Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến việc đánh giá hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối xét cho lưới thành phố nam định
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.23 MB, 102 trang )
..
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------------------------
ĐỖ NGỌC QUẢNG
Đề tài:
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến việc đánh giá hiện tượng biến
thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối, xét cho lưới thành phố
Nam Định
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. BẠCH QUỐC KHÁNH
Hà Nội – Năm 2009
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
LỜI CAM ĐOAN
Tôi 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 tôi,
không 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
Đỗ Ngọc Quảng
1
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ............................................................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................................7
CHƢƠNG MỞ ĐẦU....................................................................................................8
1.
Tính cấp thiết của đề tài: ..................................................................................8
2.
Tên đề tài: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá hiện tƣợng
biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối, xét cho lƣới thành phố Nam
Định .........................................................................................................................9
3.
Tóm tắt nội dung luận văn: ..............................................................................9
4.
Ý nghĩa khoa học của đề tài: ............................................................................9
5.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: ..........................................................................10
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG – BIẾN THIÊN ĐIỆN
ÁP NGẮN HẠN (VOLTAGE SAG) ............................................................................12
1.1. Sự cần thiết của việc nghiên cứu về chất lượng điện năng ............................12
1.1.1. Các hiện tƣợng, biểu hiện liên quan đến chất lƣợng điện năng ..............13
1.1.2. Các vấn đề, ảnh hƣởng của chất lƣợng điện năng ..................................14
1.1.3. Các giải pháp nâng cao chất lƣợng điện năng........................................14
1.1.4. Bảng nội dung thiết kế có xem xét vấn đề chất lƣợng điện năng ............15
1.2 Biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện.........................................................16
1.2.1. Khái niệm chung về biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện ................16
1.2.2. Vùng bị ảnh hƣởng ..................................................................................20
1.2.3. Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn
và mất điện .........................................................................................................20
1.3 Kết luận ...........................................................................................................25
CHƢƠNG 2 – BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN (VOLTAGE SAG) VÀ CÁC CHỈ
TIÊU ĐÁNH GIÁ.......................................................................................................26
2.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối ............26
2
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
2.1.1. Tần suất mất điện trung bình - SAIFI ......................................................26
2.1.2. Thời gian mất điện trung bình- SAIDI ....................................................27
2.1.3. Tần suất khách hàng bị mất điện trung bình- CAIFI ..............................27
2.1.4. Thời gian trung bình khách hàng bị mất điện- CAIDI ............................27
2.1.5. Mức độ sẵn sàng trung bình của hệ thống -ASAI ....................................27
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân
phối ........................................................................................................................28
2.2.1. SARFI – Tần suất biến thiên điện áp trung bình ....................................28
2.2.1.1. Chỉ số SARFIx .................................................................................28
2.2.1.2. Chỉ số SARFIx-curve ......................................................................28
2.2.1.3. Đƣờng cong SARFI ........................................................................30
2.2.2. ASIDI – Thời gian mất điện trung bình ...................................................31
2.3 Kết luận ...........................................................................................................32
CHƢƠNG 3 – MƠ HÌNH TÍNH TỐN BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN
(VOLTAGE SAG) TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI .................................................33
3.1. Thông tin về biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới điện trong quá khứ ......33
3.2. Mô phỏng phân bố sự cố ................................................................................34
3.3. Sơ đồ khối tính tốn biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối ........35
3.4. Kết luận ..........................................................................................................38
CHƢƠNG 4 – TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
ĐÁNH GIÁ BIẾN THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRÊN LƢỚI PHÂN PHỐI ..........39
4.1. Mô phỏng phân bố sự cố trên lưới điện phân phối trạm 110 kV E3.9. ..........39
4.2. Thông số vận hành tại chế độ xác lập ............................................................49
