Một số đề xuất giải pháp chiến lược phát triển công ty điện lực tp hà nội đến năm 2015 trong điều kiện hình thành và phát triển thị trường điện việt nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 123 trang )
BӜ GIÁO DӨC VÀ ĈÀO TҤO
TRѬӠNG ĈҤI HӐC BÁCH KHOA HÀ NӜI
--------------------------------------Vlj QUANG ĈĂNG
VNJ Quang Ĉăng
Hӊ THӔNG ĈIӊN
NGHIÊN CӬU CÁC VҨN Ĉӄ ҦNH HѬӢNG ĈӂN VIӊC ĈÁNH GIÁ
CHҨT LѬӦNG ĈIӊN NĂNG TRONG LѬӞI PHÂN PHӔI
LUҰN VĂN THҤC SӺ Hӊ THӔNG ĈIӊN
NGѬӠI HѬӞNG DҮN KHOA HӐC
KHÓA 2007-2009
TS. Bҥch Quӕc Khánh
Hà Nӝi - 2009
Trѭӡng ÿҥi hӑc BKHN
Nghiên cͱu các v̭n ÿ͉ ̫nh h˱ͧng ÿ͇n vi͏c ÿánh giá
ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng trong l˱ͣi phân ph͙i
MӨC LӨC
CHѬѪNG 1 – TӘNG QUAN Vӄ CHҨT LѬӦNG ĈIӊN NĂNG - SӨT ÁP ......................... 10
1.1. Giӟi thiӋu chung ............................................................................................................ 10
1.1.1. Các hi͏n t˱ͫng, bi͋u hi͏n liên quan ÿ͇n ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng ............................. 11
1.1.2. Các v̭n ÿ͉, ̫nh h˱ͧng cͯa ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng ................................................. 11
1.1.3. Các gi̫i pháp nâng cao ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng....................................................... 12
1.1.4. B̫ng n͡i dung thi͇t k͇ có xem xét v̭n ÿ͉ ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng ........................... 12
1.2 Sөt áp và mҩt ÿiӋn .......................................................................................................... 13
1.2.1. Khái ni͏m chung v͉ sͭt áp và m̭t ÿi͏n .................................................................. 13
Trong lѭӟi ÿiӋn 3 pha: i) biên ÿӝ sөt áp là biên ÿӝ thҩp nhҩt trong 3 pha so vӟi ÿiӋn áp
danh ÿӏnh; ii) thӡi gian sөt áp là khoҧng thӡi gian sөt áp kéo dài nhҩt trong 3 pha. ........ 14
1.2.2. Vùng b͓ ̫nh h˱ͧng ................................................................................................. 16
1.2.3. Các bi͏n pháp ngăn ngͳa và lo̩i trͳ s c͙ sͭt áp và m̭t ÿi͏n ............................. 16
1.2.3.1. Áp dͭng các ph͙i hͫp q dịng ...................................................................... 18
1.2.3.2. L̷p ÿ̿t c̯u chì ................................................................................................ 19
1.2.3.3. L̷p ÿ̿t c̯u chì giͣi h̩n dịng ÿi͏n ................................................................. 19
1.2.3.4. B͙ trí thi͇t b͓ t ÿ͡ng ÿóng l̩i ........................................................................ 19
1.2.3.5. Tăng c˱ͥng phân ÿo̩n .................................................................................... 20
1.2.3.6. L̷p ÿ̿t thêm các thi͇t b͓ t ÿ͡ng ÿóng l̩i t̩i các ÿi͋m giͷa d͕c ÿ˱ͥng dây 20
1.2.3.7. Ch͑ ng̷t pha b͓ s c͙ thay vì ng̷t c̫ 3 pha .................................................... 21
1.2.3.8. Thay ÿ͝i ÿ˱ͥng ÿ̿c tính cͯa thi͇t b͓ b̫o v͏ ÿ͋ phù hͫp vͣi ÿi͉u ki͏n hi͏n t̩i
cͯa h͏ th͙ng ÿi͏n .......................................................................................................... 21
1.3 KӃt luұn........................................................................................................................... 21
CHѬѪNG 2 – SӨT ÁP VÀ CÁC CHӌ TIÊU ĈÁNH GIÁ...................................................... 22
2.1. Các chӍ tiêu ÿánh giá ÿӝ tin cұy cung cҩp ÿiӋn trong lѭӟi phân phӕi............................ 22
2.1.1. T̯n sṷt m̭t ÿi͏n trung bình - SAIFI ..................................................................... 22
2.1.2. Thͥi gian m̭t ÿi͏n trung bình- SAIDI................................................................... 22
2.1.3. T̯n sṷt khách hàng b͓ m̭t ÿi͏n trung bình- CAIFI ............................................. 22
2.1.4. Thͥi gian trung bình khách hàng b͓ m̭t ÿi͏n- CAIDI ........................................... 23
2.1.5. Mͱc ÿ͡ s̽n sàng trung bình cͯa h͏ th͙ng -ASAI ................................................... 23
2.2. Các chӍ tiêu ÿánh giá sөt áp trong lѭӟi phân phӕi ......................................................... 23
2.2.1. SARFI – T̯n sṷt bi͇n thiên ÿi͏n áp trung bình ................................................... 23
