BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LÊ THÀNH CHUNG

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHÁNG BÙ NGANG
TRÊN ĐƯỜNG DÂY 500KV VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG

Hà Nội, 03-2014


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu tại Khoa Điện - Trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội, dưới sự chỉ dẫn của các thầy cô và sự giúp đỡ các đồng nghiệp bản
luận văn cao học của tôi đến nay đã được hoàn thành. Với tất cả sự kính trọng và
lòng biết ơn sâu sắc, cho phép tôi được gửi lời cảm ơn chân thành tới:
- TS. Nguyễn Đức Cường - Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn;
- Các thầy, cô viện Điện, cán bộ Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng sau đại học
của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành bản luận
văn này;
- Lãnh đạo và các đồng nghiệp trong Ban Kỹ thuật cũng như các Ban khác

của Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia đã luôn quan tâm, động viên và tạo điều
kiện cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 3 năm 2014

Tác giả luận văn

Lê Thành Chung

Lê Thành Chung

1

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi nghiên cứu,
tính toán và phân tích.
Số liệu đưa ra trong luận văn dựa trên kết quả tính toán trung thực của tôi,
không sao chép của ai hay số liệu đã được công bố.
Nếu sai với lời cam kết trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Tác giả luận văn

Lê Thành Chung


Lê Thành Chung

2

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................ 5
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................................ 8
MỞ ĐẦU

..................................................................................................................... 9

1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................9
2. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu .................... 10
3. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả ................... 10
4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 11
CHƯƠNG I:

VẤN ĐỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ GIẢI PHÁP BÙ CÔNG

SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM ...................................... 12


1.1 Phương pháp luận............................................................................................... 12
1.1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................12
1.1.2 Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu ..................................................12
Các giả thiết tính toán: .............................................................................................. 15
Tiêu chuẩn tính toán: .................................................................................................16
1.2 Quy định hiện hành về chất lượng điện áp (Thông tư 12/2010/TT-BCT) .........17
1.3 Giải pháp bù công suất phản kháng trên lưới điện 500kV .................................18
CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG VÀ KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN GIAI
ĐOẠN 2013-2015................................................................................................................ 19

2.1Hiện trạng hệ thống điện Việt Nam .....................................................................19
2.1.1 Hiện trạng nguồn điện và lưới điện truyền tải 500/220kV .............................. 19
2.1.2 Hiện trạng thiết bị bù (tụ bù dọc, kháng bù ngang, tụ bù ngang, SVC) trên
lưới điện 500/220kV .................................................................................................22
2.1.3 Đánh giá vận hành lưới điện 500kV ............................................................... 24
2.2 Dự báo nhu cầu phụ tải hệ thống điện đến năm 2015 .........................................25
2.3 Kế hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam giai đoạn 2013-2015.................... 27

Lê Thành Chung

3

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

2.3.1 Kế hoạch phát triển nguồn điện giai đoạn 2013-2015 ....................................28
2.3.2 Kế hoạch phát triển lưới điện giai đoạn 2013-2015 ........................................29
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHÁNG BÙ NGANG TRÊN LƯỚI

ĐIỆN 500KV VIỆT NAM ................................................................................................... 33

3.1 Giới thiệu công cụ tính toán ...............................................................................33
3.1.1 Công cụ tính toán ............................................................................................ 33
3.1.2 Phương pháp mô phỏng các phần tử trong Hệ thống điện .............................. 35
3.2 Giả thiết tính toán, kiểm tra nhu cầu bù công suất phản kháng lưới điện 500kV
đến năm 2015 ............................................................................................................41
3.3 Cân bằng công suất phản kháng lưới điện 500kV đến năm 2015...................... 42
3.4 Tính toán kiểm tra chế độ vận hành lưới điện 500kV........................................47
3.4.1 Đường cong PV, QV trong phân tích ổn định điện áp ...................................47
3.4.2 Tính toán chế độ vận hành lưới điện 500kV hiện tại ......................................50
3.4.3 Tính toán lưới điện 500kV năm 2013-2015 trong các chế độ vận hành bình
thường: phụ tải cực đại, cực tiểu, vào mùa khô, mùa mưa .......................................53
3.4.4 Tính toán lưới điện 500kV năm 2013-2015 trong các chế độ vận hành đặc
biệt: phụ tải cực tiểu vào dịp lễ tết (như tết nguyên đán), sự cố đường dây hoặc máy
biến áp ...................................................................................................................... 55
3.5 Tính toán xác định giới hạn công suất truyền tải trên lưới điện 500kV ............56
3.5.1 Tính toán giới hạn truyền tải đường dây 500kV Bắc - Trung ........................ 56
3.5.2 Tính toán giới hạn truyền tải đường dây 500kV Trung - Nam ...................... 61
3.6 Đánh giá và đề xuất giải pháp ............................................................................67
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 69

4.1 Kết luận ..............................................................................................................69
4.2 Kiến nghị ............................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 71
PHỤ LỤC

................................................................................................................... 72

Lê Thành Chung


4

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1. CSPK: Công suất phản kháng.
2. HTĐ: Hệ thống điện.
3. NMĐ: Nhà máy điện
4. TBA: Trạm biến áp.