4.3.Tính ngắn mạch và tổng hợp giá trị điện áp, tần suất sụt giảm điện áp...............52
4.4. Đánh giá voltage sag theo chỉ tiêu SARFIx ....................................................52
4.4.1 Đánh giá voltage sag tại vị trí Node 38_475 (Nút 38 lộ 475: Trạm Công
ty may Nam Hải). ...............................................................................................52
4.4.2 Đánh giá Voltage sag cho cả hệ thống .....................................................65
4.5. Đánh giá voltage sag theo chỉ tiêu SARFIx-cuver .............................................88
3
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
4.6. Đánh giá voltage sag theo chỉ tiêu SARFIx và SARFIx-cuver khi xét lưới trung
tính cách điện (giả định): .......................................................................................88
4.7. Đánh giá voltage sag theo chỉ tiêu SARFIx và SARFIx-cuver khi xét phân bố sự
cố là phân bố chuẩn nhị biến (BND): ....................................................................90
4.7.1. Giới thiệu chung: .....................................................................................90
4.7.2. Mơ hình hố suất sự cố: ..........................................................................92
4.7.3. Kết quả tính tốn: ....................................................................................94
CHƢƠNG 5- CÁC KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ĐƢỢC ĐƢA RA...............................98
5.1 Kết luận chung .................................................................................................98
5.2 Các đề xuất ......................................................................................................99
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 101
4
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
STT
Chữ viết tắt
Tên đầy đủ
1
Máy biến áp
2
MBA
TBA
3
LPP
4
PSS/ADEPT
Lưới phân phối
Power System Simulator/Advanced Distribution
Engineering Productivity
5
BND
Phân bố chuẩn nhị biến
6
SANH
Sụt áp ngắn hạn
7
IEEE
Institute of Electrical and Electronic Engineer
Viện kỹ nghệ điện và điện tử
8
IEC
International Electrotechnical Commission
Hiệp hội kỹ thuật điện tử quốc tế
Trạm biến áp
5
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng .............................16
Bảng 1.2. Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp ....................21
Bảng 4.1. Số thứ tự, tên nút (Trong PSS/Adept), tên trạm biến áp ...........................42
Bảng 4.2. Các vị trí tính ngắn mạch (396 vị trí) trên đường dây và chiều dài khoảng
tính ngắn mạch. .........................................................................................................43
Bảng 4.3. Mức sự cố trên lưới điện ...........................................................................45
Bảng 4.4. Phân bố suất sự cố tại các vị trí trạm biến áp ............................................46
Bảng 4.5. Phân bố suất sự cố tại các vị trí ngắn mạch trên đường dây .....................47
Bảng 4.6. Điện áp tại các nút trong chế độ xác lập ..................................................49
Bảng 4.7. Giá trị điện áp tại trạm Công ty may Nam Hải (Node38_475) khi xảy ra
ngắn mạch 1 pha tại nút tải (214 nút) trên lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV E3.9 ....
...................................................................................................................................53
Bảng 4.8. Giá trị điện áp tại trạm Công ty may Nam Hải (Node38_475) khi xảy ra
ngắn mạch 1 pha tại các điểm ngắn mạch đường dây (396 nút) trên lưới phân phối 22
kV trạm 110 kV E3.9.................................................................................................55
Bảng 4.9. Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất tại trạm Công ty may Nam Hải
(Node38_475) khi xảy ra ngắn mạch 1 pha tại các điểm ngắn mạch tại trạm biến áp
phân phối (214 nút) trên lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV E3.9 ............................57
Bảng 4.10. Tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất tại trạm Công ty may Nam Hải
(Node38_475) khi xảy ra ngắn mạch 1 pha tại các điểm ngắn mạch tại đường dây
(396 nút) trên lưới phân phối 22 kV trạm 110 kV E3.9 ............................................60
Bảng 4.11. Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất tại trạm Công ty may
Nam Hải (Node38_475) ...........................................................................................64
Bảng 4.12. Chỉ số SARFIx xét tại vị trí trạm Cơng ty may Nam Hải (Node38_475)
...................................................................................................................................64
Bảng 4.13. Tổng hợp tần suất sụt giảm điện áp pha nhỏ nhất của tồn bộ 214 vị trí
trên lưới phân phối ....................................................................................................66
Bảng 4.14. Tần suất sự cố sag có biên độ nhỏ hơn ngưỡng điện áp x tại 214 vị trí
trên lưới phân phối ....................................................................................................76
Bảng 4.15. Chỉ tiêu SARFIx của cả hệ thống ...........................................................86
6
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp.....................................15
Hình 1.2. Biến thiên điện áp ngắn hạn của hệ thống điện mạch kép khi một mạch bị
ngắn mạch .................................................................................................................17
Hình 1.3. Biểu diễn quá trình biến thiên điện áp ......................................................17
Hình 1.4. Mười dải biến thiên điện áp ngắn hạn phân chia theo biên độ sụt áp .......18
Hình 1.5. Các nguồn gây biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện ..........................19
