Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ đường dây truyền tải song song

24 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỔNG TRỞ TƯƠNG HỖ TRÊN ĐƯỜNG DÂY SONG SONG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH VÀ CÁC GIẢI PHÁP .... Trong nội dung luận văn thạc sỹ này tôi xin

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 2

LỜI CÁM ƠN 3

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU HÌNH BẢO VỆ CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 10

1.1 Vài nét sơ lược về hệ thống truyền tải điện của Việt Nam 10

1.2 Cấu hình hệ thống bảo vệ của đường dây truyền tải 11

1.3 Sự quan trọng của bảo vệ khoảng cách trong hệ thống bảo vệ 14

1.4 Nguyên lý bảo vệ khoảng cách 15

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỔNG TRỞ CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 21

2.1 Tổng trở đường dây mạch đơn 21

2.2 Tổng trở đường dây song song 24

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỔNG TRỞ TƯƠNG HỖ TRÊN ĐƯỜNG DÂY SONG SONG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH VÀ CÁC GIẢI PHÁP 26

3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách 26

3.2 Phân tích ảnh hưởng của thành phần hỗ cảm trên đường dây song song đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách 33

3.3 Các giải pháp bù thành phần hỗ cảm thứ tự không trên đường dây song song 37

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 46

4.1 Các công cụ sử dụng 46

4.2 Thông số của hệ thống và đường dây được mô phỏng 46

4.3 Các kịch bản mô phỏng 49

4.4 Kết quả mô phỏng kiểm chứng 50

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI 68

PHỤ LỤC 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí, bài báo và các trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn

Tác giả

Lê Tuấn Anh

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ hành chính của Viện Điện và Viện Đào tạo Sau đại học đã giúp đỡ chúng tôi trong quá trình học tập tại trường

Để có được ngày hôm nay tôi không thể không nhắc đến công ơn, tình cảm của những người thân trong gia đình đã tạo một hậu phương vững chắc giúp tôi yên tâm hoàn thành công việc và nghiên cứu của mình

Cuối cùng tôi xin gửi tới toàn thể bạn bè và đồng nghiệp lời biết ơn chân thành về những tình cảm tốt đẹp cùng sự giúp đỡ quý báu mà mọi người đã dành cho tôi trong suốt thời gian gian làm việc, học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài này

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Giá trị K 0 ứng với những trường hợp làm việc của đường dây song song……… 41 Bảng 3.2 Giá trị bù cài đặt trong rơle 7SA522………43 Bảng 4.1 Thông số của đường dây 220kV Yên Bái - Việt Trì……… 48 Bảng 4.2 Kết quả mô phỏng đường dây đơn trong trường hợp R f = 0Ω, R f = 5Ω

và Rf =10Ω.……….… ……… …51 Bảng 4.3 Kết quả mô phỏng hai đường dây vận hành song song trong trường hợp

Rf = 0Ω……….……… ……….52 Bảng 4.4 Kết quả mô phỏng một đường dây vận hành, đường dây còn lại cắt điện

và được nối đất hai đầu, trong trường hợp Rf = 0Ω……… 55 Bảng 4.5 Kết quả mô phỏng hai đường dây vận hành song song trong trường hợp

Rf = 5Ω……… 57 Bảng 4.6 Kết quả mô phỏng một đường dây vận hành, đường dây còn lại cắt điện

và được nối đất hai đầu, trong trường hợp Rf = 5Ω………60 Bảng 4.7 Kết quả mô phỏng hai đường dây vận hành song song trong trường hợp

R f = 10Ω……….……… 62 Bảng 4.8 Kết quả mô phỏng một đường dây vận hành, đường dây còn lại cắt điện

và được nối đất hai đầu, trong trường hợp Rf = 10Ω……… … 65

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Rơle khoảng cách loại điện cơ đơn giản……….16

Hình 1.2 Vùng làm việc thứ nhất của rơle khoảng cách ……… 17

Hình 1.3 Quỹ tích ngưỡng khởi động ……… 17

Hình 1.4 So sánh góc pha λ giữa hai đại lượng ……… 18

Hình 1.5 Đặc tuyến hình tứ giác ……… 19

Hình 1.6 Bảo vệ khoảng cách ba vùng tác động ……… 20

Hình 2.1 Đảo pha cho đường dây ba pha mạch đơn ……… 22

Hình 2.2 Đảo pha cho đường dây ba pha mạch kép (đường dây song song)… 24

Hình 3.1 Sự cố chạm đất trên đường dây có hai nguồn cấp và sơ đồ thay thế …28 Hình 3.2 Ảnh hưởng của điện trở tại điểm sự cố đến tổng trở đo được … 30