Lê Thành Chung

5

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng II.1 Tổng dung lượng TBA 500kV trên toàn quốc .......................................... 20
Bảng II.2 Tổng quy mô đường dây 500kV ............................................................... 21
Bảng II.3 Tổng dung lượng TBA 220kV ................................................................... 21
Bảng II.4 Tổng khối lượng đường dây 220kV .......................................................... 22

Bảng II.5 Lưới điện 500kV Việt Nam và các thiết bị bù lắp đặt .............................. 23
Bảng II.6 Tốc độ tăng trưởng giai đoạn 2011 - 2030 .............................................. 26
Bảng II.7 Dự báo nhu cầu phụ tải toàn quốc theo QHĐ 7 ..................................... 27
Bảng II.8 Công suất nguồn điện toàn quốc giai đoạn 2013-2015 ........................... 28
Bảng II.9 Công suất nguồn điện HTĐ miền Bắc giai đoạn 2013-2015 ................... 28
Bảng II.10 Công suất nguồn điện HTĐ miền Trung giai đoạn 2013-2015 ............. 29
Bảng II.11 Công suất nguồn điện HTĐ miền Nam giai đoạn 2013-2015 ............... 29
Bảng II.12 Quy mô xây dựng các công trình TBA 500kV toàn quốc và các miền . 30
Bảng II.13 Tổng quy mô xây dựng các công trình ĐD 500kV toàn quốc ................ 30
Bảng II.14 Số lượng và quy mô XD các công trình TBA 220kV (MVA) .................. 31
Bảng II.15 Tổng quy mô xây dựng các công trình ĐD 220kV toàn quốc ................ 32
Bảng III.1 Lưới điện 500kV và các thiết bị bù ngang lắp đặt đến năm 2015 .......... 44
Bảng III.2 Cân bằng CSPK trên lưới điện 500kV năm 2015 (phụ tải cực đại) ....... 45
Bảng III.3 Cân bằng CSPK trên lưới điện 500kV năm 2015 (phụ tải cực tiểu) ...... 45
Bảng III.4 Công suất phản kháng của các NMĐ đấu nối trên lưới 500kV ............. 46
Bảng III.5 Bảng thống kê máy cắt kháng bù ngang năm 2013 ............................... 51
Bảng III.6 Kiểm tra điện áp trước khi hòa đồng bộ ĐZ Hà Tĩnh – Đà Nẵng mạch 1
........................................................................................................................... 56

Lê Thành Chung

6

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bảng III.7 Giới hạn công suất truyền tải đường dây 500kV Bắ – Trung năm 2013
........................................................................................................................... 56

Bảng III.8 Giới hạn công suất truyền tải đường dây 500kV Bắc – Trung năm 2014
........................................................................................................................... 58
Bảng III.9 Giới hạn công suất truyền tải đường dây 500kV Bắc – Trung năm 2015
........................................................................................................................... 59
Bảng III.10 Giới hạn công suất truyền tải đường dây 500kV Trung – Nam năm
2013 ................................................................................................................... 61
Bảng III.11 Giới hạn công suất truyền tải đường dây 500kV Trung – Nam năm
2014 ................................................................................................................... 63
Bảng III.12 Giới hạn công suất truyền tải đường dây 500kV Trung – Nam năm
2015 ................................................................................................................... 65

Lê Thành Chung

7

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình I.1 Phân bố điện áp dọc đường dây siêu cao áp khi cắt tải một đầu .............. 14
Hình III.1 Sơ đồ HTĐ đơn giản có 1 nguồn cấp ...................................................... 48
Hình III.2 Dạng đường cong P-V ............................................................................ 49
Hình III.3 Dạng đường cong Q-V cơ bản ............................................................... 50
Hình III.4 Điện áp tại các nút 500kV năm 2013 ...................................................... 52
Hình III.5 Điện áp tại các nút 500kV khi đóng, cắt kháng bù ngang năm 2013 ..... 52
Hình III.6 Điện áp tại các nút 500kV năm 2014 ...................................................... 53
Hình III.7 Điện áp tại các nút 500kV năm 2015 ...................................................... 53

Hình III.8 Điện áp tại các nút 500kV khi đóng,cắt kháng bù ngang năm 2014 ...... 54
Hình III.9 Điện áp tại các nút 500kV khi đóng,cắt kháng bù ngang năm 2015 ...... 55
Hình III.10 Đường cong PV nút Hà Tĩnh năm 2013 ............................................... 57
Hình III.11 Đường cong PV nút Hà Tĩnh năm 2014 ............................................... 59
Hình III.12 Đường cong PV nút Hà Tĩnh năm 2015 ............................................... 60
Hình III.13 Đường cong PV nút Vũng Áng năm 2015 ............................................ 60
Hình III.14 Đường cong PV nút Đăk Nông năm 2013 ............................................ 62
Hình III.15 Đường cong PV nút Di Linh năm 2013 ................................................ 62
Hình III.16 Đường cong PV nút Đăk Nông năm 2014 ............................................ 64
Hình III.17 Đường cong PV nút Di Linh năm 2014 ................................................ 64
Hình III.18 Đường cong PV nút Đăk Nông năm 2015 ........................................... 66
Hình III.19 Đường cong PV nút Di Linh năm 2015 ............................................... 66