2.2.1.1. Ch͑ s͙ SARFIx .................................................................................................. 24
2.2.1.2. Ĉ˱ͥng cong SARFI......................................................................................... 25
2.2.2. ASIDI – Thͥi gian m̭t ÿi͏n trung bình .................................................................. 29
2.3 KӃt luұn........................................................................................................................... 30
CHѬѪNG 3 – MƠ HÌNH TÍNH TỐN SӨT ÁP TRÊN LѬӞI ĈIӊN PHÂN PHӔI ............ 31
3.1. Thông tin vӅ sөt áp trong lѭӟi ÿiӋn trong quá khӭ ........................................................ 31
3.2. Mô phӓng phân bӕ sӵ cӕ ............................................................................................... 32
3.3. Sѫ ÿӗ khӕi tính tốn sөt áp trong lѭӟi phân phӕi .......................................................... 33
3.4 KӃt luұn........................................................................................................................... 34
CHѬѪNG 4 – TÍNH TỐN SӨT ÁP TRÊN LѬӞI PHÂN PHӔI CÓ XÉT ĈӂN TÁC
ĈӜNG CӪA THIӂT Bӎ BҦO Vӊ ............................................................................................ 35
4.1. L˱ͣi ÿi͏n nghiên cͱu ................................................................................................. 35
4.2. Thông s͙ v̵n hành t̩i ch͇ ÿ͡ xác l̵p ....................................................................... 41
4.3. Sͭt áp và ch͑ s͙ SARFIX cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 ............................................... 42
4.3.1. Sͭt áp khi ng̷n m̩ch t̩i nút 28 (Nhà máy SEED Vi͏t Nam) ............................ 44
4.3.1.1. Ngҳn mҥch 1 pha tҥi nút 28 ......................................................................... 44
4.3.1.2. Ngҳn mҥch 2 pha chҥm ÿҩt tҥi nút 28 ......................................................... 48
Trang 3
Trѭӡng ÿҥi hӑc BKHN
Nghiên cͱu các v̭n ÿ͉ ̫nh h˱ͧng ÿ͇n vi͏c ÿánh giá
ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng trong l˱ͣi phân ph͙i
2.3.1.3. Ngҳn mҥch 2 pha tҥi nút 28 ........................................................................ 52
4.3.1.4. Ngҳn mҥch 3 pha tҥi nút 28 ......................................................................... 56
4.3.1.5. Tәng hӧp sөt áp và SARFI tҥi nút 28 .......................................................... 60
4.3.2. Ch͑ s͙ SARFIx cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 ....................................................... 62
4.4. Sͭt áp và ch͑ s͙ SARFIcurve cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17............................................. 65
4.4.1. Sͭt áp khi ng̷n m̩ch t̩i nút 28 (Nhà máy SEED Vi͏t Nam) ............................ 66
4.4.1.1. Ngҳn mҥch 1 pha tҥi nút 28 ......................................................................... 66
4.4.1.2. Ngҳn mҥch 2 pha chҥm ÿҩt tҥi nút 28 ......................................................... 70
4.4.1.3. Ngҳn mҥch 2 pha tҥi nút 28 ........................................................................ 74
4.4.1.4. Ngҳn mҥch 3 pha tҥi nút 28 ......................................................................... 78
4.4.1.5. Tәng hӧp sөt áp và SARFI tҥi nút 28 .......................................................... 82
4.4.2. Ch͑ s͙ SARFIcurve cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17................................................... 83
4.5. Ch͑ s͙ SARFIx và SARFIcurve cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 ......................................... 87
Trang 4
Nghiên cͱu các v̭n ÿ͉ ̫nh h˱ͧng ÿ͇n vi͏c ÿánh giá
ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng trong l˱ͣi phân ph͙i
Trѭӡng ÿҥi hӑc BKHN
DANH MӨC CÁC HÌNH
Hình 1.1 – Các biӋn pháp nhҵm nâng cao chҩt lѭӧng ÿiӋn áp
12
Hình 1.2 – Sөt áp cӫa hӋ thӕng ÿiӋn mҥch kép khi mӝt mҥch bӏ ngҳn mҥch
14
Hình 1.3 – BiӇu diӉn quá trình sөt áp ÿӃn khi loҥi trӯ ÿѭӧc sӵ cӕ
14
Hình 1.4 – Mѭӡi dҧi sөt áp phân chia theo biên ÿӝ sөt áp
15
Hình 1.5 – Các nguӗn gây sөt áp và mҩt ÿiӋn
15
Hình1.6 – Ĉѭӡng cong chӏu ÿӵng sөt áp cӫa thiӃt bӏ ÿiӋn
15
Hình 1.7 – Vùng bӏ ҧnh hѭӣng cӫa sөt áp và mҩt ÿiӋn
16
Hình1.8 – Mҥch ÿiӋn hình tia sӱ dөng các cҫu chì tҥi các mҥnh nhánh