Hình 3.3 Ảnh hưởng của hệ số phân bố dòng điện KI …30

Hình 3.4 Dao động điện trong hệ thống điện ……… … 32

Hình 3.5 Diễn biến dòng 3I0 trước, trong và sau khi sự cố.……… … 34

Hình 3.6 Sơ đồ ngắn mạch trên đường dây 1 của hệ thống đường dây song song……… 35

Hình 3.7 Sơ đồ phức hợp sự cố ngắn mạch pha - đất của một đường dây trong hệ thống đường dây song song ……… 35

Hình 3.8 Sơ đồ ngắn mạch pha - đất cuối đường dây 1, đường dây 2 đang cắt điện và được nối đất hai đầu ……… 40

Hình 3.9 Sơ đồ ngắn mạch pha - đất cuối đường dây 1, đường dây 2 đang cắt điện và nối đất một đầu 41

Hình 3.10 Sơ đồ ngắn mạch pha - đất cuối đường dây 1, đường dây 2 đang cắt điện và không nối đất …… 41

Hình 3.11 Sơ đồ ngắn mạch pha - đất trên một đường dây của hệ thống đường dây song song ……… 43 Hình 3.12 Sơ đồ tổ hợp mạch dòng bù chéo của hệ thống đường dây song song.……… 44 Hình 3.13 Sơ đồ kênh mạch dòng I4 sử dụng bù chéo của hệ thống đường dây song song ……… 45 Hình 4.1 Mô hình đường dây đơn 220kV Yên Bái - Việt Trì… ………… 46 Hình 4.2 Sơ đồ mô phỏng đường dây đơn 220kV Yên Bái - Việt Trì trong Matlab .47 Hình 4.3 Mô hình đường dây song song 273, 274 Yên Bái - 274, 275 Việt Trì 48 Hình 4.4 Sơ đồ mô phỏng hai đường dây vận hành song song trong Matlab 48 Hình 4.5 Sơ đồ mô phỏng một đường dây vận hành, một đường dây nối đất hai đầu trong Matlab 49 Hình 4.6 Sai số khi không bù và có bù hỗ cảm của hai đường dây vận hành song song trong trường hợp Rf = 0 Ω 53 Hình 4.7 Vị trí điểm sự cố khi có sự cố ở 80% chiều dài đường dây trong trường hợp không bù và có bù hỗ cảm trên đường đặc tính tổng trở của rơle 54 Hình 4.8 Sai số khi không bù và có bù hỗ cảm của một đường dây vận hành, đường dây còn lại cắt điện và được nối đất hai đầu, trong trường hợp Rf = 0 Ω 55 Hình 4.9 Vị trí điểm sự cố khi có sự cố ở 80% chiều dài đường dây trong trường hợp không bù và có bù hỗ cảm trên đường đặc tính tổng trở của rơle 56 Hình 4.10 Sai số khi không bù và có bù hỗ cảm của hai đường dây vận hành song song trong trường hợp Rf = 5 Ω 58 Hình 4.11 Vị trí điểm sự cố khi có sự cố ở 80% chiều dài đường dây trong trường hợp không bù và có bù hỗ cảm trên đường đặc tính tổng trở của rơle 59 Hình 4.12 Sai số khi không bù và có bù hỗ cảm của một đường dây vận hành, đường dây còn lại cắt điện và được nối đất hai đầu, trong trường hợp Rf = 5 Ω 60 Hình 4.13 Vị trí điểm sự cố khi có sự cố ở 80% chiều dài đường dây trong trường hợp không bù và có bù hỗ cảm trên đường đặc tính tổng trở của rơle 61

Hình 4.14 Sai số khi không bù và có bù hỗ cảm của hai đường dây vận hành song song trong trường hợp Rf = 10 Ω 63 Hình 4.15 Vị trí điểm sự cố khi có sự cố ở 80% chiều dài đường dây trong trường hợp không bù và có bù hỗ cảm trên đường đặc tính tổng trở của rơle 64 Hình 4.16 Sai số khi không bù và có bù hỗ cảm của một đường dây vận hành, đường dây còn lại cắt điện và được nối đất hai đầu, trong trường hợp Rf = 10 Ω 65 Hình 4.17 Vị trí điểm sự cố khi có sự cố ở 80% chiều dài đường dây trong trường hợp không bù và có bù hỗ cảm trên đường đặc tính tổng trở của rơle 67

MỞ ĐẦU

Hiện nay, hệ thống đường dây truyền tải điện năng đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa điện năng sản xuất được đến hộ tiêu thụ Số lượng đường dây truyền tải điện tăng lên không ngừng do phải đáp ứng nhu cầu tăng rất nhanh của phụ tải Việc sử dụng đường dây song song trong hệ thống truyền tải điện hiện đại trở nên phổ biến hơn do độ tin cậy cao, các phương án sử dụng đường dây song song trong hệ thống truyền tải điện kinh tế và đảm bảo vấn đề hành lang điện tốt hơn so với các đường dây mạch đơn thông thường

