậu quả do sự cố trong hệ thống gây ra và
đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững..
Trong quá trình làm đề tài này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy
giáo Lê Vân. Dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức của em còn hạn chế, kinh nghiệm
tích lũy còn ít nên chắc chắn đề tài khó tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận
được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đề tài cũng như kiến thức của
bản thân em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Vân đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.

Đà Nẵng, Ngày 28 tháng 5 năm 2011
Sinh viên thực hiện

Dương Bá Khánh

Trang iv


TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án tốt nghiệp này gồm có 4 chương :
Chương 1 trình bày về mục đích xây dựng, quá trình hình thành và phát triển,
cùng những khó khăn trong quá trình vận hành 2 mạch đường dây 500KV Bắc-Nam.
Chương 2 đề cập đến đặc điểm của đường dây dài siêu cao áp, tác dụng của tụ
bù dọc cùng kháng bù ngang trên đường dây, và những vấn đề ảnh hưởng đến việc bảo
vệ rơle.
Chương 3 giới thiệu về rơle SEL-311L, tổng quan về các chức năng bảo vệ và
đi sâu vào bảo vệ so lệch dòng đường dây, mặt khác còn tìm hiểu về việc kiểm tra sự
hoạt động của phần tử 87L cũng như xử lý các sự cố hay gặp phải của rơle SEL-311L.
Chương 4 đưa ra các phương án phân pha và tỉ lệ bù dọc cho đường dây 500kV
Pleiku-Cầu Bông.Sau đó chọn ra một phương án để tính toán chỉnh định so lệch dòng

và bảo vệ quá dòng dự phòng cho đường dây này.

Trang v


MỤC LỤC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................................................. i
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP .......................................................................ii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ iv
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ...................................................................................................... v
MỤC LỤC .................................................................................................................. vi
DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................ ix
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................. xi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY 5OO KV BẮC-NAM ....................... 1
1.1 ĐƯỜNG DÂY 500 KV MẠCH 1 ...................................................................... 1
1.1.1 Mục đích xây dựng ...................................................................................... 1
1.2 ĐƯỜNG DÂY 500 KV MẠCH 2 ...................................................................... 4
1.3 NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG QUÁ TRÌNH
VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY 500 KV BẮC-NAM.................................................... 5
1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐƯỜNG DÂY 500 KV BẮC-NAM ........................................ 7
CHƯƠNG 2. ĐƯỜNG DÂY DÀI SIÊU CAO ÁP VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
ĐẾN BẢO VỆ RƠ LE ................................................................................................. 9
2.1 ĐƯỜNG DÂY DÀI SIÊU CAO ÁP .................................................................. 9
2.1.1 Khái niệm .................................................................................................... 9
2.1.2 Đặc điểm của đường đây siêu cao áp............................................................ 9
2.1.3 Tụ bù dọc ................................................................................................... 12
2.1.4 Kháng bù ngang ......................................................................................... 15
2.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE................................................................. 18
2.2.1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơle........................................................................... 18
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ rơle ........................................................ 18

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU VỀ RƠLE SEL-311L .................................................. 25
3.1 TỔNG QUAN VỀ RƠLE SEL-311L ............................................................... 25
3.1.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 25
3.1.2 Thông số kỹ thuật của rơle ......................................................................... 30
3.2 THIẾT LẬP ..................................................................................................... 33
3.2.1 Sự kết nối ................................................................................................... 33
Trang vi


3.2.2 Lắp đặt rơle ................................................................................................ 37
3.3 CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CỦA SEL-311L ............................................... 38
3.3.1 Phần tử khoảng cách .................................................................................. 39
3.3.2 Đặc tuyến dao động điện ............................................................................ 41
3.3.3 Bảo vệ quá dòng ........................................................................................ 41
3.3.4 Thành phần điện áp .................................................................................... 42
3.3.5 Thành phần kiểm tra đồng bộ ..................................................................... 43
3.3.6 Phần tử tần số............................................................................................. 44
3.3.7 Logic mất điện áp....................................................................................... 45
3.3.8 Logic phát hiện xâm nhập tải ..................................................................... 46
3.4 BẢO VỆ SO LỆCH DÒNG TRÊN ĐƯỜNG ĐÂY ......................................... 46
3.4.1 Tổng quan .................................................................................................. 46
3.4.2 Lý thuyết hoạt động ................................................................................... 47
3.4.3 Yêu cầu về máy biến dòng ......................................................................... 49
3.4.4 Cài đặt vùng hãm và phần tử giám sát ........................................................ 50
3.4.5 Việc thiết lập của nhà sản xuất đưa đến độ nhạy cao trong khi ngắn mạch
ngoài .................................................................................................................... 57
3.4.6 SEL-5601 trên đồ thì mặt phẳng alpha ....................................................... 59
3.4.7 Cài đặt liên quan đến phần tử 87L .............................................................. 61
3.4.8 Bảo vệ 3 nút với rơle SEL-311L ................................................................ 66
3.5 LOGIC CẮT .................................................................................................... 69

3.5.1 Cắt dòng so lệch......................................................................................... 70
3.5.2 Logic cắt Switch-onto- fault (SOTF) .......................................................... 71
3.6 KIỂM TRA VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ ...................................................................... 75
3.6.1 Kiểm tra các phần tử của 87L trên mặt phẳng anpha .................................. 75
3.6.2 Tính năng tự kiểm tra của rơle ................................................................... 84
3.6.3 Khắc phục sự cố rơle.................................................................................. 84
CHƯƠNG 4. BẢO VỆ SO LỆCH CHO ĐƯỜNG DÂY 500KV ............................... 89
PLEIKU-CẦU BÔNG ............................................................................................... 89
4.1 TỔNG QUAN.................................................................................................. 89
4.2 THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY............................................................................. 89
4.3 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY KẾT HỢP THÔNG SỐ BÙ DỌC .................. 90
Trang vii


4.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: .......................................................................... 98
4.4.1 Tính toán ngắn mạch 3 pha ........................................................................ 98
4.4.2 Tính toán ngắn mạch một pha .................................................................. 101
4.5 CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ SO LỆCH ............................................................... 104
4.5.1 Chọn tỷ số biến dòng dùng cho bảo vệ đường dây .................................... 104
4.5.2 Cài đặt liên quan đến phần tử 87L ............................................................ 104
4.6 TÍNH TOÁN BẢO VỆ QUÁ DÒNG ............................................................. 105
4.6.1 Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập.......................................... 105
4.6.2 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh....................................................................... 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 107