20
Hình1.9 – Phân ÿoҥn thanh cái bҵng thiӃt bӏ tӵ ÿӝng ÿóng lҥi
20
Hình 2.1 – Ĉѭӡng cong SAIFI tҥi Châu Âu
22
Hình 2.2 – Ĉѭӡng cong CBEMA
25
Hình 2.3 – Ĉѭӡng cong ITIC
25
Hình 2.4 – Ĉѭӡng cong SEMI
26
Hình 2.5 - Ĉһc tính thӡi gian phө thuӝc có ÿӝ dӕc tiêu chuҭn
27
Hình 2.6 Ĉһc tính thӡi gian phө thuӝc rҩt dӕc
28
Hình 2.7 - Ĉһc tính thӡi gian phө thuӝc cӵc dӕc
29
Hình 3.1 Sѫ ÿӗ khӕi cӫa chѭѫng trình tính tốn
34
Hình 4.1 Sân phân phӕi TBA Thăng Long
35
Hình 4.2 Phịng ÿóng cҳt cӫa TBA Thăng Long
35
Hình 4.3 Sѫ ÿӗ mӝt sӧi lӝ ÿѭӡng dây 474 cӫa trҥm biӃn áp Thăng Long E17
39
Trang 5
Trѭӡng ÿҥi hӑc BKHN
Nghiên cͱu các v̭n ÿ͉ ̫nh h˱ͧng ÿ͇n vi͏c ÿánh giá
ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng trong l˱ͣi phân ph͙i
Hình 4.4 Sѫ ÿӗ thu gӑn minh hӑa cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474 cӫa trҥm biӃn áp Thăng
Long E17
40
Hình 4.5 - ĈiӋn áp pha tҥi các nút cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 trong chӃ ÿӝ xác lұp
42
Hình 4.6 - ĈiӋn áp pha tҥi các nút cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn mҥch 1 pha
tҥi nút 28
44
Hình 4.7 – Mӭc ÿӝ sөt áp cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn mҥch 1 pha tҥi nút
28
47
Hình 4.8 – Mӭc ÿӝ sөt áp cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn mҥch 2 pha chҥm
ÿҩt tҥi nút 28
51
Hình 4.9 – Mӭc ÿӝ sөt áp cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn mҥch 2 pha tҥi nút
28
55
Hình 4.10 – Mӭc ÿӝ sөt áp khi ngҳn mҥch 3 pha tҥi nút 28
59
Hình 4.11 – Tҫn suҩt sөt áp khi ngҳn mҥch tҥi nút 28
61
Hình 4.12 – ChӍ sӕ SARFIX khi ngҳn mҥch tҥi nút 28
61
Hình 4.13 – ChӍ sӕ SARFIX cӫa lӝ 474E17
63
Hình 4.14 – ChӍ sӕ SARFIX cӝng dӗn cӫa lӝ 474E17
65
Hình 4.15 – Mӭc ÿӝ sөt áp gây lӛi vұn hành cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn
mҥch 1 pha tҥi nút 28
69
Hình 4.16 – Mӭc ÿӝ sөt áp gây lӛi vұn hành cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn
mҥch 2 pha chҥm ÿҩt tҥi nút 28
73
Hình 4.17 – Mӭc ÿӝ sөt áp gây lӛi vұn hành cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn
mҥch 2 pha tҥi nút 28
77
Hình 4.18 – Mӭc ÿӝ sөt áp gây lӛi vұn hành khi ngҳn mҥch 3 pha tҥi nút 28
81
Hình 4.19 – Tҫn suҩt sөt áp gây lӛi vұn hành khi ngҳn mҥch tҥi nút 28
83
Hình 4.20 – ChӍ sӕ SARFIcurve khi ngҳn mҥch tҥi nút 28
83
Hình 4.21 – ChӍ sӕ SARFIcurve cӫa lӝ 474E17
85
Hình 4.22 – ChӍ sӕ SARFIcurve cӝng dӗn cӫa lӝ 474E17
86
Hình 4.23 – ChӍ sӕ SARFIX và SARFIcurrve cӫa lӝ 474E17
87
Hình 4.24 – ChӍ sӕ SARFIX và SARFIcurrve cӝng dӗn cӫa lӝ 474E17
87
Trang 6
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------VŨ QUANG ĐĂNG
Vũ Quang Đăng
HỆ THỐNG ĐIỆN
NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI
LUẬN VĂN THẠC SỸ HỆ THỐNG ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
KHÓA 2007-2009
TS. Bạch Quốc Khánh
Hà Nội - 2009
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Vũ Quang Đăng
NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI
Chuyên ngành: Hệ thống điện
LUẬN VĂN THẠC SỸ HỆ THỐNG ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Bạch Quốc Khánh
Hà Nội - 2009
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG - SỤT ÁP ......................... 10
1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................ 10
1.1.1. Các hiện tượng, biểu hiện liên quan đến chất lượng điện năng ............................. 11
1.1.2. Các vấn đề, ảnh hưởng của chất lượng điện năng ................................................. 11
1.1.3. Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng....................................................... 12
1.1.4. Bảng nội dung thiết kế có xem xét vấn đề chất lượng điện năng ........................... 12
1.2 Sụt áp và mất điện .......................................................................................................... 13
1.2.1. Khái niệm chung về sụt áp và mất điện .................................................................. 13
Trong lưới điện 3 pha: i) biên độ sụt áp là biên độ thấp nhất trong 3 pha so với điện áp
danh định; ii) thời gian sụt áp là khoảng thời gian sụt áp kéo dài nhất trong 3 pha. ........ 14
1.2.2. Vùng bị ảnh hưởng ................................................................................................. 16