Hình 1.6. Đường cong chịu đựng biến thiên điện áp ngắn hạn của thiết bị điện .......19
Hình 1.7. Vùng bị ảnh hưởng của biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện .............20
Hình 1.8. Mạch điện hình tia sử dụng các cầu chì tại các mạnh nhánh .....................24
Hình 1.9. Phân đoạn thanh cái bằng thiết bị tự động đóng lại ...................................24
Hình 2.1. Đường cong SAIFI tại Châu Âu ................................................................26
Hình 2.2. Đường cong CBEMA ................................................................................30
Hình 2.3. Đường cong ITIC ......................................................................................30
Hình 2.4. Đường cong SEMI.....................................................................................31
Hình 3.1. Đặc tính tác động của cầu chì ....................................................................36
Hình 3.2. Sơ đồ khối của chương trình tính tốn.......................................................38
Hình 4.1. Lưới điện 22 kV trạm 110/22 kV Mỹ Xá (E3.9) TP Nam Định ................41
Hình 4.2. Điện áp pha tại các nút - lộ 471 E3.9 trong chế độ xác lập .....................51
Hình 4.3. Điện áp pha tại các nút - lộ 473 E3.9 trong chế độ xác lập .....................51
Hình 4.4. Điện áp pha tại các nút - lộ 475 E3.9 trong chế độ xác lập .....................51
Hình 4.5. Điện áp pha tại các nút - lộ 477 E3.9 trong chế độ xác lập .....................51
Hình 4.6. Điện áp pha tại các nút - lộ 479 E3.9 trong chế độ xác lập .....................51
Hình 4.7.Tần xuất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống theo khoảng điện áp. ..84
Hình 4.8. Chỉ tiêu tần suất sụt giảm điện áp trung bình của hệ thống SARFIx .........87
Hình 4.9. Chỉ tiêu SARFIx và SARFIx-curve ................................................................88
Hình 4.10. Chỉ tiêu SARFIx và SARFIx-curve (Trung tính cách điện)..........................89
Hình 4.11. Chỉ tiêu SARFIx (Trung tính nối đất và cách điện) .................................89
Hình 4.12. Ảnh hưởng của nối đất trung tính đến .....................................................90
Hình 4.13. Ví dụ phân bố chuẩn nhị biến ..................................................................91
Hình 4.14. Ảnh hưởng của mức độ phân bố sự cố đến chỉ tiêu SARFIX...................95
Hình 4.15. Ảnh hưởng của mức độ tán xạ sự cố đến chỉ tiêu SARFIX ......................96
Hình 4.16. Ảnh hưởng của vị trí tập trung sự cố đến chỉ tiêu SARFIX .....................97
7
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
HV: Đỗ Ngọc Quảng
CHƢƠNG MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Lưới điện phân phối đóng vai trị quan trọng trong việc ổn định chính trị,
phát triển kinh tế của bất kỳ quốc gia nào. Đất nước càng phát triển, ngày càng sử
dụng các thiết bị tiết kiệm năng lượng nhưng cũng đòi hỏi chất lượng điện năng
ngày càng cao như việc ứng dụng các thiết bị điện - điện tử, các thiết bị có bộ vi
điều khiển, các thiết bị điện tử công sất … Các thiết bị này rất nhạy cảm với những
vấn đề về chất lượng điện năng trong hệ thống điện.
Chất lượng điện năng trong hệ thống điện là một phạm trù rộng lớn. Có rất
nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điện năng trong đó chất lượng điện áp là
một chỉ tiêu quan trọng. Một trong các vấn đề về chất lượng điện năng đã được
nhiều nhà nghiên cứu xem xét và đánh giá là hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn
(Voltage sags) trong lưới phân phối.
Trong những năm gần đây cũng đã có một số đề tài nghiên cứu về vấn đề
biến thiên điện áp ngắn hạn (sụt giảm điện áp ngắn hạn) trong lưới phân phối, tuy
nhiên việc nghiên cứu đó mới chỉ dừng lại ở lưới điện nhỏ (thường chỉ xét trong 1
lộ đường dây) và vẫn còn hạn chế là chưa xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến việc
đánh giá hiện tượng biến thiên điện áp ngắn hạn, trong tính tốn vẫn tồn tại một số
giả thiết làm cho các yếu tố đó trở nên đơn giản hơn, điều này đã dẫn đến sự hạn
chế về mơ hình tính tốn cũng như là phạm vi ứng dụng. Do đó để tiếp tục phát
triển đề tài trên, trong luận văn này tôi xin phép được tiến hành nghiên cứu đánh giá
hiện tiện sụt giảm điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối có xét đến một số yếu tố
ảnh hưởng (đề tài xét ảnh hưởng của thiết bị bảo vệ, ảnh hưởng của phương pháp
nối đất trung tính, ảnh hưởng của phân bố sự cố). Lưới điện được xét trong luận văn
là toàn bộ lưới điện 22 kV của 1 trạm biến áp 110 kV đang vận hành: có 5 lộ đường
dây với 214 phụ tải, 396 nút.
8
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
2. Tên đề tài: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến việc đánh giá hiện
tượng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối, xét cho
lưới thành phố Nam Định
3. Tóm tắt nội dung luận văn:
Luận văn trình bày phương pháp đánh giá một hiện tượng chất lượng điện
năng trên lưới phân phối là biến thiên điện áp ngắn hạn (Voltage sag). Việc đánh
giá này dựa trên việc phát triển chỉ tiêu SARFIx thành SARFIx-curve, có xét đến
các yếu tố ảnh hưởng đến đánh giá sụt áp ngắn hạn. Nội dung chính của luận văn
bao gồm các phần sau:
Chương 1. Nghiên cứu tổng quan về chất lượng điện năng, biến thiên điện áp
ngắn hạn.
Chương 2. Trình bày về biến thiên điện áp ngắn hạn và các chỉ tiêu đánh giá:
Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các chỉ tiêu đánh giá hiện tượng biến
thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân phối, một số đường cong chịu đựng của thiết
bị.
Chương 3. Xây dựng bài toán đánh giá sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới
phân phối có xét đến thời gian tác động của các thiết bị bảo vệ. Mô phỏng sự cố dẫn
đến sụt giảm điện áp, mô phỏng lưới điện trong phần mềm PSS/Adept cho tính tốn
ngắn mạch, xây dựng thuật tốn để tính.