Trang viii


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1: mô hình hệ thống điện đơn giản có tụ điện mắc nối tiếp ............................. 13

Hình 2.2: Đặc tính P(δ) ứng với trường hợp không có tụ bù dọc (a) và có tụ bù dọc (b)
.................................................................................................................................. 13
Hình 2.3: Phân bố điện áp dọc đường dây siêu cao áp khi cắt tải một đầu.................. 17
Hình 3.1: Các đầu vào và đầu ra của rơle SEL-311L ................................................. 26
Hình 3.2 Giao diện truyền thông của rơle SEL-311L ................................................ 27
Hình 3.3: Ví dụ về kết nối truyền thông của rơle SEL-311L ...................................... 28
Hình 3.4: Ứng dụng loại 2 nút với kênh dự phòng nóng và tải rẽ nhánh. .................... 29
Hình 3.5: Ứng dụng loại 3 nút với điện áp đầu ra. ...................................................... 29
Hình 3.6: Ứng dụng loại 3 nút với 3 kênh thông tin chức năng. ................................. 30
Hình 3.7: SEL-311L có thành phần bảo vệ so lệch dòng, bảo vệ khoảng cách và bảo vệ
quá dòng, tự động đóng lại, và kiểm tra đồng bộ cho một đường dây truyền tải (thiết
lập APP = 87L21 hoặc 87L21P) ................................................................................ 34
Hình 3.8: vị trí bộ nhảy, bộ kết nối và những phần chính trên mạch chính của SEL311L .......................................................................................................................... 36
Hình 3.9: Kích thước và bảng điều khiển ngắt điện của rơle SEL-311L ..................... 37
Hình 3.10: Sơ đồ mặt trước và mặt sau bảng điều khiển điển hình của SEL-311L trên
giá nằm ngang kích thước 3U .................................................................................... 38
Hình 3.11: Logic mất điện áp..................................................................................... 45
Hình 3.12: Nguyên lý cơ bản so lệch dòng đường dây SEL 311................................. 46
Hình 3.13: Mặt phẳng alpha biểu diễn tỉ lệ phức của dòng từ xa đến tại chỗ .............. 47
Hình 3.14: Vùng hãm của SEL-311L bao quanh điểm ngắn mạch ngoài. .................. 48
Hình 3.15: Thiết lập góc 87LANG trên mặt phẳng alpha dựa vào góc lớn nhất khi
ngắn mạch ngoài ........................................................................................................ 51
Hình 3.16: Sự bão hòa CT gây ra góc lệch và giảm độ lớn ......................................... 53
Hình 3.17 Tốc độ cắt của phần tử pha 87L cho dòng ngắn mạch đối xứng với
87LANG=195 và 87LR=6 sử dụng trực tiếp kết nối sợi quang .................................. 55
Hình 3.18: Tốc độ cắt của phần tử pha 87LG và 87L2 cho dòng ngắn mạch đối xứng
với 87LANG=195 và 87LR=6 sử dụng trực tiếp kết nối sợi quang. ........................... 56

Trang ix

Hình 3.19: Độ nhạy ngắn mạch chạm đất của phần tử 87L2 và 87LG với
87L2P=0,5 hoặc 87LGP=0,5. .................................................................................... 57
Hình 3.20: SEL-5601 chụp hình của đồ thị mặt phẳng alpha khi ngắn mạch ngoài với
CT bão hòa tại một nút. ............................................................................................. 59
Hình 3.21 SEL-5601 chụp hình của đồ thị mặt phẳng alpha khi ngắn mạch trong với
CT bão hòa tại một nút. ............................................................................................. 60
Hình 3.22: SEL-5601 chụp hình của đồ thị mặt phẳng alpha khi ngắn mạch ngoài với
CT không bão hòa...................................................................................................... 60
Hình 3.23: Rơle SEL-311L được ứng dụng với các tỉ lệ CT khác nhau ...................... 61
Hình 3.24: ngắn mạch trong trên đường dây 3 nút có thể sinh ra dòng đi ra từ một nút
.................................................................................................................................. 67
Hình 3.25:ngắn mạch ngoài trên đường dây 3 nút với dòng đi vào như nhau tại 2 nút 68
Hình 3.26: đường dây 3 nút với ngắn mạch trong và lỗi kênh truyền ......................... 69
Hình 3.27: SEL-311L bảo vệ đường dây 3 nút chỉ sử dụng 2 kênh truyền thông ........ 69
Hình 3.28: logic mở 3 cực (trên) và logic đóng vào điểm có ngắn mạch(dưới) .......... 72
Hình 3.29: những điểm kiểm tra sự chính xác của các phần tử trong mặt phẳng alpha77
Hình 4.1: Đặc tính P-V của các thanh cái 500kV như TBA Tân Uyên, ...................... 91
Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bông, Đức Hoà ở trường hợp phân pha 4 dây ACSR330, . 91
tỷ lệ bù dọc 55%. ....................................................................................................... 91
Hình 4.2: Đặc tính P-V của các thanh cái 500kV như TBA Tân Uyên, ...................... 92
Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bông, Đức Hoà ở trường hợp phân pha 4 dây ACSR330, . 92
tỷ lệ bù dọc 60%. ....................................................................................................... 92
Hình 4.3: Đặc tính P-V của các thanh cái 500kV như TBA Tân Uyên, ...................... 94
Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bông, Đức Hoà ở trường hợp phân pha 4 dây ACSR500, . 94
tỷ lệ bù dọc 75%. ....................................................................................................... 94
Hình 4.4: Đặc tính P-V của các thanh cái 500kV như TBA Tân Uyên, ...................... 95
Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bông, Đức Hoà ở trường hợp phân pha 6 dây ACSR330, . 95
tỷ lệ bù dọc 75%. ....................................................................................................... 95