Việc phát hiện loại trừ nhanh sự cố trên các đường dây truyền tải giúp tăng khả năng cung cấp điện liên tục cho toàn hệ thống điện Trong nội dung luận văn thạc sỹ này tôi xin phép trình bày ảnh hưởng của tổng trở hỗ cảm thứ tự không trên

hệ thống đường dây truyền tải song song đến sự làm việc của rơle bảo vệ khoảng cách của hệ thống đường dây truyền tải song song Và đưa ra các giải pháp khắc phục ảnh hưởng của tổng trở hỗ cảm thứ tự không trên hệ thống đường dây truyền tải song song

Các đề xuất của luận văn được kiểm chứng thông qua mô phỏng bằng phần mềm Matlab

Về mặt cấu trúc luận văn được chia ra thành 5 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về cấu hình bảo vệ của đường dây truyền tải điện

Giới thiệu về cấu hình bảo vệ cho đường dây truyền tải điện, nguyên lý làm việc của rơle bảo vệ khoảng cách

Chương 2: Phương pháp tính toán tổng trở đường dây truyền tải điện

Trình bày các phương pháp tính toán tổng trở đường dây đơn và song song

Chương 3: Phân tích ảnh hưởng của tổng trở tương hỗ trên đường dây song song đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách và các giải pháp

Phân tích ảnh hưởng của thành phần hỗ cảm thứ tự không trên đường dây song song đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách và đưa ra các giải pháp loại trừ ảnh hưởng của thành phần hỗ cảm thứ tự không trên đường dây song song đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách

Chương 4: Mô phỏng kiểm chứng

Thực hiện mô phỏng với nhiều kịch bản khác nhau để kiểm chứng tính đúng đắn của đề xuất nghiên cứu

Chương 5: Kết luận và hướng nghiên cứu trong tương lai

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU HÌNH BẢO VỆ

CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN

1.1 Vài nét sơ lược về hệ thống truyền tải điện của Việt Nam [1]

Ngày 05/4/1992, công trình đường dây 500kV mạch 1 đã được khởi công và ngày 27/5/1994 đã khánh thành, đóng điện vận hành Lần đầu tiên trong lịch sử, hệ thống điện Việt Nam đã có “trục xương sống” 500kV chạy suốt từ Bắc vào Nam sau 02 năm xây dựng thần tốc

Hệ thống truyền tải điện 500kV Bắc - Nam mạch 1 đi vào vận hành đã phát huy ngay vai trò của mình trong Hệ thống điện Quốc gia Một lượng điện năng rất lớn cung cấp cho miền Nam và miền Trung từ miền Bắc đã được truyền tải qua hệ thống này, cụ thể năm 1994 là 988 triệu kWh và năm 1995 lên tới 2.813 triệu kWh Riêng trạm biến áp 500kV Phú Lâm, năm 1995 đã nhận đến 2.005 triệu kWh, nhiều hơn điện năng phát trong cùng năm của hai nhà máy thủy điện Trị An và Thác Mơ cộng lại Điện năng cung cấp cho miền Trung tăng thêm 43%, chất lượng điện áp được cải thiện rõ rệt Hệ thống truyền tải điện 500kV Bắc - Nam đã đáp ứng hơn 30% nhu cầu điện năng của miền Nam

Tiếp nối kỳ tích mạch 1, ngày 23/10/2005, đường dây 500kV Bắc - Nam mạch 2 tiếp tục được hoàn thành và đưa vào vận hành, đảm bảo hệ thống truyền tải điện 500kV có hai mạch song song, tạo liên kết vững chắc, vận hành an toàn, tin cậy cho

Hệ thống truyền tải điện Quốc gia Việc xây dựng và đưa vào vận hành thành công

hệ thống truyền tải điện 500kV Bắc - Nam mạch 2 đã đánh dấu bước trưởng thành quan trọng của ngành điện Việt Nam trong lĩnh vực nghiên cứu, khảo sát, thiết kế, xây dựng, quản lý vận hành và hợp tác quốc tế

Trải qua khoảng thời gian hơn 14 năm kể từ khi đường dây 500kV mạch 1 được đưa vào vận hành đến trước khi Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia được thành lập (năm 2008), hệ thống truyền tải điện 220kV, 500kV đã được xây dựng và phát triển với những kết quả đáng ghi nhận Tổng dung lượng máy biến áp 220kV,

500kV đã tăng hơn 4,7 lần lên 23.517 MVA, tổng chiều dài đường dây truyền tải điện 220kV, 500kV tăng gần 3,5 lần lên 11.443 km