Lê Thành Chung

8

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Năm 1994, đường dây 500kV mạch 1 được xây dựng và đưa vào vận hành
nhằm đảm bảo cung cấp điện cho miền Nam đã tạo ra bước ngoặt về công nghệ
truyền tải điện tại Việt Nam, cùng với đường dây siêu cao áp, các thiết bị như tụ bù
dọc, kháng bù ngang 500kV đã được sử dụng tại Việt Nam. Đến năm 2004, đường
dây 500kV mạch 2 tiếp tục được xây dựng và đưa vào vận hành nhằm đảm bảo
cung cấp điện cho miền Bắc. Đến nay, tổng cộng kháng bù ngang 500kV gồm 27 bộ

với tổng công suất 2688MVar trên tổng chiều dài đường dây 500kV khoảng
4243km.
Kháng bù ngang 500kV đóng vai trò hút CSPK do đường dây siêu cao áp
sinh ra nhằm duy trì điện áp trong giới hạn cho phép, đặc biệt là trong trường hợp
phóng điện đường dây hay trong trường hợp hòa đồng bộ. Trên thực tế, vào các thời
điểm đường dây 500kV truyền tải cao (như đường dây 500kV Đà Nẵng - Hà Tĩnh),
điện áp tại một số TBA 500kV giảm thấp. Ngược lại, vào các thời điểm phụ tải thấp
(như vào thấp điểm đêm, các dịp lễ tết...), điện áp tại một số TBA 500kV lại tăng
cao (như TBA 500kV Pleiku). Tuy nhiên, theo thiết kế ban đầu hầu hết các kháng
bù ngang 500kV được nối cố định vào đường dây (muốn tách kháng ra khỏi vận
hành phải cắt điện đường dây), chỉ có 03 bộ kháng bù ngang tại các TBA 500kV
Thường Tín, Quảng Ninh và Đăk Nông được trang bị máy cắt kháng.
Vì vậy, để tạo điều kiện vận hành linh hoạt lưới điện 500kV, Tổng công ty
Truyền tải điện Quốc gia (NPT) đang thực hiện dự án trang bị 05 máy cắt cho các
kháng bù ngang 500kV tại TBA Pleiku, Đà Nẵng, Hà Tĩnh. Tuy nhiên, chế độ vận
hành kháng bù ngang trên đường dây 500kVnhư thế nào? Thời điểm nào cho phép
cắt kháng ra khỏi vận hành nhằm tăng điện áp trên lưới điện 500kV, tăng độ ổn định
và giảm tổn thất điện năng? Thời điểm nào cần đóng kháng trở lại nhằm duy trì điện
áp trong giới hạn cho phép? Các giải pháp đảm bảo vận hành an toàn trong trường

Lê Thành Chung

9

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

hợp đang cắt kháng đồng thời xảy ra sự cố dẫn đến hở mạch một đầu đường dây

như thế nào?
Để giải quyết các câu hỏi thực tế nêu trên, luận văn tiến hành nghiên cứu,
tính toán và đề xuất giải pháp trong khung thời gian từ 2013 đến 2015.
2. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Tính toán chế độ vận hành kháng bù ngang trên lưới điện 500kV Việt Nam
đảm bảo vận hành an toàn, ổn định lưới điện 500kV, đáp ứng nhu cầu trao đổi công
suất giữa các HTĐ miền qua lưới điện 500kV nhằm vận hành kinh tế các nguồn
điện, góp phần nâng cao chất lượng điện áp, giảm tổn thất chung toàn hệ thống.
3. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
- Luận văn đã tính toán chế độ vận hành trong trường hợp có máy cắt kháng
bù ngang 500kV, cho phép vận hành linh hoạt, tách kháng bù ngang khi cần tăng
điện áp trên đường dây 500kV, đóng kháng bù ngang trong trường hợp cần đảm bảo
điện áp trong giới hạn cho phép.
- Luận văn đã sử dụng chức năng khảo sát đường cong PV của chương trình
PSS/E tính toán chế độ vận hành đường dây 500kV trong trường hợp đóng và cắt
máy cắt kháng bù ngang 500kV, xác định và so sánh giới hạn truyền tải công suất
trên các đường dây liên kết 500kV giữa các hệ thống điện Bắc - Trung và Trung Nam. Kết quả tính toán so sánh cho thấy máy cắt kháng không chỉ cho phép điều
chỉnh linh hoạt điện áp mà còn tăng giới hạn truyền tải công suất, đáp ứng nhu cầu
trao đổi công suất giữa các hệ thống điện miền qua lưới điện 500kV, nhằm vận
hành kinh tế các nguồn điện.
Nội dung chính của luận văn bao gồm các phần sau sau:
Chương I Vấn đề bù công suất phản kháng và giải pháp bù công suất phản
kháng trên lưới điện 500kV Việt Nam
Chương II Hiện trạng và kế hoạch phát triển hệ thống điện giai đoạn 20132015

Lê Thành Chung

10

Cao học KTĐ-2011B



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chương III Tính toán chế độ vận hành kháng bù ngang trên lưới điện
500kV Việt Nam
Chương IV Kết luận và kiến nghị
4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng công cụ là phần mềm PSS/E, luận văn đã tính toán các chế độ phụ
tải cực đại và cực tiểu HTĐ Việt Nam năm 2013, 2014 và 2015 để nghiên cứu chế
độ vận hành của kháng bù ngang trên đường dây 500kV. Qua đó xác định vai trò
của kháng bù ngang trong các chế độ vận hành của HTĐ.
Sử dụng chức năng khảo sát đường cong PV của chương trình PSS/E để xác
định điểm sụp đổ điện áp của các nút trong hệ thống điện, phân tích giới hạn truyền
tải giữa các nút trong Hệ thống điện, nhằm xác định khả năng của Hệ thống điện
trong các chế độ vận hành.