Trang x


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1: tiêu chuẩn điện áp ...................................................................................... 42
Bảng 3.2 liệt kê các thành phần điện áp có giá trị, đầu vào điện áp tương ứng và biên
độ cài đặt cho SEL-311L (xem hình 3.1 cho sự kết nối điện áp đầu vào) ................... 42
Bảng 3.3: Ba trường hợp có thể kết hợp của dòng từ xa và dòng tại chỗ .................... 66
Bảng 3.4: kết quả kiểm tra sự tác động của phần tử hãm pha ..................................... 79
Bảng 3.5: kết quả kiểm tra sự không tác động của phần tử hãm pha (bán kính ngoài) 80
Bảng 3.6: kết quả kiểm tra phản ứng của phần tử hãm thứ tự nghịch ......................... 82
Bảng 3.7: kết quả kiểm tra sự không tác động của phần tử hãm thứ tự nghịch ........... 83
Bảng 4.1: Công suất trên các đường dây 500kV và lượng công suất huy động được cho
miền Nam ứng với các phương án bù khác nhau. Đường dây 4xACSR330-Năm 2015
.................................................................................................................................. 93
Bảng 4.2: Công suất trên các đường dây 500kV và lượng công suất huy động được cho
miền Nam ứng với các phương án bù khác nhau. Đường dây 4xACSR400-Năm 2015
.................................................................................................................................. 93
Bảng 4.3: Công suất trên các đường dây 500kV và lượng công suất huy động được cho
miền Nam ứng với các phương án bù khác nhau. Đường dây 4xACSR500-Năm 2015
.................................................................................................................................. 94
Bảng 4.4: Công suất trên các đường dây 500kV và lượng công suất huy động được cho
miền Nam ứng với các phương án bù khác nhau. Đường dây 6xACSR330-Năm 2015
.................................................................................................................................. 95
Bảng 4.5: Chênh lệch tổn thất toàn Quốc đối với các phương án bù khác nhau .......... 97
Bảng 4.6: Công suất tải trên đường dây 500kV ĐăkNông-Cầu Bông-năm 2015 ........ 97
Bảng 4.7: Dòng điện ngắn mạch trên các thanh cái năm 2015.................................... 98
Bảng 4.8: dòng ngắn mạch 3 pha ............................................................................. 103
Bảng 4.9: dòng ngắn mạch 1 pha: ............................................................................ 103

Trang xi


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY 5OO KV BẮC-NAM
1.1 ĐƯỜNG DÂY 500 KV MẠCH 1
Đường dây 500kV Bắc – Nam mạch 1 có tổng chiều dài 1487km gồm có 3437
cột điện tháp sắt đi qua 14 tỉnh thành gồm Hòa Bình, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh,
Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam - Đà Nẵng (nay là tỉnh Quảng
Nam và thành phố Đà Nẵng), Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Sông Bé (nay là các tỉnh
Bình Phước, Bình Dương), Long An, thành phố Hồ Chí Minh; trong đó qua vùng đồng
bằng là 297km (chiếm 20%), trung du – cao nguyên là 669km (chiếm 45%), núi cao,
rừng rậm là 521km (chiếm 35%) với 7 lần vượt sông (sông Đà, sông Mã, sông Lam,
sông La, sông Thạch Hãn, sông Hương, sông Sài Gòn) và 17 lần vượt quốc lộ.
Công trình được Thủ tướng Võ Văn Kiệt phát lệnh khởi công phần đường dây
vào ngày 5/4/1992 tại các vị trí móng số 54, 852, 2702 và khởi công phần trạm biếp áp
vào ngày 21/01/1993 tại trạm biến áp Phú Lâm, thành phố Hồ Chí Minh.
1.1.1 Mục đích xây dựng
Từ sau chủ trương đổi mới của Đảng Cộng Sản Việt Nam vào năm 1986, kinh
tế Việt Nam có những bước chuyển biến tích cực. Giai đoạn 1990 – 1995, tốc độ tăng
trưởng sản lượng công nghiệp bình quân đạt từ 12% đến 14%, GDP tăng từ 5,1% vào
năm 1990 đến 9,5% vào năm 1995. Nhu cầu tiêu thụ điện năng cũng gia tăng hằng
năm, cụ thể là 13,12% vào năm 1993; 18,43% vào năm 1994 và 20,62% vào năm 1995
(so với năm trước). Khu vực miền Nam và thành phố Hồ Chí Minh có sự phát triển tốt
về kinh tế nhưng việc phát triển nguồn điện ở khu vực này không đáp ứng kịp nhu cầu
tăng trưởng. Trong giai đoạn từ 1991 đến 1994 chỉ có nhà máy nhiệt điện Bà Rịa 230MW được đưa vào vận hành. Công suất lắp đặt của miền Nam chỉ đáp ứng được
89,73% (lắp đặt 1005MW, nhu cầu 1120MW) nên phải hạn chế phụ tải bằng cách cắt
điện luân phiên hoặc đột xuất hầu như tất cả các ngày trong tuần.
Khu vực miền Trung được cấp điện chủ yếu qua đường dây 220kV Vinh –
Đồng Hới lấy điện từ Hòa Bình, đường dây 66kV từ Nhà máy thủy điện Đa Nhim cấp

cho Cam Ranh, Khánh Hòa và một số nguồn diesel nhỏ tại chỗ. Do đường dây quá dài
nên công suất truyền tải bị hạn chế và chất lượng điện cuối nguồn không đảm bảo,
thường xuyên bị sụp đổ điện áp ở các khu vực Quảng Nam, Quảng Ngãi. Công suất

Trang 1


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
lắp đặt của Miền Trung chỉ đáp ứng được 40,91% nhu cầu (lắp đặt 90MW, nhu cầu
220MW)
Trong khi đó, tại Miền Bắc, các nhà máy nhiệt điện than Uông Bí, Ninh Bình,
Phả Lại, các tổ máy số 3-8 của nhà máy thủy điện Hòa Bình lần lượt được đưa vào vận
hành, Miền Bắc cơ bản thừa công suất. Trước tình hình đó, Chính phủ Việt Nam bàn
đến 2 phương án giải quyết:
Bán điện thừa của Miền Bắc cho Trung Quốc; xây dựng nguồn điện mới tại
Miền Nam và Miền Trung.
Xây dựng đường dây siêu cao áp truyền tải điện năng dư thừa từ Miền Bắc vào
Miền Nam và Miền Trung.
Khi xét đến nhiều yếu tố kỹ thuật, chính trị, an ninh năng lượng, Chính phủ
Việt Nam quyết định chọn phương án 2 với cấp điện áp 500kV.
1.1.2 Thông số thiết bị
STT