Sự phát triển của hệ thống truyền tải điện hiện đại dẫn đến các khái niệm mới như hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACT (Flexible Alternating Current Transmission System) FACTS được định nghĩa bởi IEEE là: “hệ thống sử dụng các thiết bị điện tử công suất và các thiết bị tĩnh khác để điều khiển một hoặc nhiều thông số của hệ thống đường dây tải điện xoay chiều, qua đó, nâng cao khả năng điều khiển và khả năng truyền tải công suất”

Việc sử dụng đường dây song song, thiết bị bù FACTS trong hệ thống truyền tải điện làm phát sinh nhiều vấn đề trong hệ thống truyền tải điện hiện đại như ảnh hưởng của tụ bù khi phát hiện sự cố trên đường dây truyền tải, ảnh hưởng của hỗ cảm thứ tự không trên các đường dây truyền tải điện song song,…

1.2 Cấu hình hệ thống bảo vệ của đường dây truyền tải

Qui định về cấu hình hệ thống bảo vệ của đường dây truyền tải, theo tài liệu yêu cầu kỹ thuật số PCS03 - 01 của EVN[2]

1.2.1 Cấu hình hệ thống bảo vệ cho đường dây trên không 500kV

a) Bảo vệ cho đường dây 500kV có hai sợi dây cáp quang độc lập liên kết hai trạm 500kV hai đầu đường dây, bao gồm ba bộ bảo vệ:

 Bảo vệ chính 1: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N, 85, 74

 Bảo vệ chính 2: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85

 Bảo vệ dự phòng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74

Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 được dự phòng đúp, được tích hợp trong bảo

vệ dự phòng và một trong hai bộ bảo vệ chính

Hai bộ bảo vệ so lệch truyền tín hiệu trên hai sợi cáp quang độc lập

Bảo vệ khoảng cách được phối hợp hai đầu với nhau thông qua một trong hai sợi cáp quang nêu trên hoặc PLC

b) Bảo vệ cho đường dây 500kV có một sợi dây cáp quang liên kết hai trạm 500kV hai đầu đường dây, bao gồm hai bộ bảo vệ:

 Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59,50BF, 85, 74

 Bảo vệ dự phòng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74

Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 được dự phòng đúp, được tích hợp trong bảo

vệ dự phòng và trong bộ bảo vệ chính

Bảo vệ so lệch truyền tín hiệu trên đường cáp quang

Chức năng bảo vệ khoảng cách trong bảo vệ chính được phối hợp hai đầu với nhau thông qua sợi cáp quang nêu trên

Bảo vệ khoảng cách dự phòng được phối hợp hai đầu với nhau thông qua kênh tải ba

1.2.2 Cấu hình hệ thống bảo vệ cho đường dây trên không hoặc cáp ngầm

220kV có truyền tin bằng cáp quang:

Bảo vệ cho đường dây 220kV bao gồm hai bộ bảo vệ:

 Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N, 50BF, 85, 74

 Bảo vệ dự phòng : được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 85, 74

Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải dự phòng, có thể được tích hợp ở một trong hai bộ bảo vệ nói trên

Bảo vệ so lệch và bảo vệ khoảng cách được phối hợp với đầu đối diện thông qua kênh truyền bằng cáp quang

1.2.3 Cấu hình hệ thống bảo vệ cho đường dây trên không 220kV không có

truyền tin bằng cáp quang

Bảo vệ cho đường dây 220kV bao gồm hai bộ bảo vệ:

 Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 50BF, 85, 74

 Bảo vệ dự phòng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 85, 74

Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải dự phòng, có thể được tích hợp ở một trong hai bộ bảo vệ nói trên

Bảo vệ khoảng cách hai đầu đường dây được phối hợp với nhau thông qua kênh tải ba

1.2.4 Cấu hình hệ thống bảo vệ cho đường dây trên không hoặc cáp ngầm

110kV có truyền tin bằng cáp quang

Bảo vệ cho đường dây 110kV bao gồm hai bộ bảo vệ:

 Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 50BF, 85, 74

 Bảo vệ dự phòng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 85, 74

Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải dự phòng, có thể được tích hợp ở một trong hai bộ bảo vệ nói trên

Bảo vệ so lệch truyền tín hiệu với đầu đối diện thông qua kênh truyền bằng cáp quang

1.2.5 Cấu hình hệ thống bảo vệ cho đường dây trên không 110kV không có

truyền tin bằng cáp quang

Bảo vệ cho đường dây 110kV bao gồm hai bộ bảo vệ:

 Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 50BF, 85, 74

 Bảo vệ dự phòng : được tích hợp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 85, 74

Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 không cần phải dự phòng, có thể được tích hợp ở một trong hai bộ bảo vệ nói trên

Bảo vệ khoảng cách hai đầu đường dây được phối hợp với nhau thông qua kênh tải ba