Chương 4. Áp dụng phương pháp dự báo ngẫu nhiên đánh giá sụt giảm điện áp
cho lưới điện phân phối 22 kV tại 1 trạm 110 kV. Đánh giá theo hai chỉ số SARFI x
và SARFIx-curve, có xét đến các yếu tố ảnh hưởng:
- Ảnh hưởng của nối đất trung tính lưới điện.
- Ảnh hưởng của việc thay đổi các tham số trong trường hợp phân bố sự cố là
phân bố chuẩn nhị biến.
Chương 5. Đưa ra các kết luận và đề xuất cho hướng nghiên cứu tiếp theo.
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Luận văn đã trình bày một phương pháp đánh giá hiện tượng voltage sag lưới
điện phân phối có xét đến thời gian tác động của các bảo vệ, ảnh hưởng của nối đất
9
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
trung tính, ảnh hưởng của phân bố sự cố dựa trên chỉ tiêu SARFIx và phát triển chỉ
tiêu này thành SARFIx-curve . Căn cứ vào SARFIx-curve sẽ cho một cái nhìn xác
thực hơn về tác động của hiện tượng voltage sag đến sự làm việc của các phụ tải.
Đây là một đề tài mới, dựa vào việc mô phỏng để đánh giá chất lượng điện
năng mà không thể thực hiện được bằng các phương pháp đo lường. Các số liệu đầu
vào phục vụ việc tính toán trong luận văn là các số liệu thực tế trên lưới phân phối
22 kV TP Nam Định. Ngoài ra, để phục vụ cho việc tính tốn điện áp sụt giảm cũng
như tần suất sụt giảm điện áp tại các nút trên lưới phân phối để từ đó tính ra các chỉ
tiêu SARFIx và SARFIx-curve. Khối lượng tính tốn của đề tài là khá lớn (sử lý 3.168
file Excel đầu vào từ việc tính ngắn mạch bằng phần mềm Pss/Adept) do đó tác giả
đã xây dựng một chương trình tính tốn, sử lý số liệu bằng ngơn ngữ lập trình Java,
dữ liệu đầu vào là thơng số ngắn mạch tính bằng PSS/Adept và thông số suất sự cố.
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Các chỉ tiêu SARFIx và SARFIx-curve được trình bày trong luận văn sẽ là
một trong các cơ sở được bình xét trong quá trình lập hợp đồng mua bán điện giữa
Công ty điện lực và các khách hàng sử dụng điện.
Các khách hàng sử dụng điện có thể căn cứ vào kết quả đánh giá hiện tượng
sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối theo chỉ tiêu SARFIx, SARFIx-curve
và kết hợp với đặc điểm điện áp làm việc của từng loại phụ tải điện để có thể xác
định được tần suất sụt giảm điện áp làm cho phụ tải ngừng hoạt động cũng như là
tần suất sụt giảm điện áp không làm ảnh hưởng đến hoạt động của phụ tải.
Luận văn đã đánh giá được chất lượng điện năng dựa trên các số liệu thực
của lưới điện phân phối 1 trạm 110 kV khu vực thành phố Nam Định. Luận văn đã
xét ảnh hưởng của phân bố sự cố (phân bố đều, phân bố ngẫu nhiên nhị biến) đến
việc đánh giá biến thiên điện áp trong lưới phân phối. Ngoài ra trong luận văn đã
giả thiết về trường hợp lưới trung tính là cách điện để nghiên cứu về ảnh hưởng của
nối đất trung tính đến việc đánh giá biến thiên điện áp ngắn hạn trong lưới phân
10
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
phối. Đề tài có thể là tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng
điện năng.
Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy
giáo TS. Bạch Quốc Khánh cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện –
Khoa Điện – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình
trong suốt quá trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi và có những đóng góp quý báu cho bản luận văn.
Để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn và hướng nghiên cứu trong bản luận
văn được phát triển tiếp, tác giả mong nhận thêm được sự góp ý của các thầy cơ
giáo, bạn bè và các bạn đọc.
Xin trân trọng cảm!
11
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG – BIẾN
THIÊN ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN (VOLTAGE SAG)
1.1. Sự cần thiết của việc nghiên cứu về chất lƣợng điện năng
Các công ty Điện lực và các khách hàng sử dụng điện ngày càng quan tâm đến
chất lượng của hệ thống điện mà họ sử dụng. Từ thập kỷ 80 trở lại đây, thuật ngữ
“chất lượng điện năng” đã trở thành một trong những từ xuất hiện nhiều nhất trong
ngành công nghiệp năng lượng điện. Các lý do chính để lý giải cho sự quan tâm của
các Công ty điện lực cũng như các khách hàng đến chất lượng của hệ thống điện đó
là:
a. Ngày càng có nhiều thiết bị điện nhạy cảm với sự thay đổi của chất lượng
điện năng hơn so với các thiết bị điện trong quá khứ. Rất nhiều thiết bị điện mới có
sử dụng bộ vi xử lý, vi điều khiển, thiết bị điện tử công suất đã được sử dụng. Trong
quá trình hoạt động, các thiết bị này rất nhạy cảm với các loại nhiễu loạn trong hệ
thống điện, hay nói cách khác chúng là các thiết bị rất nhạy cảm với các vấn đề liên
quan đến chất lượng điện năng như là độ lệch về điện áp, dòng điện cũng như là tần
số.