Tên vật tư
thiết bị

Hãng sản xuất

Nước sản xuất

Loại thiết bị
OPGW 70 (nằm

1

Cáp quang

Nissho Iwai

Nhật Bản

trong dây chống
sét)
Mạ kẽm nhúng

2

Thép dẹt

Mitsui

Nhật Bản

nóng (hot-dip
galvanized)
F300/195DC
(néo);
F160/146DC;

3

Sứ và phụ kiện

Sediver

Pháp

F120/146DC
(đỡ); F70/127DC
(đỡ lèo)

Hyundai,

Cột thép mạ kẽm

Hyosung, Lucky
4

Cột thép, thép góc

Goldstar,

và dây dẫn

Daewoo,
Samsung
Trang 2

nhúng nóng; dây
Hàn Quốc

dẫn 4xACSR330/SQ85


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
Tên vật tư
STT
Hãng sản xuất
thiết bị

Nước sản xuất

Loại thiết bị
Cột thép mạ kẽm

5

6

Cột thép và dây
dẫn

Dây chống sét thứ

nhúng nóng; dây
-

Ucraina

330/SQ85

-

Ucraina

2

7

Máy biến áp

8

Tụ điện bù dọc

9

Kháng bù ngang

dẫn 4xACSR-

Jeumont
Schneider

Nokia(n)
Capacitor

ABB

Pháp

Phần Lan

Thụy Điển

ACKП70/72

Máy biến áp tự
ngẫu

Tụ cách điện
bằng dầu

Kháng dầu
550MHMe-4Y,

10

11

12

Máy cắt 500kV,

Nuova Magrini

220kV, 110kV,

Galileo, ABB,

35kV

Merlin Gerin

Dao cách ly
500kV, 220kV

Chống sét van

245MHMe-1P,
Ý, Thụy Điển,

123MHMe-1P;

Pháp

LTB 72,5D1;
SB6

Egic

Pháp

OH-500, DR-245

ABB

Thụy Điển

Exlim Q

7SA513 (khoảng
cách), 7UT513

13

Rơle bảo vệ

Siemens, Gec
Alsthom

Trang 3

Đức, Anh

(so lệch máy biến
áp), LFCB (so


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
Tên vật tư
STT
Hãng sản xuất
thiết bị

Nước sản xuất

Loại thiết bị
lệch đường dây),
LFAA (tự đóng
lại)...

14

Thiết bị đầu cuối
thông tin quang

NEC

Nhật

-

Cegelec

Pháp

-

Thiết bị cho trung
15

tâm điều độ quốc
gia

1.2 ĐƯỜNG DÂY 500 KV MẠCH 2
Đường dây 500 kV mạch 2 được chia thành 4 cung đoạn: Pleiku – Phú Lâm;
Pleiku – Dốc Sỏi - Đà Nẵng; Đà Nẵng – Hà Tĩnh – Nho Quan – Thường Tín và xây
mới hai trạm biến áp 500 kV (Nho Quan, Thường Tín) với tổng công suất 1.800 MVA,
trước mắt mỗi trạm mới đặt 1 máy 450 MVA. Tổng chiều dài đường dây 1.596,3 km;
3.729 vị trí cột; khối lượng đào đắp 3.287.758 m3; đổ bê tông 297.286 m3; 74.144 tấn

cột thép; 30.146 tấn cáp nhôm, cáp quang, dây chống sét; 8.619 tấn sứ cách điện và
phụ kiện.
Tổng vốn đầu tư: 8.011,8 tỷ đồng. Chưa kể khoảng hơn 1.500 tỷ đồng đầu tư
xây mới 2 trạm biến áp 500 kV và hệ thống đấu nối; mở rộng các lộ đi và lộ đến của
các trạm 500 kV Phú Lâm, Pleiku, Đà Nẵng, Hà Tĩnh.
Đường dây đi qua địa bàn 21 tỉnh, thành phố: thành phố Hồ Chí Minh, Long
An, Bình Dương, Lâm Đồng, Đồng Nai, Đắk Lắk, Gia Lai, Kon Tum, Quảng Ngãi,
Quảng Nam, Đà Nẵng, Thừa Thiên - Huế, Quảng Bình, Quảng Trị, Hà Tĩnh, Nghệ
An, Thanh Hóa, Ninh Bình, Hòa Bình, Hà Nam và Hà Tây.
Mục đích xây dựng:
Với tốc độ tăng phụ tải cao, nhu cầu trao đổi điện năng giữa 2 miền Bắc-Nam
đã vượt khả năng tải của đường dây 500 kV mạch 1, EVN đã đầu tư xây dựng đường
dây 500 kV Bắc-Nam mạch 2.
Trang 4


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
Đường dây 500 kV Bắc- Nam mạch 2 hoạt động nhằm hỗ trợ điện giữa 2 miền
Nam Bắc (đường dây này vận hành đã kịp thời hạn chế việc thiếu điện ở miền Bắc
trong đầu năm 2005), tránh được mất điện trên diện rộng nếu xảy ra sự cố một trong 2
mạch. Trong tương lai 2 đường dây 500 kV này còn liên kết hệ thống điện của các
nước trong khu vực.
1.3 NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG QUÁ
TRÌNH VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY 500 KV BẮC-NAM
Tình trạng xuống cấp của hệ thống thiết bị trạm và đường dây 500 kV trên một
số đoạn tuyến. Một loạt máy biến áp 500 kV ở ba miền bắc, trung, nam và Tây
Nguyên lần lượt bị cháy, rất may là việc cháy, nổ máy biến áp không diễn ra đồng thời
cùng lúc.
Mỗi lần có sự cố cháy, nổ máy biến áp phải mời chuyên gia của nhà chế tạo
sang tìm nguyên nhân, rồi đưa máy về nước họ sửa chữa và phải mất nhiều tháng mới