1.3 Sự quan trọng của bảo vệ khoảng cách trong hệ thống bảo vệ

Vào những năm đầu thế kỷ 20, bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ được xem như loại bảo vệ hoàn hảo nhất để bảo vệ các đường dây tải điện Trải qua ngót một thế kỷ, các rơle khoảng cách được nghiên cứu rộng rãi và không ngừng được cải tiến qua các thế hệ rơle điện cơ, rơle tĩnh đến các rơle số ngày nay Các loại rơle khoảng cách hiện đại tích hợp đa dạng các chức năng bảo vệ được sử dụng khá rộng rãi trên lưới điện[3]

Cùng với sự phát triển của các thành tựu khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực khác nhau như vật liệu điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi xử lý, công nghệ thông tin v.v… cho phép các hãng sản xuất chế tạo rơle bảo vệ hiện đại nói chung và rơle bảo

vệ khoảng cách nói riêng có nhiều tính năng siêu việt, đảm bảo cho hệ thống bảo vệ rơle tác động nhanh, nhạy, tin cậy và chọn lọc

Bảo vệ khoảng cách là một bảo vệ được sử dụng tương đối rộng trong hệ thống bảo vệ các hệ thống điện, là một bảo vệ đặc biệt quan trọng trên đường dây tải điện Bảo vệ khoảng cách sử dụng tương đối rộng rãi do:

+ Bảo vệ khoảng cách hoạt động tương đối đơn giản: gồm một bộ phận thực hiện việc đo tổng trở tại chỗ đặt bảo vệ (bằng thương của điện áp tại chỗ đặt bảo vệ với dòng điện phụ tải sau khi đã được đưa qua các BU, BI) + Bảo vệ khoảng cách có tính dự phòng cao cho các bảo vệ khác: bảo vệ khoảng cách thường được chỉnh định ba vùng hướng thuận và một vùng hướng ngược

+ Bảo vệ khoảng cách có chức năng định vị sự cố: chức năng định vị sự cố là chức năng khá quan trọng giúp định vị sự cố trên đường dây tải điện dài,

nâng cao khả năng tìm ra điểm sự cố trên đường dây, giảm thời gian ngừng cung cấp điện, giảm số lượng nhân lực để tìm ra điểm sự cố

1.4 Nguyên lý bảo vệ khoảng cách [3][11]

Bảo vệ khoảng cách hoạt động dựa trên nguyên lý đo tổng trở được dùng để phát hiện sự cố trên hệ thống tải điện hoặc máy phát điện bị mất đồng bộ hay mất kích thích Đối với các hệ thống truyền tải, tổng trở đo được tại chỗ đặt bảo vệ trong chế độ làm việc bình thường bằng tổng trở toàn bộ đường dây phía sau cộng với phụ tải:

Zđo = Zdây + Zphụ tảiGiá trị tổng trở này cao hơn nhiều so với tổng trở đo được trong chế độ sự cố Bình thường Zptải thường lớn hơn nhiều so với Zdây, nên tổng trở đo được phụ thuộc vào góc pha và trị số của dòng điện phụ tải Trên mặt phẳng phức, khi phụ tải thay đổi, vectơ tổng trở đo được sẽ thay đổi góc nghiêng của nó

Khi có ngắn mạch trên đường dây, tổng trở đo được bằng tổng trở đường dây

từ rơle đến chỗ sự cố Như vậy tổng trở đo được nhỏ đi so với lúc bình thường, và

độ nghiêng của vectơ tổng trở sẽ tăng lên

Khi ngắn mạch qua điện trở trung gian (thường là do điện trở của hồ quang phát sinh tại chỗ ngắn mạch), góc nghiêng của vectơ tổng trở giảm đi nhưng tổng trở đo được có trị số lớn hơn

Dạng đơn giản nhất của rơle khoảng cách gồm một bộ phận thực hiện việc đo tổng trở tại chỗ đặt bảo vệ (bằng thương của điện áp tại chỗ đặt bảo vệ với dòng điện phụ tải sau khi đã được đưa qua các BU, BI) Hình 1.1 minh hoạ chức năng này bằng việc sử dụng loại rơle điện cơ

Hình 1.1 Rơle khoảng cách loại điện cơ đơn giản

Thanh cân bằng sẽ chuyển động sang phía tay trái để đóng tiếp điểm đưa đến cắt máy cắt, lúc đó:

I Z

Xét đường dây có chiều dài 20km với tổng trở trên một đơn vị chiều dài là 0,37 Ω Tổng trở từ chỗ đặt rơle tới cuối đường dây là: ZL=20.0,37=7,4 Ω Thông thường giá trị tổng trở khởi động của vùng thứ nhất chỉ bao trùm khoảng 80% chiều dài đường dây được bảo vệ (Hình 1.2) để tránh tác động nhầm vượt vùng