b. Do yêu cầu ngày càng cao của hệ thống điện cũng như là các máy móc, thiết
bị, dây chuyền sản xuất,... về hiệu quả hoạt động dẫn tới đòi hỏi chúng ta phải tiến
hành áp dụng các thiết bị có hiệu suất cao, sử dụng các phương pháp sản xuất tiên
tiến hơn. Đối với các dây chuyền sản xuất, để tăng hiệu suất sử dụng năng lượng
người ta đã sử dụng các động cơ có điều chỉnh tốc độ thông qua các thiết bị điều
khiển điện tử công suất (chỉnh lưu, nghịch lưu), các thiết bị này rất nhạy cảm so với
độ lệch của điện áp cung cấp. Đối với hệ thống phân phối điện, người ta đã sử dụng
các thiết bị bù nhằm làm giảm tổn thất và tăng hệ số công suất. Việc áp dụng các
thiết bị mới này sẽ gây ra các sóng hài trong hệ thống điện và có rất nhiều người
quan tâm đến các tác động của chúng trong tương lai đối với khả năng hoạt động
của hệ thống.
12
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
c. Khách hàng sử dụng điện ngày càng nhận thức được về những vấn đề về
chất lượng điện năng. Họ ngày càng hiểu biết nhiều hơn về những hiện tượng như là
mất điện, sụt giảm điện áp, các dao động do việc đóng cắt điện. Và điều đó đã kích
thích các Cơng ty điện lực cải thiện chất lượng của việc phân phối điện.
d. Có rất nhiều yếu tố liên hệ với nhau trong một hệ thống, q trình tích hợp
đó có nghĩa rằng bất cứ một sự cố xảy ra ở một phần tử nào trong hệ thống cũng
đều gây ra hậu quả lớn đối với hệ thống.
Sự thúc đẩy chính của sự cần thiết phải quan tâm đến chất lượng điện năng sau
những lý do trên là sự gia tăng khả năng sản xuất cho khách hàng sử dụng điện. Các
ngành công nghiệp sản xuất theo dây chuyền muốn tốc độ sản xuất nhanh hơn, sản
xuất ra nhiều sản phẩm hơn, hiệu suất sử dụng của các máy móc cao hơn, tuổi thọ
thiết bị sản xuất kéo dài ra hơn. Các Công ty Điện lực cũng đang khuyến khích
những mong muốn đó bởi nó giúp cho khách hàng tiêu thụ điện trở nên có nhiều lợi
nhuận hơn đồng thời giúp cho ngành điện trì hỗn được lượng vốn đầu tư rất lớn đối
với trạm biến áp, các nhà máy điện bằng cách sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất
cao. Vấn đề đáng quan tâm là các thiết bị được sử dụng để tăng khả năng sản xuất
thường phải chịu phần lớn những hư hại và đôi khi chúng là nguyên nhân gây ra
những vấn đề về chất lượng điện năng.
1.1.1. Các hiện tượng, biểu hiện liên quan đến chất lượng điện năng
Chất lượng điện năng sẽ được biểu thị bằng các hiện tượng khác nhau. Sau
đây là các biểu hiện chính:
i)
Sóng hài;
ii)
Mất điện thời gian ngắn (<1 phút);
iii)
Mất điện thời gian dài (>1 phút);
iv)
Sóng sụt điện áp và sóng tăng điện áp;
v)
Quá độ điện áp, quá áp (đóng cắt, sét);
13
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
vi)
Chập chờn;
vii)
Mất cân bằng điện áp;
viii)
Giá trị/biên độ điện áp (thấp áp và tăng áp lâu dài)); ix) Nối đất và
tương thích điện từ.
Trong phần nghiên cứu này sẽ tập trung vào hai biểu hiện chính quan trọng
nhất của chất lượng điện năng là biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện.
1.1.2. Các vấn đề, ảnh hưởng của chất lượng điện năng
Khi chất lượng điện năng khơng 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 dịng rị;
ii)
Tắt máy tính;
iii)
Gây hỏng máy tính và các thiết bị điện tử;
iv)
Mất dữ liệu;
v)
Chập chờn, nhấp nháy hoặc mờ ánh sáng;
vi)
Mất đồng bộ các thiết bị xử lý;
vii)
Gây ra sự cố cho các động cơ và các thiết bị quá trình;
viii) Hỏng cho các động cơ và các thiết bị quá trình;
ix)
Nhiễu âm các đường dây thông tin;
x)
Các rơ le và các công tắc tơ tác động nhầm;
xi)
Phát nóng MBA và dây cáp
1.1.3. Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng
Để nâng cao chất lượng điện năng có nhiều biện pháp khác nhau. Mỗi biện
pháp có những ưu nhược điểm khác nhau và cũng phù hợp với từng khách hàng,
14
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
thiết bị điện. Trong một nghiên cứu của Viện Đồng Châu Âu (European Copper
Institute) tại 1.400 địa điểm trên 8 quốc gia cho thấy rằng có trên 50% khách hàng
sử dụng điện đã áp dụng 3 biện pháp: bảo vệ xung tăng áp, bộ lưu điện (UPS) và đo
lường giá trị hiệu dụng. Từ đó có thể nhận định rằng đây chính là 3 biện pháp hữu
hiệu tại Châu Âu để nâng cao chất lượng điện năng.