xong.
Đối với đường dây, nhất là đường dây 500 kV mạch 2, do phải chịu tải công
suất điện quá lớn, lại vận hành trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, dãi dầu nắng mưa,
do đó, một số khoảng cột, dây cáp dẫn điện đã võng. Mặt khác, một số hộ dân sống ở
giữa hai tuyến đường dây khiếu nại về nhiễm điện từ trường. Tuy đã có khá nhiều lời
giải thích từ cơ quan chuyên môn ngành điện và cả các chuyên gia, các nhà khoa học
về môi trường, khẳng định đường dây 500 kV không hề bị ảnh hưởng về từ trường
điện, nhưng nhiều người vẫn cứ bán tín, bán nghi. Đây cũng là vấn đề nan giải dẫn tới
tình trạng vi phạm hành lang lưới điện mà trong suốt nhiều năm qua được coi là nhức
nhối trên các tuyến đường dây.
Một vấn đề khác cũng cần đề cập, đó là lực lượng quản lý vận hành đường dây:
đa số anh em công nhân đã ở vào tuổi bốn, năm mươi, mặc dù có kinh nghiệm, vững
về chuyên môn nhưng tuổi tác và sức khỏe không cho phép họ làm việc trên cao.
Trong khi đó, việc tuyển dụng mới để thay thế lại rất hạn chế vì sẽ tăng biên chế, ảnh
hưởng năng suất lao động, thu nhập của CBCNV...
Hiện nay, hệ thống đường "công vụ" lên các vị trí cột trước đây đều bị mưa lũ
"xóa sạch" không còn dấu vết. Muốn làm đường lên cũng khó vì không có kinh phí,
nên thợ truyền tải cứ phải vượt núi, cắt rừng mà đi.

Trang 5


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
Để lưới điện vận hành an toàn, không xảy ra sự cố nghiêm trọng, theo các
chuyên gia và nhiều nhà quản lý có kinh nghiệm, thì quan trọng vẫn là công tác kiểm
tra, phát hiện; công tác bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ; đặc biệt là vấn đề đầu tư nguồn
vốn sửa chữa, nâng cấp, thay thế thiết bị... Đối với các trạm biến áp, bên cạnh công tác
kiểm tra, sửa chữa định kỳ, phải thường xuyên tăng cường kiểm tra, soi phát nhiệt,
phát hiện sớm những thiết bị lão hóa nhanh như máy biến áp, cáp nhị thứ, giàn tụ bù,
máy cắt... để có kế hoạch đặt hàng, gia công thiết bị thay thế. Nếu máy biến áp vẫn

phải nhập từ nước ngoài, cần mua dự phòng các thiết bị, phụ kiện để không còn bị
động khi sự cố xảy ra. Riêng đường dây, hiện nhiều đoạn tuyến có độ võng vượt quá
giới hạn cho phép, cần phải nhanh chóng khắc phục.
Đã có nhiều phương án, giải pháp được nêu ra, tuy nhiên, dù là phương án nào,
giải pháp nào thì cũng phải triển khai khẩn trương, bởi sự cố đường dây có thể ập đến
bất kỳ lúc nào, nếu không sớm có biện pháp ngăn chặn. Để rút kinh nghiệm cho những
dự án điện sau, có lẽ ngay từ khâu thiết kế, lập dự toán giá trị công trình phải được tính
tới mọi chi tiết và sát thực từng vị trí, phải phối hợp chặt chẽ với địa phương để thực
hiện triệt để công tác đền bù, giải phóng mặt bằng. Kiên quyết áp dụng các biện pháp
để giải quyết dứt điểm những trường hợp không được phép tồn tại trong phạm vi hành
lang tuyến ngay từ khi bắt đầu thi công.
Liên quan vấn đề con người, EVN trước đây và Tổng công ty Truyền tải điện
Quốc gia (NPT) hiện nay có cơ chế, những người hoạt động thường xuyên trên các
tuyến đường dây 500 kV khi tuổi được đào tạo lại và đưa về quản lý, vận hành tại các
trạm biến áp 220 kV hoặc 110 kV. Nhưng gần đây, theo phân cấp, việc quản lý trạm
110 kV được giao cho các công ty phân phối nên kế hoạch sắp xếp, bố trí đội ngũ cũng
gặp khó khăn. Nên chăng, các công ty truyền tải cần tổ chức lại sản xuất, mở rộng loại
hình hoạt động, để giải quyết việc làm cho lao động cao tuổi, qua đó, bổ sung lao động
trẻ, khỏe, có tính cơ động cao cho các đơn vị quản lý, vận hành lưới điện 500 kV.
Khắc phục những khó khăn, bất cập trên đây, thiết nghĩ, ngoài trách nhiệm và
nỗ lực của ngành điện, cần có sự cảm thông chia sẻ, sự quan tâm hỗ trợ thiết thực của
các cấp, các ngành, của toàn xã hội, để không chỉ đường dây 500 kV bắc - nam, mà cả
hệ thống lưới điện trên phạm vi toàn quốc được vận hành an toàn, liên tục, góp phần
bảo đảm an sinh xã hội và phục vụ hiệu quả cho sự nghiệp CNH, HĐH.

Trang 6


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐƯỜNG DÂY 500 KV BẮC-NAM

- Đường dây 500kV Bắc - Nam mạch 1 được đưa vào vận hành vào tháng
5/1994, cơ bản đã giải quyết được tình trạng thiếu điện của Miền Nam. Sau khi đóng
điện đưa vào vận hành máy biến áp 500kV tại Đà Nẵng (9/1994) và Pleiku (tháng
11/1994), tình hình cung cấp điện cho Miền Trung đã được giải quyết căn cơ.
Giai đoạn từ năm 1994 đến năm 1997, công suất truyền tải chủ yếu từ Bắc vào
Nam và chiếm tỉ trọng lớn trong tổng sản lượng cung cấp của Miền Nam và Miền
Trung:


Sản lượng phát ra ở Hòa Bình: 9,170 tỷ kWh



Sản lượng cung cấp cho Miền Nam (tại đầu Phú Lâm): 6,598 tỷ kWh

(chiếm 16,7 – 28,8%)