1.2.3. Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố sụt áp và mất điện ............................. 16
1.2.3.1. Áp dụng các phối hợp q dịng ...................................................................... 18
1.2.3.2. Lắp đặt cầu chì ................................................................................................ 19
1.2.3.3. Lắp đặt cầu chì giới hạn dịng điện ................................................................. 19
1.2.3.4. Bố trí thiết bị tự động đóng lại ........................................................................ 19
1.2.3.5. Tăng cường phân đoạn .................................................................................... 20
1.2.3.6. Lắp đặt thêm các thiết bị tự động đóng lại tại các điểm giữa dọc đường dây 20
1.2.3.7. Chỉ ngắt pha bị sự cố thay vì ngắt cả 3 pha .................................................... 21
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 .......................................................................................................... 21
1.3 Kết luận........................................................................................................................... 21
CHƯƠNG 2 – SỤT ÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ...................................................... 22
2.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối............................ 22
2.1.1. Tần suất mất điện trung bình - SAIFI ..................................................................... 22
2.1.2. Thời gian mất điện trung bình- SAIDI................................................................... 22
2.1.3. Tần suất khách hàng bị mất điện trung bình- CAIFI ............................................. 22
2.1.4. Thời gian trung bình khách hàng bị mất điện- CAIDI ........................................... 23
2.1.5. Mức độ sẵn sàng trung bình của hệ thống -ASAI ................................................... 23
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá sụt áp trong lưới phân phối ......................................................... 23
2.2.1. SARFI – Tần suất biến thiên điện áp trung bình ................................................... 23
2.2.1.1. Chỉ số SARFIx .................................................................................................. 24
2.2.1.2. Đường cong SARFI......................................................................................... 25
2.2.2. ASIDI – Thời gian mất điện trung bình .................................................................. 29
2.3 Kết luận........................................................................................................................... 30
CHƯƠNG 3 – MƠ HÌNH TÍNH TỐN SỤT ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ............ 31
3.1. Thông tin về sụt áp trong lưới điện trong quá khứ ........................................................ 31
3.2. Mô phỏng phân bố sự cố ............................................................................................... 32
3.3. Sơ đồ khối tính tốn sụt áp trong lưới phân phối .......................................................... 33
3.4 Kết luận........................................................................................................................... 34
CHƯƠNG 4 – TÍNH TỐN SỤT ÁP TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN TÁC
ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ BẢO VỆ ............................................................................................ 35
4.1. Lưới điện nghiên cứu ................................................................................................. 35
4.2. Thông số vận hành tại chế độ xác lập ....................................................................... 41
4.3. Sụt áp và chỉ số SARFIX của lộ đường dây 474-E17 ............................................... 42
4.3.1. Sụt áp khi ngắn mạch tại nút 28 (Nhà máy SEED Việt Nam) ............................ 44
4.3.1.1. Ngắn mạch 1 pha tại nút 28 ......................................................................... 44
4.3.1.2. Ngắn mạch 2 pha chạm đất tại nút 28 ......................................................... 48
Trang 3
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