Bảo vệ xung tăng áp
Bộ lưu điện (UPS)
Đo lường giá trị
hiệu dụng
Giảm số lượng TBĐ
Các mạch điện
chuyên dụng
Mắc lại đường
dây điện
Hệ thống nối đất
dạng mắt lưới
Bộ lọc thụ động
Bộ lọc điều chỉnh
tích cực
Dây trung tính và
dây nối đất riêng biệt
Dây trung tính có
kích thước bằng dây
pha
Hình 1.1. Các biện pháp nhằm nâng cao chất lƣợng 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]:
15
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
Bảng 1.1. Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng
1.2 Biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
1.2.1. Khái niệm chung về biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện
Hai hiện tượng điển hình, phổ biến liên quan đến chất lượng điện năng là
biến thiên điện áp ngắn hạn và mất điện, do các sự cố trong hệ thống điện và các
hoạt động đóng cắt để cách ly vùng sự cố. Biểu hiện của chính của biến thiên điện
áp ngắn hạn và mất điện là biên độ điện áp nằm ngồi dải điện áp làm việc bình
thường [4].
Biến thiên điện áp ngắn hạn (voltage sag) là hiện tượng có biên độ điện áp
hay dòng điện ở tần số định mức giảm về giá trị hiệu dụng (rms) trong khoảng thời
gian từ 0,5 chu kì đến 1 phút. Hai đặc tính đặc trưng của biến thiên điện áp ngắn
hạn chính là biên độ biến thiên điện áp ngắn hạn và khoảng thời gian sụt áp.
Biên độ biến thiên điện áp ngắn hạn là giá trị hiệu dụng (rms) của điện áp khi
xảy ra biến thiên điện áp ngắn hạn được tính bằng phần trăm của điện áp danh định.
Ví dụ nói biến thiên điện áp ngắn hạn 75% tại lưới điện 35 kV tức điện áp khi xảy
ra biến thiên điện áp ngắn hạn còn 26,25 kV.
16
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
Thời gian biến thiên điện áp ngắn hạn là khoảng thời gian mà biên độ điện áp
giảm xuống thấp hơn điện áp ngưỡng bằng 90% điện áp danh định.
Trong lưới điện 3 pha: i) biên độ biến thiên điện áp ngắn hạn là biên độ thấp
nhất trong 3 pha so với điện áp danh định; ii) thời gian biến thiên điện áp ngắn hạn
là khoảng thời gian biến thiên điện áp ngắn hạn kéo dài nhất trong 3 pha.
Hình 1.2 – Biến thiên điện áp ngắn hạn của hệ thống điện
mạch kép khi một mạch bị ngắn mạch
Hình 1.3. Biểu diễn quá trình biến thiên đ.áp
ngắn hạn đến khi loại trừ đƣợc sự cố
17
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
Như thể hiện trên hình minh họa biến thiên điện áp ngắn hạn của một mạch
kép khi một mạch bị sự cố, quá trình biến thiên điện áp ngắn hạn chỉ diễn ra trong
0,05 giây với điện áp vượt ra 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.
Biến thiên điện áp ngắn hạn 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. Biến thiên điện áp ngắn hạn chỉ là hiện tượng biên độ điện áp nằm
ngoài dải cho phép chứ không phải biên độ điện áp giảm về không (zero). Biến
thiên điện áp ngắn hạn thoáng qua diễn ra trong 30 chu kì – 3 giây. Biến thiên điện
áp ngắn hạn tạm thời diễn ra trong 3 giây - 1,0 phút do các hoạt động của Công ty
điện lực xử lý các sự cố thoảng qua trong hệ thống điện. Mất điện lâu dài là mất
điện kéo dài quá 1 phút và do các sự cố duy trì gây ra.
Điện áp
Vùng cấp điện danh định
Vùng hoạt động bình
90%-100%
80%-90%
70%-80%
60%-70%
50%-60%
40%-50%
30%-40%
20%-30%
10%-20%
0%-10%
V80-90%
V70-80%
V60-70%
V40-50%
V30-40%
V20-30%
V10-20%
V<10%
0,01 s
Mất điện ngắn hạn
3,0 s
Sụt áp tức thời
5,0 s
Sụt áp thoáng qua
60 s
Sụt áp tạm thời
Mất điện lâu dài
Hình 1.4. Mƣời dải biến thiên điện áp ngắn hạn phân chia theo biên độ sụt áp
18
Thời gian
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
HV: Đỗ Ngọc Quảng
Biến thiên điện áp ngắn hạn được chia thành 10 vùng theo biên độ điện áp
gồm có 8 vùng “sụt áp” bắt đầu từ
dải 10-20% đến 80-90% và 2 vùng
biên là 0-10% mất điện ngắn hạn và
90-100% vùng cấp điện danh định
[5].