Lê Thành Chung

11

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHƯƠNG I:
VẤN ĐỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ GIẢI PHÁP BÙ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN 500KV VIỆT NAM


1.1 Phương pháp luận
1.1.1 Đặt vấn đề
Hiện tại các kháng bù ngang trên hệ thống điện 500kV Việt Nam được nối
cứng trên lưới thông qua các dao cách ly, điều này gây khó khăn trong công tác vận
hành trong các chế độ truyền tải công suất cao. Thực tế vận hành khi truyền tải cao
trên cung đoạn đường dây 500kV Đà Nẵng-Hà Tĩnh, có thời điểm điện áp giảm
thấp đến 460 kV. Do vậy cần thiết xem xét trang bị các máy cắt cho các cuộn kháng
ở một số vị trí nhằm nâng cao chất lượng điện áp và linh hoạt trong vận hành.
Một số công trình đang trong giai đoạn thi công chuẩn bị đóng điện cũng đã
xem xét vấn đề này. Trước mắt sẽ có những cuộn kháng được trang bị máy cắt như
sau: 05 kháng bù ngang 500kV tại TBA Pleiku, Đà Nẵng, Hà Tĩn. Tuy nhiên các dự
án này chỉ tập trung giải quyết sự cần thiết đầu tư và hiệu quả kinh tế như giảm tổn
thất điện năng, nâng cao chất lượng điện áp, còn các vấn đề khác như: i) Chế độ vận
hành trong các trường hợp đóng, cắt kháng bù ngang 500kV; ii) Tính toán xác định
điểm sụp đổ điện áp của các nút trong HTĐ, giới hạn truyền tải công suất giữa các
nút trong HTĐ, nhằm xác định khả năng của HTĐ trong các chế độ vận hành.
Để giải quyết các vấn đề nêu trên, luận văn tiến hành nghiên cứu, tính toán
và đề xuất giải pháp vận hành kháng bù ngang trên đường dây 500 kV trong khung
thời gian từ 2013 đến 2015.
1.1.2 Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Các hệ thống đường dây cao áp, nhất là hệ thống siêu cao áp thường sản sinh
ra một lượng CSPK rất lớn. Thông thường, ở chế độ vận hành vừa và nặng tải,

Lê Thành Chung

12

Cao học KTĐ-2011B



Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

lượng vô công sinh ra từ đường dây có thể so sánh (và triệt tiêu) với tổn thất vô
công khi truyền tải. Vấn đề cần lưu ý ở đây là khi đường dây nhẹ tải, đặc biệt là khi
cắt tải đột ngột ở một phía đường dây sẽ xuất hiện hiệu ứng Ferranti - hiện tượng
tăng đột ngột điện áp trên dọc tuyến đường dây, làm đánh hỏng cách điện, gây trở
ngại cho việc đóng lặp lại và trong một số trường hợp làm quá tải các máy phát do
phải chịu dòng điện dung khá cao. Nguyên nhân chính của hiện tượng trên là do
dung dẫn của đường dây sinh ra CSPK rất lớn. Để khắc phục tình trạng này người ta
thường sử dụng phương pháp đặt các kháng bù ngang ở hai đầu hoặc trên giữa
đường dây (xem Hình I.1). Khi đó điện áp cao nhất trên đường dây bị hở mạch một
đầu được xác định theo công thức:
U max 

E
X
cos  l  lr   S sin  l  lr 
Z

Trong đó:
β- tốc độ lan truyền sóng thuận 50 Hz trên đường dây. Thông thường, β nằm
trong khoảng 1,05.10-3 - 1,08.10-3;
Z - điện kháng sóng của đường dây;
XR - điện kháng của cuộn kháng bù vào cuối đường dây;
XS - điện trở tương đương của hệ thống;
l - chiều dài đường dây;
lR - chiều dài đoạn đường dây chịu ảnh hưởng của cuộn kháng bù;
LR 

Lê Thành Chung


1



arctg

13

Z
XR

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hình I.1 Phân bố điện áp dọc đường dây siêu cao áp khi cắt tải một đầu
Bù CSPK trên HTĐ 500kV được tính toán trong các chế độ vận hành khác
nhau:
- Chế độ vận hành bình thường.
- Chế độ phóng điện đường dây.
Và xét theo điều kiện phụ tải:
- Chế độ phụ tải cực đại.
- Chế độ phụ tải cực tiểu.
Việc bù CSPK nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị trong chế độ nguy hiểm
nhất. Để tính toán mức độ nguy hiểm do điện áp cao đồng thời kiểm tra thông số
của các thiết bị kháng bù ngang, cần phải kiểm tra tình trạng phóng điện đối với chế
độ phụ tải cực tiểu, truyền tải thấp trên đường dây. Việc tính toán ở chế độ phụ tải
cực đại và trong điều kiện vận hành bình thường có ý nghĩa kiểm tra.