2.3.1.3. Ngắn mạch 2 pha tại nút 28 ........................................................................ 52
4.3.1.4. Ngắn mạch 3 pha tại nút 28 ......................................................................... 56
4.3.1.5. Tổng hợp sụt áp và SARFI tại nút 28 .......................................................... 60
4.3.2. Chỉ số SARFIx của lộ đường dây 474-E17 ....................................................... 62
4.4. Sụt áp và chỉ số SARFIcurve của lộ đường dây 474-E17............................................. 65
4.4.1. Sụt áp khi ngắn mạch tại nút 28 (Nhà máy SEED Việt Nam) ............................ 66
4.4.1.1. Ngắn mạch 1 pha tại nút 28 ......................................................................... 66
4.4.1.2. Ngắn mạch 2 pha chạm đất tại nút 28 ......................................................... 70
4.4.1.3. Ngắn mạch 2 pha tại nút 28 ........................................................................ 74
4.4.1.4. Ngắn mạch 3 pha tại nút 28 ......................................................................... 78
4.4.1.5. Tổng hợp sụt áp và SARFI tại nút 28 .......................................................... 82
4.4.2. Chỉ số SARFIcurve của lộ đường dây 474-E17................................................... 83
4.5. Chỉ số SARFIx và SARFIcurve của lộ đường dây 474-E17 ......................................... 87
Trang 4
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
Trường đại học BKHN
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 – Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp
12
Hình 1.2 – Sụt áp của hệ thống điện mạch kép khi một mạch bị ngắn mạch
14
Hình 1.3 – Biểu diễn quá trình sụt áp đến khi loại trừ được sự cố
14
Hình 1.4 – Mười dải sụt áp phân chia theo biên độ sụt áp
15
Hình 1.5 – Các nguồn gây sụt áp và mất điện
15
Hình1.6 – Đường cong chịu đựng sụt áp của thiết bị điện
15
Hình 1.7 – Vùng bị ảnh hưởng của sụt áp và mất điện
16
Hình1.8 – Mạch điện hình tia sử dụng các cầu chì tại các mạnh nhánh
20
Hình1.9 – Phân đoạn thanh cái bằng thiết bị tự động đóng lại
20
Hình 2.1 – Đường cong SAIFI tại Châu Âu
22
Hình 2.2 – Đường cong CBEMA
25
Hình 2.3 – Đường cong ITIC
25
Hình 2.4 – Đường cong SEMI
26
Hình 2.5 - Đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn
27
Hình 2.6 Đặc tính thời gian phụ thuộc rất dốc
28
Hình 2.7 - Đặc tính thời gian phụ thuộc cực dốc
29
Hình 3.1 Sơ đồ khối của chương trình tính tốn
34
Hình 4.1 Sân phân phối TBA Thăng Long
35
Hình 4.2 Phịng đóng cắt của TBA Thăng Long
35
Hình 4.3 Sơ đồ một sợi lộ đường dây 474 của trạm biến áp Thăng Long E17
39
Trang 5
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
Hình 4.4 Sơ đồ thu gọn minh họa của lộ đường dây 474 của trạm biến áp Thăng
Long E17
40
Hình 4.5 - Điện áp pha tại các nút của lộ đường dây 474E17 trong chế độ xác lập
42
Hình 4.6 - Điện áp pha tại các nút của lộ đường dây 474E17 khi ngắn mạch 1 pha
tại nút 28
44
Hình 4.7 – Mức độ sụt áp của lộ đường dây 474E17 khi ngắn mạch 1 pha tại nút
28
47
Hình 4.8 – Mức độ sụt áp của lộ đường dây 474E17 khi ngắn mạch 2 pha chạm
đất tại nút 28
51
Hình 4.9 – Mức độ sụt áp của lộ đường dây 474E17 khi ngắn mạch 2 pha tại nút
28
55
Hình 4.10 – Mức độ sụt áp khi ngắn mạch 3 pha tại nút 28
59
Hình 4.11 – Tần suất sụt áp khi ngắn mạch tại nút 28
61
Hình 4.12 – Chỉ số SARFIX khi ngắn mạch tại nút 28
61
Hình 4.13 – Chỉ số SARFIX của lộ 474E17
63
Hình 4.14 – Chỉ số SARFIX cộng dồn của lộ 474E17
65
Hình 4.15 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành của lộ đường dây 474E17 khi ngắn
mạch 1 pha tại nút 28
69
Hình 4.16 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành của lộ đường dây 474E17 khi ngắn
mạch 2 pha chạm đất tại nút 28
73
Hình 4.17 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành của lộ đường dây 474E17 khi ngắn
mạch 2 pha tại nút 28
77
Hình 4.18 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành khi ngắn mạch 3 pha tại nút 28
81
Hình 4.19 – Tần suất sụt áp gây lỗi vận hành khi ngắn mạch tại nút 28
83
Hình 4.20 – Chỉ số SARFIcurve khi ngắn mạch tại nút 28
83
Hình 4.21 – Chỉ số SARFIcurve của lộ 474E17
85
Hình 4.22 – Chỉ số SARFIcurve cộng dồn của lộ 474E17
86
Hình 4.23 – Chỉ số SARFIX và SARFIcurrve của lộ 474E17
87
Hình 4.24 – Chỉ số SARFIX và SARFIcurrve cộng dồn của lộ 474E17