Sau khi nghiên cứu tại một cơ
sở sản xuất cơng nghiệp thì thấy rằng
có 3 nguồn chính gây biến thiên điện
áp ngắn hạn là: sự cố trong mạch
song song (46%), lưới điện truyền tải
(31%) và lưới điện nội bộ của chính
cơ sở sản xuất đó (23%).
Hình 1.5 – Các nguồn gây biến thiên điện áp
ngắn hạn và mất điện
Để có thể khai thác hiệu
quả thiết bị điện trong điều
kiện cung cấp điện hiện tại của
khách hàng thì cần phải có
thơng tin đầy đủ về sụt áp. Khi
bị tối ưu nhờ hợp lý hóa giữa
đặc tính hệ thống cung cấp
điện và hoạt động của thiết bị.
Đầu tiên sẽ tìm hiểu về số
% điện áp định mức
đó sẽ giúp cho vận hành thiết
lượng và đặc điểm của biến
thiên điện áp ngắn hạn sinh ra
do các sự cố lưới điện truyền tải và lưới
Hình 1.6 – Đƣờng cong chịu đựng biến
điện phân phối; sau đó nghiên cứu phản
thiên điện áp ngắn hạn của thiết bị điện
ứng của thiết bị trước hiện tượng biến
19
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
thiên điện áp ngắn hạn (xem hình vẽ minh họa) để từ đó xác định các thao tác vận
hành thiết bị phù hợp với sự cố sụt áp; từ kết quả phân tích ở trên sẽ giúp các khách
hàng tìm ra được các giải pháp khác nhau nhằm nâng cao hoạt động hoặc các
phương án mua điện từ các nhà cung cấp điện khác (ít bị biến thiên điện áp ngắn
hạn hơn) hoặc cải tiến chính hệ thống điện của khách hàng (giúp chống chọi sự cố
tốt hơn).
Độ nhạy của thiết bị bởi sự cố sụt điện áp rất khác nhau và phụ thuộc vào đặc
tính của từng loại phụ tải, chế độ điều khiển và phạm vi ứng dụng của thiết bị. Độ
nhạy của thiết bị ảnh hưởng bởi biên độ và thời gian sụt áp.
1.2.2. Vùng bị ảnh hưởng
Vùng bị ảnh hưởng bởi
biến thiên điện áp ngắn hạn và
mất điện là phần lưới điện
phân bố theo vùng khơng 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
Hình 1.7. Vùng bị ảnh hƣởng của biến thiên điện áp
ngắn hạn và mất điện
vị độ dài (km).
1.2.3. Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố biến thiên điện áp ngắn hạn và
mất điện
Có nhiều biện pháp được các Cơng ty điện lực, người sử dụng cuối cùng và nhà
sản xuất thiết bị thực hiện để giảm số lần, giảm bớt cường độ biến thiên điện áp
ngắn hạn của các lần biến thiên điện áp ngắn hạn và giảm bớt tính nhạy cảm của
thiết bị trước hiện tượng sụt áp. Biện pháp ít tốn kém nhất chính là các biện pháp
được thực hiện ở cấp điện áp thấp nhất và gần phụ tải.
20
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
Thủ tục đánh giá tính kinh tế để tìm ra phương án tối ưu để giải quyết biến thiên
điện áp ngắn hạn gồm các bước sau:
Mơ tả đặc tính chất lượng điện năng của hệ thống điện
Dự toán các phương án khác nhau để cải thiện chất lượng điện năng
Mô tả các giải pháp thay thế bao gồm các loại chi phí và tính hiệu quả của
từng phương án
Thực hiện phân tích so sánh kinh tế của các phương án
Trong các phương án thay thế cần xem xét cả chi phí đầu tư, vận hành và bảo
dưỡng và thanh lý các đồ 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 biến thiên điện áp ngắn hạn [4].
Bảng 1.2 Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp
Phƣơng án thay thế
STT
I
Chi phí đầu
tƣ
Chi phí vận hành
và bảo dƣỡng
hàng năm
(O&M)
(% chi phí đầu
tƣ)
Bảo vệ - điều khiển (<5 kVA)
1.1
CTV-Bộ ổn áp
$1000/kVA
10%
1.2
Bộ lưu điện (UPS)
$500/kVA
25%
1.3
Thiết bị hiệu hỉnh biến thiên điện áp ngắn
$250/kVA
5%
hạn động
II
Bảo vệ các thiết bị (10-300 kVA)
2.1
Bộ lưu điện (UPS)
$500/kVA
15%
2.2
Bánh đà (flywheel)
$500/kVA
7%
2.3
Thiết bị điều chỉnh biến thiên điện áp ngắn
$200/kVA
5%
hạn động
21
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
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 biến thiên điện áp ngắn hạn gây ảnh hưởng đến hệ thống
điện: i) Ngăn ngừa các sự cố; ii) Cải tiến các biện pháp loại trừ sự cố. Các công ty
điện lực sẽ thu được nhiều lợi ích từ việc ngăn ngừa sự cố: giúp cho khách hàng hài
lòng mà còn ngăn ngừa các hư hỏng lớn đối với các thiết bị. Các hoạt động ngăn
ngừa sự cố gồm có: Chặt cây gần đường dây điện, đặt thêm các chống sét đường
dây, vệ sinh cách điện, bố trí các hàng rào ngăn ngừa động vật. Tại lưới phân phối
cần tính 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 hoặc thời gian mất
điện tạm thời và sụt áp. Tuy nhiên khơng thể loại trừ hồn tồn sự cố.