Phóng điện đường dây là một chế độ thường thấy trong vận hành HTĐ khi
cần hòa đồng bộ hai hệ thống, khi đóng khép mạch vòng hoặc nhảy máy cắt một
đầu đường dây. Thao tác này đặc biệt có ý nghĩa đối với cấp điện áp siêu cao áp, do
điện áp khi thao tác thường tăng cao trong khi độ dự trữ cách điện không lớn.

Lê Thành Chung

14

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Các giả thiết tính toán:
(1) Đối với việc tính toán kiểm tra các giá trị bù ngang hiện hữu:
-

Cơ sở dữ liệu hệ thống (nhà máy, đường dây, trạm) sẽ được cập nhật cho
đến tháng 12/2013.

-

Các thiết bị bù dọc sẽ theo lưới điện hiện trạng.

-

Thông số phụ tải được cho ở chương 2.

(2) Đối với việc tính toán lựa chọn các giá trị bù ngang tương lai:

-

Cơ sở dữ liệu hệ thống (nhà máy, đường dây, phụ tải) sẽ được cập nhật
theo tổng sơ đồ VII và đề án “Quy hoạch đấu nối các trung tâm nhiệt
điện trên toàn quốc vào HTĐ Quốc gia”.

-

Các thiết bị bù dọc trên đường dây sẽ căn cứ theo hiện trạng cũng như
theo các dự án TBA 500kV, đường dây 500kV,NMĐ đã được phê duyệt
tổng sơ đồ VII.

(3) Đối với các đường dây 500kV chưa thiết kế sẽ lấy với giả thiết như sau:
-

Thông số dây dẫn: Đối với các tính toán trào lưu công suất, thông số dây
dẫn của các đường dây 500kV có thể lấy tạm như thông số một số đường
dây 500kV đã thiết kế, số liệu này thực tế không ảnh hưởng nhiều đến
kết quả tính toán:
R = 0,0269Ω/km, X = 0,2657Ω/km, B = 4,3588.10-6 S/km
R0 = 0,33788 Ω/km, X0 = 0,9243 Ω/km, B = 2,515.10-6 S/km

Các thông số dây dẫn sẽ được tính toán lại theo cấu hình cột và dây dẫn thực
tế trong quá trình thiết kế kỹ thuật đường dây.
-

Mức bù dọc: Các đường dây 500kV có chiều dài lớn hơn 200km mới
xem xét bù dọc với tỷ lệ bù tạm lấy là 70%.

Lê Thành Chung


15

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

-

Khả năng phát/hút vô công của NMĐ: Sử dụng thông số thực của các tổ
máy phát điện đang vận hành. Các tổ máy phát điện dự kiến được xem
xét ở khả năng phát vô công với cos = 0,9 và cos khi hút vô công là
0,95.

-

Thông số phụ tải toàn quốc được cho ở chương 2.

Tiêu chuẩn tính toán:
Đối với đường dây truyền tải siêu cao áp (từ 330 kV trở lên), việc vận hành
điện áp cao quá 105% điện áp định mức thường không được khuyến cáo. Chính vì
vậy, theo thực tế áp dụng việc lựa chọn kháng bù ngang dựa trên các tiêu chuẩn sau
đây:
-

Trong chế độ vận hành bình thường (đối với các chế độ phụ tải): cố gắng
giữ điện áp tại các thanh cái xung quanh giá trị định mức.

-


Trong các chế độ khác như: phóng điện đường dây, hoà điện, chế độ vận
hành thiếu phần tử cho phép điện áp đạt giá trị cực đại là 105% điện áp
định mức (mặc dù điện áp vận hành lâu dài cực đại của thiết bị thường là
110% điện áp định mức).

-

Giữ điện áp cao để tăng giới hạn truyền tải và giảm tổn thất trong các
chế độ truyền tải công suất cao.

-

Mức bù ngang phải thích hợp để không gây ra các hiệu ứng phụ khác, cụ
thể là không gây ra cộng hưởng điện áp song song do mức độ bù quá cao
hoặc do một số chế độ vận hành không toàn pha.

-

Sử dụng kháng trung tính, điện trở trung tính để giảm điện áp cộng
hưởng song song trong các chế độ vận hành song song hai mạch đường
dây hoặc các chế độ không cân bằng (mở một hoặc hai pha đường dây).

-

Không khảo sát, nghiên cứu tác dụng hạn chế quá điện áp thao tác bằng
kháng bù ngang. Đặc biệt là các trường hợp quá điện áp một đầu đường

Lê Thành Chung


16

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

dây do thực hiện đóng lặp lại đường dây sau sự cố thoáng qua hoặc tự
đóng lặp lại nhanh. Do hiện tượng quá điện áp này (điện áp xung) với
biên độ rất lớn duy trì trong khoảng vài ms và giảm nhanh về giá trị xung
quanh điện áp định mức trong thời gian vài chục ms. Để giảm mức quá
điện áp xung này đến giá trị cho phép người ta sử dụng máy cắt có điện
trở đóng, lắp chống sét van có trị số thích hợp. Đối với kháng bù ngang
sẽ chỉ khảo sát hạn chế quá áp cho đường dây trong thời gian xác lập của
hệ thống.
1.2 Quy định hiện hành về chất lượng điện áp (Thông tư 12/2010/TT-BCT)
Theo Điều 5 Thông tư 12/2010/TT-BCT ngày 15/04/2010 "Quy định hệ
thống điện truyền tải", quy định tiêu chuẩn vận hành điện áp như sau:
- Các cấp điện áp danh định trong lưới điện truyền tải bao gồm 500kV,
220kV và 110kV.
- Trong điều kiện làm việc bình thường hoặc khi có sự cố đơn lẻ xảy ra trong
lưới điện truyền tải, điện áp tại thanh cái cho phép vận hành trên lưới được quy định
như sau:
Chế độ vận hành của hệ thống điện
Cấp điện áp
Vận hành bình thường