Tuy nhiên, các bộ so sánh kiểu biên độ không có đặc tính hướng Khi dòng điện đi từ thanh góp vào đường dây hoặc từ đường dây tới thanh góp thì rơle đều hoạt động Do đó, cần phải thêm bộ phận định hướng công suất Rơle khoảng cách với đặc tuyến khởi động “MHO” đã kết hợp đồng thời cả bộ phận đo khoảng cách

và bộ phận định hướng công suất

Rơle khoảng cách với đặc tuyến MHO không đơn giản so sánh V/I với ZR mà

so sánh (V/I-ZR) hay (ZF-ZR) với ZR (ZR là tổng trở đặt của rơle, ZF là tổng trở sự cố) Ngưỡng khởi động của rơle xảy ra khi (ZF-ZR)=ZR và quỹ tích ngưỡng khởi động là một đường tròn bán kính ZR (Hình 1.3)

Hình 1.2 Vùng làm việc thứ nhất của rơle khoảng cách

Hình 1.3 Quỹ tích ngưỡng khởi động

Góc pha λ giữa hai đại lượng ZF và (2ZR-ZF) được so sánh như hình 1.4 Ngưỡng khởi động tương ứng với λ=900 Rơle sẽ hoạt động khi λ >±900

Rơle tĩnh và rơle số thực hiện việc so sánh pha Trong những rơle này, có hai đại lượng đầu vào là S1 và S2, trong đó:

I là dòng điện sự cố Zn là tổng trở đặt của rơle và bằng 2ZR

Hình 1.4 So sánh góc pha λ giữa hai đại lượng

Một số trường hợp ngắn mạch không phải trực tiếp mà thông qua điện trở trung gian (thường dưới dạng hồ quang) Điện trở quá độ tại chỗ ngắn mạch làm tăng trị số tổng trở đo được và giảm góc pha của vectơ tổng trở Yếu tố tăng tổng trở đo được làm cho rơle khoảng cách cảm nhận điểm ngắn mạch xa hơn thực tế và có thể làm tăng thời gian làm việc của bảo vệ Người ta khắc phục điều này bằng cách dùng rơle điện kháng chỉ đo điện kháng của đường dây

Ngày nay, rơle điện kháng đã được thay thế bằng rơle có đặc tuyến hình tứ giác (Hình 1.5) Hầu hết các rơle số thế hệ mới đều sử dụng dạng đặc tuyến này Với đặc tuyến này, người ta có thể đặt ngưỡng điện trở và điện kháng một cách độc lập Ngoài ra, đặc tuyến điện kháng của vùng 1 và 2 có thể dao động về điểm ngưỡng để bù ảnh hưởng của dòng tải trước sự cố và làm chính xác các kết quả đo

vùng 1 Rơle khoảng cách thường có ba vùng tác động cho hướng thuận và m ột vùng cho hướng nghịch (Hình 1.6)

Vì lý do sai số của các phần tử trong hệ thống bảo vệ nên vùng thứ nhất của bảo vệ khoảng cách bao trùm khoảng 80% - 85% chiều dài đường dây được bảo vệ

Để bảo vệ nốt 20% chiều dài còn lại của đường dây, trong các rơle khoảng cách có thêm bộ phận khởi động để mở rộng vùng tác động tới cuối đường dây tiếp theo (chức năng teleprotection)

Quá trình mở rộng vùng tác động sẽ làm tăng ngưỡng của bộ phận đo tới 150% chiều dài đường dây Vùng 2 này sẽ bao trùm 20% chiều dài còn lại của đường dây và phần đầu của đường dây tiếp theo Khi xảy ra ngắn mạch trên phần đầu của đường dây B trong vùng 1 của rơle khoảng cách RZB, bảo vệ sẽ cắt máy cắt

120-MCB với thời gian t0 Nếu vùng 1 của rơle RZB từ chối tác động thì vùng 2 của rơle RZA tác động cắt máy cắt MCA với thời gian tA Như vậy, RZA làm nhiệm vụ

dự phòng cho RZB

Hình 1.5 Đặc tuyến hình tứ giác

Hình 1.6 Bảo vệ khoảng cách ba vùng tác động

Nguyên lý tổng trở có thể được sử dụng để bảo vệ lưới điện phức tạp có nhiều nguồn với hình dạng bất kỳ Tuy nhiên một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến số đo của bộ phận khoảng cách như sai số của máy biến dòng điện, biến điện áp, điện trở quá độ tại chỗ ngắn mạch, hệ số phân bố dòng điện trong nhánh bị sự cố với dòng điện qua chỗ đặt bảo vệ và đặc biệt là quá trình dao động điện

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỔNG TRỞ CỦA

ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN

2.1 Tổng trở đường dây mạch đơn

2.1.1 Ma trận tổng trở của đường dây đơn không đối xứng

Năm 1926, John Carson đã đưa ra công thức cho ma trận tổng trở của đường

dây trên không với đường trở về đất như sau[6][7]