Sản lượng cung cấp cho Miền Trung (tại đầu Đà Nẵng và Pleiku): 2,074

tỷ kWh (chiếm 40 – 50,7%)
Từ năm 1999, công suất truyền tải từ Bắc vào Nam hay ngược lại là tùy theo
nhu cầu phụ tải từng miền. Tính đến đầu năm 2009, tổng sản lượng điện năng truyền
tải qua đường dây này (tính cả hai chiều) là 148 tỷ kWh.
- Công trình đường dây 500 kV còn có vai trò hết sức quan trọng, bởi không chỉ
truyền tải nguồn điện để phát triển đời sống, xã hội, mà nó còn là đường dây đầu tiên
áp dụng dây chống sét cáp quang, một xa lộ truyền tải thông tin hữu ích để tham gia
phát triển công nghệ thông tin. Hiện tại, nhiều tập đoàn, doanh nghiệp viễn thông lớn
trong nước đã khai thác, sử dụng rất hiệu quả sợi cáp quang trên đường truyền tải điện
để thiết lập nền tảng truyền dẫn thông tin xuyên quốc gia, phục vụ an ninh quốc phòng

và an sinh xã hội.
- Bên cạnh ý nghĩa về kinh tế, đường dây 500 kV bắc - nam còn là cơ hội để
CBCNV ngành điện tiếp cận thiết bị, công nghệ hiện đại, tiên tiến của các nước công
nghiệp phát triển. Ðiển hình là khi thi công đường dây mạch 1 cần phải có chuyên gia,
thì đến đường dây 500 kV mạch 2, đội ngũ kỹ sư, cán bộ quản lý, công nhân vận hành
trạm và đường dây đã không cần đến chuyên gia nước ngoài. Các công đoạn từ tư vấn,
giám sát, thí nghiệm thiết bị, đến công tác quản lý, vận hành đường dây đều do
CBCNV Việt Nam thực hiện, vẫn bảo đảm chất lượng công trình. Bằng tinh thần học
hỏi, dám nghĩ, dám làm, tính chủ động, sáng tạo, CBCNV ngành điện đã nắm bắt, làm
chủ thiết bị công nghệ, đảm nhiệm được nhiều công việc đòi hỏi chất xám và kỹ thuật
Trang 7


Tổng quan về đường dây 500kV Bắc - Nam
cao như: Chủ động sửa chữa đường dây đang mang điện bằng máy bay lên thẳng; tự
sửa chữa đại tu máy biến áp 500 kV; xử lý các mối nối tiếp xúc bằng công nghệ hàn
cadweld; sử dụng công nghệ kiểm tra phóng điện bề mặt chuỗi sứ bằng thiết bị ghi
hình vầng quang corona camera; nghiên cứu sử dụng công nghệ sứ composite cho
đường dây; tự sửa chữa sự cố máy biến áp, cũng như chủ động chế tạo các thiết bị,
công nghệ và vật tư chất lượng cao để phục vụ thay thế, sửa chữa công trình,... bảo
đảm cho lưới điện vận hành thông suốt, ổn định, góp phần giảm thiểu những thiệt hại
do sự cố mất điện gây ra.
- Lưới điện 500 kV từ 1994 đến nay có sự phát triển lớn mạnh, ban đầu chỉ có
1.500 km đường dây và bốn trạm biến áp 500 kV, đến nay đã phát triển mạnh từ Cà
Mau đến Quảng Ninh, Sơn La. Hiện nay, đường dây 500 kV dài hơn 3.440 km với 11
trạm biến áp 500 kV, tổng dung lượng máy biến áp 500 kV là 8.756 MVA. Từ nay đến
năm 2015 và những năm tiếp theo sẽ phát triển thêm nhiều đường dây và trạm biến áp
500 kV để đón nhận kịp thời các nguồn điện lớn sẽ vào vận hành.
Có thể nói, hiệu quả kinh tế từ việc xây dựng đường dây 500 kV bắc - nam là to
lớn và những bài học kinh nghiệm từ công trình đường dây 500 kV cũng sẽ rất bổ ích

cho CBCNV Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia trong công tác quản lý, vận hành
an toàn lưới điện cao áp, phục vụ đắc lực sự nghiệp CNH, HÐH khi nước ta hội nhập
sâu rộng nền kinh tế quốc tế.

Trang 8


Đường dây dài siêu cao áp và các vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle
CHƯƠNG 2. ĐƯỜNG DÂY DÀI SIÊU CAO ÁP VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
ĐẾN BẢO VỆ RƠ LE
2.1 ĐƯỜNG DÂY DÀI SIÊU CAO ÁP
2.1.1 Khái niệm
Trên thế giới hiện đang sử dụng các cấp điện áp cao, siêu cao và cực siêu cao
xoay chiều sau: 220, 330, 380, 400, 500, 750, và 1150 kV. Các đường dây siêu cao áp
có khả năng tải rất lớn và có thể tải điện năng đi rất xa. Công suất và độ dài tải điện
càng lớn thì điện áp sử dụng càng cao, giá thành tải điện sẽ thấp hơn và độ che phủ
mặt đất sẽ nhỏ hơn.
Khi công suất phụ tải lớn, công suất các nhà máy điện tập trung cao dẫn đến
phải dùng các đường dây siêu cao áp để tải điện tạo thành lưới điện siêu cao áp.
2.1.2 Đặc điểm của đường đây siêu cao áp
2.1.2.1 Dùng dây dẫn phân pha:
Thay vì mỗi pha dùng một sợi dây đơn như ở các đường dây điện áp thấp, người ta
dùng nhiều sợi dây cho một pha gọi là đường dây phân pha, các sợi dây này được kết chặt
trên góc của một khung định vị đa giác đều để giữ chúng luôn luôn song song với nhau.
Đường dây 220 kv mỗi pha có 2 sợi, 500 kv mỗi pha có 3 hoặc 4 sợi. Dòng điện trên
đường dây siêu cao áp rất lớn nên dây dẫn thiết kế phải có tiết diện lớn, đường dây 500kv
cỡ 1000 đến 1200 mm2. Sản xuất dây dẫn tiết diện lớn và thi công lắp đặt chúng gặp rất
nhiều khó khăn.Mặt khác khi vận hành, xung quanh dây dẫn sẽ xuất hiện điện trường với
cường độ cao, điện trường này sinh ra vầng quang. Do đó dẫn đến tổn thất công suất và
điện năng rất lớn. Vì vậy người ta dùng dây phân pha.