87
Trang 6
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 – Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng
13
Bảng 1.2 – Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp
17
Bảng 4.1 – Danh sách các lộ xuất tuyến từ TBA Thăng Long 110 kV
36
Bảng 4.2 Mức sự cố trên lưới điện
37
Bảng 4.3 Điện áp tại các nút trong chế độ xác lập
41
Bảng 4.4 - Điện áp tại các nút khi ngắn mạch 1 pha (Pha A) tại nút 28
43
Bảng 4.5 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 1 pha (pha A) tại nút 28
44
Bảng 4.6 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 1 pha tại nút 28
45
Bảng 4.7 – Tần suất sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 1 pha tại nút 28
47
Bảng 4.8 – Điện áp các nút khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28
48
Bảng 4.9 – Mức độ sụt áp khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28
49
Bảng 4.10 – Tần suất sụt áp khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28
51
Bảng 4.11 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 2 pha (pha A-B) tại nút 28
52
Bảng 4.12 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 2 pha (pha A-B) tại nút 28
53
Bảng 4.13 – Tần suất sụt áp khi NM 2 pha (pha A-B) tại nút 28
55
Bảng 4.14 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 3 pha tại nút 28
56
Bảng 4.15 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 3 pha tại nút 28
57
Bảng 4.16 – Tần suất sụt áp trong lộ 474-E17 khi NM 3 pha tại nút 28
59
Bảng 4.17 – Tần suất sụt áp với tất cả các dạng ngắn mạch tại nút 28
60
Bảng 4.18 – Tần suất sụt áp và chỉ số SARFIx của lộ đường dây 474-E17
62
Bảng 4.19 – Tần suất sụt áp và chỉ số SARFIx lũy tiến của lộ đường dây 474-E17
63
Trang 7
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
Bảng 4.20 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 1 pha (pha A) tại nút 28
66
Bảng 4.21 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành trong lộ 474E17 khi NM 1 pha tại nút
28
67
Bảng 4.22 – Tần suất sụt áp gây lỗi vận hành trong lộ 474E17 khi NM 1 pha tại
nút 28
69
Bảng 4.23 – Điện áp các nút khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28
70
Bảng 4.24 – Mức độ sụt áp khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28
72
Bảng 4.25 – Tần suất sụt áp khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28
73
Bảng 4.26 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 2 pha (pha A-B) tại nút 28
74
Bảng 4.27 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 2 pha (pha A-B) tại nút 28
76
Bảng 4.28 – Tần suất sụt áp khi NM 2 pha (pha A-B) tại nút 28
77
Bảng 4.29 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 3 pha tại nút 28
78
Bảng 4.30 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 3 pha tại nút 28
80
Bảng 4.31 – Tần suất sụt áp trong lộ 474-E17 khi NM 3 pha tại nút 28
81
Bảng 4.32 – Tần suất sụt áp gây lỗi vận hành với tất cả các dạng ngắn mạch tại nút
28
82
Bảng 4.33 – Tần suất sụt áp và chỉ số SARFIcurve của lộ đường dây 474-E17
83
Bảng 4.34 – Tần suất sụt áp và chỉ số SARFIcurve lũy tiến của lộ đường dây 474E17
85
Trang 8
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ luận văn này do chính bản thân tơi nghiên cứu,
tính tốn và phân tích.
Số liệu đưa ra trong luận văn dựa trên kết quả tính tốn trung thực của
tơi, khơng sao chép của ai hay số liệu đã được công bố.
Nếu sai với lời cam kết trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.
Tác giả
Vũ Quang Đăng
Trang 9
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG - SỤT ÁP
1.1. Giới thiệu chung
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay, điện
năng chính là một trong các nguồn lực quan trọng để thực hiện nhiệm vụ này:
Điện – đường – trường – trạm. Xét trên khía cạnh thị trường, điện năng là hàng
hóa mà tồn dân đều có nhu cầu sử dụng và đang sử dụng hàng ngày. Đã là hàng
hóa được mua bán thì cần phải tuân theo và đảm bảo về yêu cầu chất lượng. Tuy
nhiên hiện nay tồn tại nhiều định nghĩa về chất lượng điện năng mà mỗi định
nghĩa này lại được xây dựng theo các tiêu chí khác nhau bởi đối tượng đang
quan tâm đến chất lượng điện năng như: các công ty điện lực, các khách hàng sử
dụng điện, các nhà sản xuất thiết bị,... Như vậy chất lượng điện năng là một vấn
đề hoàn toàn được xem xét hướng theo người “sử dụng cuối cùng”.