Các biện pháp loại trừ sự cố gồm có:
1.2.3.1. Áp dụng các phối hợp quá dòng
Nguyên tắc phối hợp cần phải tối thiểu hóa tình trạng mất điện và phục hồi
cung cấp điện. Khi đó yêu cầu cần giảm thiểu phụ tải. Tuy nhiên kèm theo là một số
biện pháp khác từ Công ty điện lực để đảm bảo chất lượng điện năng thay vì tác
động vào phụ tải để loại trừ sự cố.
Có hai loại sự cố chính sau đây:
Sự cố thoảng qua: Như là lớp cách điện đường dây trên không bị đánh thủng.
Việc cấp điện sẽ được tiếp tục khi phóng điện hồ quang và thiết bị đóng cắt
22
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
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 vịng 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 cịn khu vực khác sẽ vẫn được cấp điện. Đây
chính là sự phối hợp các thiết bị bảo vệ quá dòng.
Các thiết bị bảo vệ quá dòng trên một xuất tuyến gồm có:
Máy cắt xuất tuyến tại trạm biến áp: có khả năng cắt dịng 40 kA và được
cấp tín hiệu điều khiển từ nhiều rơ le.
Thiết bị đóng lại đƣờng dây bố trí tại cột giữa chiều dài tuyến
Cầu chì đặt tại điểm cuối của các xuất tuyến chính
1.2.3.2. Lắp đặt cầu chì
Thiết bị bảo vệ q dịng cơ bản nhất trong hệ thống điện chính là cầu chì:
khá rẻ tiền và khơng cần bảo dưỡng. Chúng được sử dụng rất rộng rãi trong lưới
phân phối để bảo vệ các máy biến áp riêng lẻ và các đường nhánh.
Nhiệm vụ cơ bản nhất của cầu chì là tác động khi có các sự cố lâu dài và
cách ly khu vực sự cố. Khi phát hiện quá dòng, thành phần cầu chì thường được làm
từ kim loại như thiếc hay bạc sẽ tan chảy do dòng hồ quang khi đó sẽ loại trừ dịng
sự cố.
1.2.3.3. Bố trí thiết bị tự động đóng lại
Bởi vì hầu hết các sự cố trên đường dây trên không đều là sự cố thống qua
cho nên điện năng có thể sẽ lại được tiếp tục cung cấp chỉ sau vài chu kỳ dòng điện
bị gián đoạn. Hều hết các máy cắt đều được thiết kế để tự đóng lại nhanh nhất cũng
phải sau 2 đến 3 lần thao tác (nếu cần thiết), như thế cần nhiều thao tác phức tạp
mới thực hiện được đóng lại. Do đó ở trong lưới phân phối người ta thiết kế một
23
HV: Đỗ Ngọc Quảng
LVCH: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến việc đánh giá
hiện tƣợng biến thiên điện áp ngắn hạn trong lƣới phân phối
loại máy cắt đặc biệt vừa có khả năng loại trừ sự cố vừa có khả năng đóng lại nhanh
lại gọi là: Thiết bị tự động đóng lại. Loại cách điện của thiết bị đóng lại thường là
dầu hoặc khí SF6.
Thiết bị đóng lại thường được lắp đặt tại đầu các nhánh đường dây và đôi khi
là ở các trạm biến áp nơi thường hay có sự cố thoảng qua.Thiết bị tự động đóng lại
thường có những khoảng vượt đóng lại giữa các thao tác.
Hiện nay có các thiết bị đóng lại ngay lập tức chỉ trong 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.
1.2.3.4. Tăng cƣờng phân đoạn
Để tăng cường cấp điện sẽ sử dụng mạch điện hình tia sau trạm biến áp trung
gian. Lắp đặt các cầu chì 1 pha và 3 pha tại các mạch nhánh, hoặc sẽ bố trí một bộ
thiết bị tự động đóng lại để phân đoạn thanh cái như hình vẽ sau:
Hình 1.8 – Mạch điện hình tia sử dụng các
cầu chì tại các mạnh nhánh
Hình 1.9 – Phân đoạn thanh cái bằng
thiết bị tự động đóng lại
1.2.3.5. Lắp đặt thêm các thiết bị tự động đóng lại tại các điểm giữa dọc đƣờng 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
24