Dây phân pha: là dây dẫn ở mỗi pha có tiết diện lớn được thay bằng một số dây
dẫn có tiết diện nhỏ hơn. Các dây dẫn này được liên kết chặt trên góc của một khung
định vị đa giác đều để giữ chúng luôn song song với nhau. Với đường dây 220KV,mỗi
pha có 3 hoặc 4 dây dẫn.
Ta biết rằng đối với đường dây siêu cao áp cường độ điện trường trên bề mặt
dây dẫn là:
 0,613 
E 0  24,5m. .1 
2 
 ( .r ) 

Trong đó:
Trang 9

( 2.1 )


Đường dây dài siêu cao áp và các vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle
m là hệ số phụ thuộc độ nhám của bề mặt dây, với dây bện nhiều sợi m = 0,82
δ là hệ số phụ thuộc vào mật độ không khí.
r là bán kính dây dẫn
Cường độ điện trường lớn nhất cho phép trên bề mặt dây vào khoảng 25 đến 27
kV/cm. Để giảm cường độ điện trường người ta phải phân pha dây dẫn.
Với dây đẫn phân pha ta có bán kính đẳng trị là:
n 1
Rđt  n n.r.R pp

( 2.2 )

Trong đó:

n là số dây trong một pha.
Rpp là bán kính đường tròn đi qua các đỉnh của khung định vị.
r là bán kính của của một sợi.
Bán kính đẳng trị lớn hơn nhiều so với bán kính của một dây có cùng tiết diện,
do đó làm cho cường độ điện trường trên bề mặt dây giảm thấp.
Nhưng bán kính này cũng làm giảm thấp điện kháng đơn vị và tăng điện dung
đơn vị của dây. Do đó sợi dây trong một pha và khoảng cách giữa chúng phải được
chọn sao cho vừa giảm được cường độ điện trường, tổn thất vầng quang, giảm nhiễu
vô tuyến nhưng giá thành chấp nhận được.
Người ta chọn tiết diện dây, số sợi trong một pha và khoảng cách giữa chúng
bằng cách so sánh kinh tế - kỹ thuật của một số phương án. Khi đó phải tính đến các
yếu tố: tăng khả năng tải do giảm được điện kháng, ảnh hưởng đến môi trường ( do
điện trường gây ra cho không gian dưới dây dẫn và xung quanh đường dây, điện
trường này tăng lên khi điện dung của đường dây tăng, muốn khắc phục phải tăng
chiều cao của cột… dẫn đến chi phí đường dây cao lên.
Đối với đường dây 500 kV trở lên, không chọn dây dẫn theo mật độ kinh tế vì
những hạn chế về tổn thất vầng quang và nhiễu vô tuyến.
2.1.2.2 Khoảng cách cách điện và chiều dài chuỗi sứ rất lớn
Chiều dài của chuỗi sứ siêu cao áp chỉ phái xác định theo điện áp vận hành
(không phải tính đến quá điện áp nội bộ như đối với điện áp (35 – 110 kV).
Số bát sứ 500 kV có thể từ 22 đến 25 bát và lớn hơn. Chuỗi sứ 500 kV dài
khoảng 4 đến 5 m và dài hơn nữa. Điều này làm cho độ lệch ngang của chuỗi sé rất
lớn, dẫn đến khoảng cách pha phải lớn, cột cao lên, chi phí đường dây sẽ cao hơn.
Trang 10


Đường dây dài siêu cao áp và các vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle
2.1.2.3 Ảnh hưởng đến môi trường xung quanh đường dây
Chiếm nhiều đất đai để xây dựng trạm và móng cột, tiếng ồn do hồ quang,
nhiễu vô tuyến, ảnh hưởng đến cảnh quan và ảnh hưởng do cường độ điện trường đến

khoảng không dưới đường dây và mặt đất.
Cường độ điện trường ảnh hưởng không tốt đến người và gia súc, cso khi dây ra
điện thế nguy hiểm trên các vật liệu kim loại dưới đường dây. Cường độ điện trường
cho phép từ 5 đến 25 kV/cm tùy thuộc vào loại đường dây. Do đó thời gian con người
và gia súc ở dưới đường dây phải được hạn chế đến mức không nguy hiểm cho sức
khỏe.
Để hạn chế ảnh hưởng nêu trên có thể dùng các biện pháp thay đổi cấu trúc, làm
đường dây đắt lên.
2.1.2.4 Độ tin cậy
Ở đường dây siêu cao áp đòi hỏi độ tin cậy rất cao, bởi sự cố các đường dây này
gây ảnh hưởng rất lớn cho phụ tải. Để đảm bảo độ tin cậy cao phải:
- Tăng cách điện đường dây
- Tăng sức chịu lực của cột và móng
- Tăng số mạch song song
Chú ý cần phải tính toán cẩn thận để xác định được mức độ tin cậy tối ưu.
2.1.2.5 Đặc điểm về kỹ thuật
Đặc điểm quan trọng về kỹ thuật của đường dây siêu cao áp và hệ thống điện có
đường dây siêu cao áp gồm:
 Tổn thất điện năng do vầng quang điện rất cao. Để giảm tổn thất điện năng phải
phân pha dây dẫn. Tuy nhiên khi thời tiết xấu (mưa, mù, ẩm…) tổn thất này vẫn
khá lớn nhất là đối với cấp điện áp 330 kV trở lên.
 Công suất phản kháng do điện dung của đường dây sinh ra gây ra các vấn đề kỹ
thuật cần phải giải quyết trong chế độ không tải hoặc non tải của lưới điện và
đường dây:
-

Sự tăng cao của điện áp ở cuối đường dây có thể vượt qua khả năng chịu
đựng của thiết bị phân phối điện (đường dây 220 kV điện áp không được
cao hơn Umaxcp = 252 kV; đường dây 500 kV không được cao hơn Umaxcp =
525 kV).

Trang 11


Đường dây dài siêu cao áp và các vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle
- Công suất phản kháng do điện dung mà máy phát điện phải chịu có thể lớn
hơn khả năng của nó.
-

Nguy cơ tự kích và tự dao động tăng dần lớn.