Tại Việt Nam, chất lượng điện năng đã được luật hóa trong Điều 26 của
Luật điện lực như sau: “Đơn vị phát điện, truyền tải điện, phân phối điện phải
bảo đảm điện áp, tần số dòng điện phù hợp với Tiêu chuẩn Việt Nam, công suất,
điện năng và thời gian cung cấp điện theo hợp đồng. Trường hợp không bảo
đảm tiêu chuẩn điện áp, tần số dịng điện, cơng suất, điện năng và thời gian cung
cấp điện theo hợp đồng đã ký mà gây thiệt hại cho bên mua điện thì bên bán
điện phải bồi thường cho bên mua điện theo quy định của pháp luật. Bên mua
điện có trách nhiệm bảo đảm các trang thiết bị sử dụng điện của mình hoạt động
an tồn để khơng gây ra sự cố cho hệ thống điện, không làm ảnh hưởng đến chất
lượng điện áp của lưới điện” [1]. Quy đinh này có thể được hiểu như sau: “Độ
sai lệch cho phép đối với điện áp, tần số dịng điện danh định, sóng hài và thời
gian có điện được gọi là chất lượng điện năng”. Điện năng sử dụng trong sản
xuất, sinh hoạt nói chung đòi hỏi phải đáp ứng độ sai lệch cho phép đối với điện
áp, tần số dòng điện. Chất lượng điện năng không những phụ thuộc vào công
nghệ phát điện (như hệ số công suất và khả năng phát công suất phản kháng, số
cực và tính năng, kích thích của máy phát điện), truyền tải điện (như tiết diện
Trang 10
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
dây dẫn, chiều dài tải điện, công suất máy biến áp, bù cơng suất phản kháng) mà
cịn phụ thuộc vào thiết bị sử dụng điện (như luyện thép bằng lò điện, loại động
cơ chạy bằng điện,…) [1].
Trong bản luận văn này, Chất lượng điện năng sẽ được xem xét theo tiêu
chí “Các vấn về của chất lượng điện năng”: “Bất cứ một vấn đề về điện năng
được biểu thị qua các sai lệch của điện áp, dòng điện hoặc tần số đều dẫn đến
thiết bị sử dụng điện của khách hàng sẽ bị hỏng hóc hoặc hoạt động khơng chính
xác” [4].
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); 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 sụt áp 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 thơng tin; x)
Các rơ le và các công tắc tơ tác động nhầm; xi) Phát nóng MBA và dây cáp
Trang 11
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
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, 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 lượng 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]:
Trang 12
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
Bảng 1.1 – Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng
1.2 Sụt áp và mất điện
1.2.1. Khái niệm chung về sụt áp và mất điện
Hai hiện tượng điển hình, phổ biến liên quan đến chất lượng điện năng là
sụt áp 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 sụt áp và mất điện là biên độ
điện áp nằm ngồi dải điện áp làm việc bình thường [4].
Sụt áp (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 sụt áp chính là biên độ sụt áp và khoảng
thời gian sụt áp.
Biên độ sụt áp là giá trị hiệu dụng (rms) của điện áp khi xảy ra sụt áp
được tính bằng phần trăm của điện áp danh định. Ví dụ nói sụt áp 75% tại lưới
điện 35 kV tức điện áp khi xảy ra sụt áp còn 26,25 kV.
Thời gian sụt áp là khoảng thời gian mà biên độ điện áp giảm xuống thấp
hơn điện áp ngưỡng bằng 90% điện áp danh định.
Trang 13
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
Trong lưới điện 3 pha: i) biên độ sụt áp là biên độ thấp nhất trong 3 pha so với
điện áp danh định; ii) thời gian sụt áp là khoảng thời gian sụt áp kéo dài nhất
trong 3 pha.
Hình 1.2 – Sụt áp của hệ thống điện mạch kép khi Hình 1.3 – Biểu diễn quá trình sụt áp đến
một mạch bị ngắn mạch
khi loại trừ được sự cố
Như thể hiện trên hình minh họa sụt áp của một mạch kép khi một mạch
bị sự cố, quá trình sụt áp chỉ diễn ra trong 0,05 giây với điện áp vượt ra ngồi
dải làm việc bình thường và biên độ điện áp thấp nhất chỉ bằng 65,8% điện áp
định mức. Hình 1.3 mơ tả q 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.
Sụt áp tức thời diễn ra trong thời gian ngắn (thơng 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. Sụt
áp chỉ là hiện tượng biên độ điện áp nằm ngoài dải cho phép chứ không phải
biên độ điện áp giảm về không (zero). Sụt áp thống qua diễn ra trong 30 chu kì
– 3 giây. Sụt áp tạm thời diễn ra trong 3 giây - 1,0 phút do các hoạt động của
Trang 14
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
Trường đại học BKHN
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
60 s
Sụt áp thống qua
Sụt áp tạm thời
Thời gian
Mất điện lâu dài
Hình 1.4 – Mười dải sụt áp phân chia theo biên độ sụt áp
Sụt áp 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
Lưới điện
nội bộ
23%
hạn và 90-100% vùng cấp điện danh
Nguyên nhân gây sụt áp và mất điện
Mạch son
song
46%
định [5].