Sự cố một phần tử

500 kV


475 ÷ 525

450 ÷ 550

220 kV

209 ÷ 242

198 ÷ 242

110 kV

104 ÷ 121

99 ÷ 121

- Trong trường hợp HTĐ truyền tải bị sự cố nhiều phần tử, sự cố nghiêm
trọng, trong trạng thái khẩn cấp hoặc trong qúa trình khôi phục hệ thống, cho phép
mức dao động điện áp trên lưới điện tạm thời lớn hơn ±10% so với điện áp danh
định nhưng không được vượt qúa ±20% so với điện áp danh định.

Lê Thành Chung

17

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


- Trong thời gian sự cố, điện áp tại nơi xảy ra sự cố và vùng lân cận có thể
giảm qúa độ đến giá trị bằng 0 ở pha bị sự cố hoặc tăng qúa 110% điện áp danh
định ở các pha không bị sự cố cho đến khi sự cố được loại trừ.
1.3 Giải pháp bù công suất phản kháng trên lưới điện 500kV
Trong HTĐ phải bù một lượng CSPK nhất định để đảm bảo cân bằng CSPK
trong hệ thống. Lượng công suất này phải điều chỉnh được để có thể thích ứng với
các chế độ vận hành khác nhau của HTĐ. Lượng công suất bù trên lưới điện truyền
tải khá lớn và được đặt tập trung ở các nút hệ thống mà ở đó thiếu CSPK (biểu hiện
ở điện áp vận hành thấp) hoặc ở các vị trí thuận lợi cho điều chỉnh điện áp thuộc
lưới điện.
Bù CSPK bằng hình thức bù ngang, có thể thực hiện ở cả trên lưới điện
truyền tải lẫn lưới điện phân phối. Bù CSPK trên lưới điện thường gắn liền với điều
chỉnh điện áp để đảm bảo điện áp các nút nằm trong phạm vi cho phép. Phụ tải thay
đổi liên tục trong mỗi ngày đêm với phụ tải thấp thường rơi vào thời gian nửa đêm
đến sáng và phụ tải đỉnh thường rơi vào buổi tối hoặc ban ngày. Khi phụ tải thay
đổi, điện áp ở các TBA và các nút tải sẽ biến thiên. Thông thường khi phụ tải càng
lớn thì điện áp sẽ sụt giảm càng mạnh và ngược lại. Do đó số lượng, công suất, đặc
tính và vị trí đặt của các thiết bị bù CSPK do chế độ điện áp trên lưới điện trong các
tình huống vận hành bình thường và sự cố quyết định.
Công suất bù thường được điều chỉnh theo bậc một các tự động hoặc do nhân
viên vận hành thực hiện. Trong trường hợp cần thiết để điều chỉnh điện áp có thể sử
dụng thiết bị bù được điều chỉnh trơn, tức thời theo điện áp vận hành. Bù CSPK góp
phần làm giảm dòng điện chạy qua các đường dây truyền tải, các máy biến áp, máy
phát, ... và tương ứng giảm tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trong
các thiết bị này. Bù ngang có thể đặt ở gần phụ tải, trong TBA phân phối, dọc theo
xuất tuyến hoặc trong TBA truyền tải.

Lê Thành Chung


18

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHƯƠNG II:
HIỆN TRẠNG VÀ KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN GIAI
ĐOẠN 2013-2015

2.1Hiện trạng hệ thống điện Việt Nam
2.1.1 Hiện trạng nguồn điện và lưới điện truyền tải 500/220kV
2.2.1.1 Cơ cấu nguồn điện
Tính đến đầu năm 2013, tổng công suất
lắp đặt của các NMĐ nước ta vào khoảng
26,562MW, trong đó thủy điện chiếm tỷ
trọng khoảng 48.6%, nhiệt điện khoảng
51.4%. Tỷ trong nguồn điện theo Miền
Cơ cấu nguồn điện toàn quốc

như sau:
Miền Bắc: Tổng công suất lắp đặt của các
NMĐ khu vực Miền Bắc vào khoảng
10,969MW. Trong đó thủy điện chiếm tỷ
trọng khoảng 55%, nhiệt điện khoảng
45%;
Miền Trung: Tổng công suất lắp đặt của

Cơ cấu nguồn điện khu vực Miền Bắc


các NMĐ khu vực Miền Trung vào
khoảng 5,099MW. Trong đó toàn bộ là
thủy, khu vực không có nguồn Nhiệt
Điện;
Miền Nam: Tổng công suất lắp đặt của

Lê Thành Chung

19

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

các NMĐ khu vực Miền Bắc vào khoảng
10,493MW. Trong đó thủy điện chiếm tỷ
trọng rất thấp chỉ khoảng 16.7%, nhiệt
điện 83%;
Cơ cấu nguồn điện khu vực Miền Nam
Thống kê các nguồn điện toàn quốc và công suất đặt tính đến năm 2013 như
Phụ lục 1 đính kèm.
2.2.1.2 Lưới điện 500kV
Tính đến đầu năm 2013 tổng dung lượng đặt của các TBA 500kV trên toàn
quốc vào khoảng 20,460MVA, trong đó khu vực Miền Bắc khoảng 7,701 MVA
(chiếm 38%), khu vực Miền Trung khoảng 3,750MVA (chiếm 19%) và khu vực
Miền Nam khoảng 8,595MVA chiếm 43%. Thống kê tổng dung lượng đặt như
Bảng II.1 và danh mục các TBA 500kV trên toàn Quốc và từng Miền như Phụ lục 2
đính kèm.