 Trong chế độ max, nếu đường dây cấp điện từ hệ thống cho nút phụ tải thì tổn
thất điện áp có thể rất lớn, do đó người ta tránh không tải nhiều công suất phản
kháng trên đường dây siêu cao áp. Để cấp công suất phản kháng cho phụ tải
phải đặt bù tại các nút tải khu vực.
Điều chỉnh điện áp trong lưới điện có đường dây dài khá phức tạp, cần lượng
công suất phản kháng rất lớn biến thiên từ dung tính sang cảm tính, đây là vấn đề kinh
tế - kỹ thuật nan giải.
Nếu đường dây nối liền các phần độc lập của hệ thống điện hoặc các hệ thống
điện gần nhau (gọi là các đường dây liên lạc hệ thống) có độ dài lớn thì gặp phải vấn
đề khả năng tải theo công suất giới hạn và ổn định tĩnh. Nếu độ dự trữ ổn định tĩnh
thấp phải có các biện pháp nâng cao.
Ổn định động của hệ thống công suất lớn cũng là vấn đề rất phức tạp và nan
giải, là hạn chế khả năng tải của đường dây dài. Để giải quyết vấn đề này thường phải
phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ và lựa chọn sơ đồ hợp lý của đường dây dài.
Các vấn đề trên làm cho đường dây siêu cao áp có độ dài hơn 300 km phải được
trang bị thêm các thiết bị phụ:
-

Tụ điện bù dọc.

-

Kháng điện bù ngang.

-

Máy bù tĩnh (SVC hay STATCOM) hay máy bù đồng bộ

để xử lý vấn đề tăng cao điện áp, quá tải máy phát điện trong chế độ không tải và non
tải, đảm bảo điện áp cuối đường dây hoặc nâng cao khả năng ổn định tĩnh trong chế độ
max. Số lượng, dung lượng và vị trí đặt của các thiết bị này là kết quả của bài toán
kinh tế - kỹ thuật.
2.1.3 Tụ bù dọc
2.1.3.1 Tác dụng và nhược điểm tụ bù dọc
 Tác dụng:
Mô hình hệ thống điện đơn giản có tụ điện mắc nối tiếp trên đường dây được
cho ở hình 2.1.

Trang 12


Đường dây dài siêu cao áp và các vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle

Hình 2.1: mô hình hệ thống điện đơn giản có tụ điện mắc nối tiếp

Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây khi có tụ bù dọc:
P

U 1U 2

sin 
XL  XC

( 2.3 )

Khi có tụ bù dọc mắc nối tiếp vào đường dây có dung kháng XC thì sẽ làm tăng
khả năng tải của đường dây do điện kháng của đường dây giảm xuống.
Khi có tụ bù dọc thì Pgh  Pmax 

U 1U 2
sẽ tăng lên do đó độ dự trữ ổn định
XL  XC

tĩnh tăng lên. Khảo sát các đường đặc tính công suất P(δ) như ở hình 2.2

Hình 2.2: Đặc tính P(δ) ứng với trường hợp không có tụ bù dọc (a) và có tụ bù dọc (b)

Từ (1) nhận thấy rằng khi (XL – XC) giảm thì các đường đặc tính công suất P(δ)
khi xảy ra sự cố (2) và sau khi xảy ra sự cố (3) sẽ được nâng cao. Khi 2 đường đặc tính
này nâng cao thì diện tích tăng tốc A1 sẽ giảm xuống, còn diện tích hãm tốc A2 sẽ
tăng lên. Như vậy độ dự trữ ổn định động sẽ được tăng lên khi đường dây có tụ bù dọc
[1, 2].
Tụ bù nối tiếp còn có khả năng bù lại sự giảm áp do điện cảm nối tiếp trên
đường dây truyền tải gây ra. Khi tải nhỏ, tổn thất điện áp trên đường dây nhỏ và tại
thời điểm này điện áp bù nối tiếp do tụ bù dọc sinh ra cũng nhỏ (vì công suất phản
kháng do tụ bù dọc sinh ra tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện QC  3I 2 X C ). Khi tải
tăng cao tổn thất điện áp sẽ lớn hơn, nhưng lúc này điện áp thanh cái vẫn không bị sụt
Trang 13

Đường dây dài siêu cao áp và các vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle
giảm mạnh do xuất hiện lượng công suất phản kháng của tụ bù dọc tỉ lệ thuận với bình
phương dòng điện.
 Nhược điểm:
-

Cần phải thiết lập hệ thống bảo vệ đặc biệt cho tụ bù dọc
nhằm tránh dòng điện lớn khi sự cố ngắn mạch (bao gồm bảo vệ MOV và
máy cắt nối tắt tụ).

-

Tụ bù dọc có thể gây dao động cộng hưởng ở tần số thấp hơn tần số truyền
tải (50Hz) khi có kích thích từ các nhiễu loạn của hệ thống.

2.1.3.2 Lựa chọn tụ bù dọc
Bù nối tiếp thường thấy ở các đường dây truyền tải dài, được mắc nối tiếp ở đầu
đường dây và các vị trí trên đường dây. Bù nối tiếp làm giảm trở kháng trên đường
dây.
Việc lựa chọn thông số của tụ bù dọc thực tế là một bài toán kinh tế - kỹ thuật và
cần được xét đến trong khi tiến hành quy hoạch hệ thống truyền tải năng lượng. Do đó
nó chịu nhiều yếu tố ảnh hưởng bất định như: tốc độ phát triển phụ tải, quy hoạch
nguồn hay các kịch bản quy hoạch lưới truyền tải khác nhau… Ở đây chỉ xem xét hai
vấn đề cần xác định là tỷ lệ bù dọc tối ưu và vị trí đặt bù tối ưu.
2.1.3.3 Tỉ lệ tụ bù dọc
Tỷ lệ bù dọc là tỷ lệ giữa điện dung của tụ bù dọc với điện kháng của toàn đường
dây. Theo các tài liệu nghiên cứu về tụ bù dọc trên các đường dây siêu cao áp, tỷ lệ bù
dọc tối ưu phụ thuộc chủ yếu vào tỷ số R/XL của đường dây và thường là khoảng 3575% (không vượt quá 90%). Việc chọn tỷ lệ bù dọc cho mỗi trường hợp cụ thể phải
đáp ứng được các yêu cầu về ổn định tĩnh (chủ yếu là ổn định điện áp), ổn định động
(khi có các nhiễu loạn trong hệ thống), phân bố công suất so với các đường dây vận

hành song song...
Việc lựa chọn tỷ lệ bù dọc hợp lý sẽ được khảo sát qua:
 Mức bù đảm bảo cân tải với các mạch đường dây 500kV từ Pleiku vào miền
Nam.
 Tối ưu tổn thất công suất toàn hệ thống đối với phương án tải huy động BắcNam tăng cao.
 Mức bù dọc đảm bảo khả năng truyền tải theo điều kiện ổn định lên bằng
khả năng truyền tải theo điều kiện phát nóng của dây dẫn.
Trang 14