Sau khi nghiên cứu tại một cơ sở
sản xuất công nghiệp thì thấy rằng có 3
nguồn chính gây sụt áp là: sự cố trong
Lưới
truyền tải
31%
mạch song song (46%), lưới điện truyền
tải (31%) và lưới điện nội bộ của chính cơ sở sản xuất đó (23%).
Hình 1.5 – Các nguồn gây sụt áp và mất điện
điện trong điều kiện cung cấp điện hiện
tại của khách hàng thì cần phải có thơng
tin đầy đủ về sụt áp. Khi đó sẽ giúp cho
vận hành thiết bị tối ưu nhờ hợp lý hóa
% điện áp định mức
Để có thể khai thác hiệu quả thiết bị
giữa đặc tính hệ thống cung cấp điện và
hoạt động của thiết bị.
Hình1.6 – Đường cong chịu đựng sụt áp của thiết bị điện
Trang 15
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
Trường đại học BKHN
Đầu tiên sẽ tìm hiểu về số lượng và đặc điểm của sụt áp sinh ra do các sự cố
lưới điện truyền tải và lưới điện phân phối; sau đó nghiên cứu phản ứng của thiết
bị trước hiện tượng sụt áp (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 sụt áp 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 lẫn và/hoặc thời gian sụt áp.
1.2.2. Vùng bị ảnh hưởng
Vùng bị ảnh hưởng bởi sụt áp
và mất điện là phần lưới điện phân bố
theo vùng không gian địa lý có điện
áp nằm ngồi 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 vị độ dài (km).
Hình 1.7 – Vùng bị ảnh hưởng của sụt áp và mất điện
1.2.3. Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố sụt áp 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 và giảm bớt cường độ sụt áp của
các lần sụt áp 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.
Thủ tục đánh giá tính kinh tế để tìm ra phương án tối ưu để giải quyết sụt áp
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
Trang 16
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
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 khơng 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 sụt áp [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 sụt áp động
$250/kVA
5%
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 sụt áp động
$200/kVA
5%
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 cơng ty điện lực có hai biện pháp cơ bản để giảm số lượng sự cố và
tính nghiêm trọng của sự cố sụt áp gây ảnh hưởng đến hệ thống điện: i) Ngăn
Trang 17
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
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 truyền tải điện, đặt thêm các chống
sét đường dây, vệ sinh cách điện, bố trí các hàng rào ngăn ngừa động vật. Tại
lưới truyền tải cần tính tốn 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 và/hoặc thời gian mất điện tạm thời và sụt áp. Tuy nhiên khơng thể
loại trừ hồn toàn sự cố.
Các biện pháp loại trừ sự cố gồm có:
1.2.3.1. Áp dụng các phối hợp q dịng
Ngun 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 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.
Trang 18
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
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 dịng 40 kA và được
cấp tín hiệu điều khiển từ nhiều rơ le. Khi dịng sự cố nhỏ hơn 20 kA thì
thiết bị tự động đóng lại sẽ tác động.
Thiết bị đóng lại đường dây bố trí tại cột giữa chiều dài tuyến: hoạt động
bằng cơ chế thủy lực hoặc điện tử
Cầu chì đặt tại điểm cuối của các xuất tuyến chính
1.2.3.2. Lắp đặt cầu chì
Thiết bị bảo vệ q dịng 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 dịng hồ quang khi đó sẽ loại trừ dịng
sự cố.
Có 2 loại cơng nghệ cơ bản của cầu chì trong hệ thống điện là: Cầu chì nổ và
Cầu chì giới hạn dịng điện.
1.2.3.3. Lắp đặt cầu chì giới hạn dịng điện
Cầu chì giới hạn dịng điện thường được sử dụng để các khu vực có sự cố có
cường độ dịng điện lớn, có thể gây hư hỏng nghiêm trọng (2000-3000 A). Cầu
chì này sẽ được lắp đặt tại nhánh cuối, nơi có khả năng có dịng sự cố lớn gần
các trạm biến áp để giúp giảm số lượng các lần sụt áp gây ảnh hưởng đến các
q trình cơng nghiệp.
1.2.3.4. Bố trí thiết bị tự động đóng lại
Bởi vì hầu hết các sự cố trên đường dây trên khơng đều là sự cố thống qua cho
nên điện năng có thể sẽ lại đươc 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
Trang 19
Trường đại học BKHN
Nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến việc đánh giá
chất lượng điện năng trong lưới phân phối
phức tạp mới thực hiện được đóng lại. Do đó ở trong lưới phân phối người ta
thiết kế một 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 các xuất tuyến phân phối và đôi khi là
ở các trạm biến áp nơi thường hay có sự cố thoảng qua.
Thiết bị đtự động óng 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 vịng 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.
1.2.3.5. 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:
Hình1.8 – Mạch điện hình tia sử dụng các
cầu chì tại các mạnh nhánh
Hình1.9 – Phân đoạn thanh cái bằng thiết bị
tự động đóng lại
1.2.3.6. 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
Trang 20