Bảng II.1 Tổng dung lượng TBA 500kV trên toàn quốc
Tổng công suất MBA 500kV
(MVA)

Ghi chú

Miền Bắc

7,701

Chiếm 38%

Miền trung

3,750

Chiếm 19%

Miền Nam

8,595

Chiếm 43%

Tổng quàn quốc

20,046

Miền/ vùng


Tổng quy mô ĐD 500kV trên toàn quốc tính đến đầu năm 2013 vào khoảng
4,737km, trong đó Miền Bắc khoảng 1,907km chiếm 40.3%, Miền Trung khoảng
2,051.3km chiếm 43.4% và Miền Nam khoảng 771km chiếm 16.3%. Thống kê quy

Lê Thành Chung

20

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

mô đường dây 500kV như Bảng II.5 và danh mục các ĐD 500kV trên toàn quốc và
từng Miền như Phụ lục 3 đính kèm.
Bảng II.2 Tổng quy mô đường dây 500kV
Tổng chiều dài đường dây 500kV
(số mạch * chiều dài tuyến - km)

Miền

Ghi chú

Miền Bắc

1,907.7

Chiếm 40.3%

Miền Trung


2,051.3

Chiếm 43.4%

Miền Nam

771.0

Chiếm 16.3%

Toàn quốc

4,737.6

2.2.1.3 Lưới điện 220kV, 110kV
Tính đến đầu năm 2013, tổng dung lượng đặt các TBA 220kV trên toàn quốc
vào khoảng 29,782MVA, trong đó tổng dung lượng đặt các TBA 220kV khu vực
Miền Bắc khoảng 10,814MVA chiếm 36%, khu vực Miền Trung khoảng
3,378MVA chiếm 12% và khu vực Miền Nam khoảng 15,590MVA chiếm 52%.
Thống kê tổng dung lượng đặt như Bảng II.3 và danh mục các TBA 220kV
trên toàn quốc và từng Miền như Phụ lục 4 đính kèm.
Bảng II.3 Tổng dung lượng TBA 220kV
Miền/ vùng

Tổng công suất MBA 220kV
(MVA)

Miền Bắc


10,814

ĐB Sông Hồng

5,625

Đông Bắc Bộ

4,688

Tây Bắc Bộ

501

Miền trung

Lê Thành Chung

3,378

Bắc Trung Bộ

625

Nam Trung Bộ

2,253

21


Ghi chú
Chiếm 36%

Chiếm 12%

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Miền/ vùng

Tổng công suất MBA 220kV
(MVA)

Tây Nguyên

Ghi chú

500

Miền Nam

Chiếm 52%

15,590

Đông Nam Bộ

11,490


Tây Nam Bộ

4,100

Tổng quàn quốc

29,782

Tổng quy mô các ĐD 220kV trên toàn quốc tính đến đầu năm 2013 vào
khoảng 10,881.2km, trong đó tổng quy mô các ĐD 220kV khu vực Miền Bắc
khoảng 4,067.7km chiếm 37%, Miền Trung khoảng 2,814.9km chiếm 26% và Miền
Nam khoảng 3,989.6km chiếm 37%. Thống kê quy mô ĐD 220kV trên toàn quốc
và từng Miền như phụ lục 5 đính kèm.
Bảng II.4 Tổng khối lượng đường dây 220kV
Miền

Tổng chiều dài đường dây 220kV (số mạch *
chiều dài tuyến - km)

Ghi chú

Miền Bắc

4,067.7

Chiếm 37%

Miền Trung


2,814.9

Chiếm 26%

Miền Nam

3,989.6

Chiếm 37%

Toàn quốc

10,881.2

2.1.2 Hiện trạng thiết bị bù (tụ bù dọc, kháng bù ngang, tụ bù ngang, SVC) trên
lưới điện 500/220kV
Tính đến thời điểm hiện nay, lưới điện 500kV Việt Nam với tổng chiều dài
hơn 3200km. Đường dây 500kV hai mạch kéo dài từ Nho Quan đến Phú Lâm. Trục
đường dây từ Hà Tĩnh đi Đà Nẵng về Pleiku nằm trên dải đất miền Trung được xem
là trục đường dây dài nhất. Các đường dây 500kV với tỷ lệ bù ngang theo thiết kế
đường dây 500kV mạch 1 dao động trong khoảng từ 60 đến 70%.

Lê Thành Chung

22

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


Thống kê số lượng kháng bù ngang trên hệ thống lưới điện 500kV được cho
ở bảng sau:
Bảng II.5 Lưới điện 500kV Việt Nam và các thiết bị bù lắp đặt
TT

Tên công trình

Số mạch x km

Chiều

Bù Ngang

Bù dọc

dài

(MVAr)

(Ω)

Khu vực Miền Bắc
1 Hòa Bình

- Pitong

1

x


206

206

65+65

0+0

2 Hoà Bình

- Nho Quan

1

x

89.22

89.22

128+0

0+0

3 NhoQuan

- Hà Tĩnh (# 1)

1


x

289.8

289.8

98+98

21.5+21.5

4 NhoQuan

- Hà Tĩnh (# 2)

1

x

307

307

98+98

21.5+21.5

5 NhoQuan

- Thường Tín


1

x

73

73

0+0

0+0

6 Quảng Ninh

- Thường Tín (# 1)

1

x

148,9

148,9

65+65

0+0

7 Quảng Ninh


- Thường Tín (# 2)

1

x

148,9

148,9

65+65

0+0

8 Hiệp Hòa

Pitong (#1)

1

x

264,7

264,7

91+91

0+0


9 Hiệp Hòa

Pitong (#1)

1

x

264,7

264,7

91+91

0+0

1

x

260

260

91+91

0+0

10 Sơn La


- Nho Quan

Khu vực Miền Trung
1 Hà Tĩnh

- Đà Nẵng (# 1)

1

x

392.8

392.8

128+128

30.5+30.5

2 Hà Tĩnh

- Đà Nẵng (# 2)

1

x

393


393

128+128

30.5+30.5

3 Đà Nẵng

- Dốc Sỏi

1

x

108

108

77+0

19+0

4 Dốc Sỏi

Pleiku

1

x


190

190

0+128

0+30.5

5 Đà Nẵng

- PleiKu

1

x

259

259

91+91

21.5+21.5

6 Ialy

- PleiKu

2


x

19.9

39.8

0+0

0+0

Khu vực Miền Nam
1 PleiKu

- Đăk Nông

1

x

300

300

174+98

41.5+41.5

2 Đăk Nông

- Phú Lâm


1

x

197,5

197,5

128+0

30.5+0

3 PleiKu

- Di Linh

1

x

312.6

312.6

116+116

30+30

4 Di Linh


- Tân Định

1

x

183.1

183.1

65+65

15+15

5 Tân Định

- Phú Lâm

1

x

49.1

49.1

0+0

0+0


6 Phú Mỹ

- Nhà Bè

2

x

42.6

85.2

0+0

0+0

7 Nhà Bè

- Phú Lâm

1

x

16

16

0+0


0+0

Lê Thành Chung

23

Cao học KTĐ-2011B


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

TT

Tên công trình

8 Phú Mỹ

- Sông Mây

Số mạch x km
2

x

66

Tổng

Chiều


Bù Ngang

Bù dọc

dài

(MVAr)

(Ω)

132

0+0

0+0

3584.42

3117

473.5

Nếu coi như mỗi km đường dây 500kV có thể sinh ra 1.04 MVAr CSPK (tỷ
lệ lấy theo thực tế vận hành) thì lượng công suất sinh ra từ đường dây 500kV
khoảng 3416MVAr. Trong khi đó kháng bù ngang lắp đặt trên lưới điện 500kV
khoảng 2129MVAr như vậy lượng vô công còn dư thừa trên lưới 500kV khoảng
1287MVAr. Lượng CSPK dư thừa này phần lớn sẽ truyền tải xuống cấp điện áp
thấp hơn qua các MBA liên lạc 500/220kV, một số bù trừ do tổn thất trên lưới
500kV và một phần được hấp thu vào các NMĐ.

2.1.3 Đánh giá vận hành lưới điện 500kV
Tại miền Bắc và miền Nam với tập trung các NMĐ có khả năng hấp thu
CSPK tốt, đặc biệt nhu cầu phụ tải tại lại rất cao, do vậy với cấu trúc lưới điện
500kV ở hai khu vực này là những đường dây ngắn, mạch kép, lượng CSPK sinh ra
thấp và được hấp thu hoàn toàn. Tuy nhiên cũng có trường hợp điện áp cao đối với
TBA 500kV Phú Lâm trong thời điểm phụ tải hệ thống thấp. Đối với trường hợp
này do vẫn duy trì dàn tụ bù ngang 200MVAr phía 35kV của 2 MBA 500/220/35kV
liên lạc nên lượng CSPK sinh ra không được tiêu thụ hết dẫn đến điện áp tại trạm
tăng cao. Hiện nay đã xem xét thực hiện lắp thêm cuộn kháng điều khiển 90MVAr
tại thanh cái 500kV cũng như có các giải pháp đóng cắt dàn tụ hợp lý.
Đối với khu vực miền Trung với lưới điện 500kV có chiều dài lớn, khả năng
tiêu thụ công suất kháng từ nhu cầu phụ tải lại thấp, các NMĐ có khả năng hấp thụ
công suất kháng chỉ có Yaly (nhưng có nhược điểm lớn do mỗi tổ máy phát điện chỉ
hút được tối đa 25MVAr, hơn nữa lại phụ thuộc vào huy động thực tế của các tổ
máy phát Yaly) do đó vào giờ thấp điểm lượng CSPK khu vực này không được hấp
thu hết gây ra quá áp tăng cao trong các trường hợp phóng điện, nhảy máy biến áp.
Đặc biệt điện áp tại thanh cái 500kV Pleiku, Đà Nẵng, Hà Tĩnh điện áp luôn đạt giá

Lê Thành Chung

24

Cao học KTĐ-2011B