- dij khoảng cách giữa hai dây i và j(j là a,b,c, đất), [m]

Trong công thức trên ảnh hưởng của dây trung tính đã được xem tới Tuy

nhiên dây trung tính được hở mạch, hoặc dây trung tính được nối đất, ma trận tổng

trở sẽ suy giảm như sau về bậc 3x3 cụ thể như sau:

Nếu dây trung tính hở mạch khi đó ma trận tổng trở có thể bỏ qua cột bên tay phải và hàng cuối cùng

Nếu dây trung tính nối đất khi đó ma trận tổng trở sẽ suy biến thành ma trận sau:

aa ab ac reduce ba bb bc

2.1.2 Ma trận tổng trở của đường dây đơn đối xứng

Một đường dây 3 pha mạch đơn sẽ trở nên gần đối xứng nếu đường dây được đảo pha và chiều dài của một chu kỳ đảo pha là nhỏ hơn nhiều độ dài bước sóng tại tần số đang xét Với tần số 50 Hz chiều dài của cả đoạn dây có thể từ 80 đến 160

km và được đảo pha sẽ thỏa mãn đường dây đối xứng Khi đó trở kháng trên toàn

bộ đoạn dây có thể là trung bình trở kháng trên ba đoạn (i), (ii), (iii) hình 2.1

Hình 2.1 Đảo pha cho đường dây ba pha mạch đơn

Ma trận tổng trở của đường dây sẽ là tổng của ma trận tổng trở trên ba đoạn đường dây, theo công thức (2.1) ta có:

bc

c

Viết gọn lại ma trận tổng trở cho cả đường dây sẽ là:

- Zs là tổng trở của bản thân mỗi dây dẫn

- Zm là tổng trở tương hỗ với các dây của cùng một mạch

Trong một số chế độ ví dụ ngắn mạch không đối xứng của đường dây Việc tính toán một cách trực tiếp bằng các hệ phương trình vi phân dựa trên những định luật Kirchoff và Ohm rất phức tạp, do đó người ta thường dùng phương pháp thành phần đối xứng Nội dung của phương pháp này là chuyển từ dạng ngắn mạch không đối xứng thành ngắn mạch 3 pha đối xứng giả tưởng rồi dùng các phương pháp đã biết để giải nó Theo lý thuyết đã biết tổng trở thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không được xác định thông qua các công thứ sau:

2.2 Tổng trở đường dây song song

Đối với đường dây song song (a,b,c; a’, b’, c’) ma trận tổng trở của đường dây

sẽ được cho như sau[6][7][4]:

Ma trận tổng trở đường dây được sử dụng phổ biến tuy nhiên đối với các bảo

vệ rơle chủ yếu làm việc dựa trên thành phần tổng trở thứ tự thuận, tổng trở thứ tự không là đặc trưng của đường dây truyền tải điện Thực tế các đường dây truyền tải được đảo pha cho các đường dây song song để tăng tính đối xứng của đường dây, giảm ảnh hưởng hỗ cảm thứ tự không của các đường dây

Hình 2.2 Đảo pha cho đường dây ba pha mạch kép (đường dây song song)

Ma trận tổng trở đối xứng của đường dây song song sau khi đảo pha (chuyển

vị pha) được cho dưới dạng:

Một trong những lý do đảo pha đường dây song song để loại trừ thành phần

hỗ cảm (Z0m) nhưng thực tế không thể loại trừ hoàn toàn thành phần này được (trong công thức (2.11) sau khi đảo pha đường dây vẫn còn thành phần hỗ cảm

Z0m)

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỔNG TRỞ TƯƠNG HỖ TRÊN ĐƯỜNG DÂY SONG SONG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH VÀ CÁC GIẢI PHÁP

3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách [3]

3.1.1 Sai số của máy biến dòng điện, máy biến áp

Giả thiết bộ phận đo tổng trở được đấu vào điện áp pha và dòng điện pha (hoặc điện áp dây và hiệu số dòng điện các pha tương ứng):

Tổng trở đo được trên cực của rơle bằng:

ZR= UR/IR= (U/nU)/(I/nI)= (nU/nI).(U/I) (3.1) Trong đó: U, I tương ứng là điện áp và dòng điện phía sơ cấp

nI, nU tỷ số biến đổi của máy biến dòng điện và máy biến điện áp

Trong trường hợp máy biến dòng và biến áp là lý tưởng, các hệ số biến đổi nU,

nI là hằng số và nU/nI = nZ = const

Trong đó nZ là tỷ số biến đổi của tổng trở:

Z - tổng trở phía sơ cấp của rơle

Trong trường hợp máy biến dòng và máy biến áp có sai số nI, nU, nZ ≠ const, nghĩa là tổng trở (hay khoảng cách) mà rơle đo được không phản ánh trung thực tổng trở phía sơ cấp, tức là tổng trở của đường dây bị sự cố

3.1.2 Điện trở quá độ tại chỗ ngắn mạch

Các sự cố, đặc biệt là sự cố một pha thường xảy ra do sứ đường dây bị phóng điện Hồ quang điện hình thành trên chuỗi sứ có tính chất điện trở, và như vậy điện trở hồ quang này cũng nằm trong mạch vòng đo sự cố pha - đất Một số trường hợp

sự cố thông qua vật trung gian thì chính giá trị điện trở của các vật trung gian này cũng gây ảnh hưởng đến tính chính xác của phép định vị sự cố

Điện trở hồ quang phụ thuộc vào độ dài của hồ quang và dòng điện theo công thức sau:

Trong đó: Rarc - điện trở hồ quang ()

L arc - Là chiều dài hồ quang (m) trong trường hợp không có gió

If - Giá trị dòng sự cố (A)

Chiều dài hồ quang ban đầu bằng khoảng cách từ dây dẫn đến cột hoặc giữa hai dây dẫn, nhưng nó sẽ tăng và kéo dài do gió thổi ngang qua do sự đối lưu và truyền sóng điện từ Người ta đưa ra giả thuyết điện trở hồ quang phụ thuộc vào khoảng cách dây dẫn, vận tốc gió và thời gian theo công thức:

Trong trường hợp dây dẫn bị đứt và rơi xuống đất thì điện trở tại điểm tiếp xúc chạm đất phụ thuộc vào loại đất, độ ẩm của đất và cấp điện áp của lưới điện Khi sự

cố các pha với nhau điện trở sự cố thường nhỏ và không vượt quá vài ohm () Tuy nhiên điện trở sự cố lớn hơn nhiều đối với sự cố liên quan đến đất vì điện trở nối đất của cột có thể tới 10 [] thậm chí cao hơn Trường hợp đặc biệt điện trở sự cố còn lớn hơn khi sự cố dây dẫn chạm vào cây cối hoặc đứt dây và rơi xuống vùng đất khô cứng Như vậy điện trở sự cố có giá trị từ vài ohm đến hàng trăm ohm

Xét ảnh hưởng của điện trở sự cố và dòng tải trên đường dây đến tổng trở đo được

Xét trường hợp sự cố pha - đất trên đường dây có hai nguồn cấp như hình 3.1

Hình 3.1 Sự cố chạm đất trên đường dây có hai nguồn cấp và sơ đồ thay thế

Mạch vòng sự cố nhìn từ phía thanh góp trạm A có thể được mô tả bằng công thức sau đây:

U A – dZ L I A - R F I F = 0 (3.5)

Trong đó:

d: khoảng cách từ thanh góp A đến điểm sự cố F (d=0÷1)

Z L : tổng trở của đường dây AB

UA; IA: là điện áp và dòng điện đo được tại vị trí đặt rơle phía trạm A

I F: dòng điện tổng chạy qua điểm sự cố, thỏa mãn quan hệ

Từ công thức (3.5) suy ra ZA =

A

A I

Trong đó: Z A là tổng trở đo được bởi rơle đầu phía trạm A

Thay thế IF = I A + I B vào phương trình (3.7), ta có:

 

 

 sẽ là số

thực và Z F tính được sẽ chỉ gồm thành phần điện trở (thuần trở) Thành phần

điện trở trong tổng trở đo được sẽ bị sai khác với điện trở của phần đường dây bị sự cố, tuy nhiên thành phần điện kháng không bị ảnh hưởng Rơle tính toán khoảng cách sự cố dựa theo điện kháng đo được nên sẽ không bị ảnh hưởng đến độ chính xác

- Nếu dòng điện IA và IB lệch pha nhau: thì thành phần B

A

I I

 

 

 thể hiện như một

số phức  giá trị ZF đo được sẽ là một tổng trở Tổng trở ZF bao gồm thành

phần điện trở và điện kháng hoặc thành phần điện trở và điện dung (tùy theo

dòng I B là sớm pha hơn hay chậm pha hơn so với I A trong công thức (3.8)

Do vậy, thành phần Z F sẽ ảnh hưởng cả tới giá trị điện kháng của tổng trở Z A

mà rơle đo được trong công thức (3.8), kết quả là khoảng cách tính toán được

sẽ bị sai khác so với thực tế Hình 3.2 thể hiện chi tiết quan hệ này

Sai số của điện kháng

Hình 3.2 Ảnh hưởng của điện trở tại điểm sự cố đến tổng trở đo được

Trên mặt phẳng tổng trở thì AB là tổng trở của toàn bộ đường dây đang xét,

AF là tổng trở của đoạn đường dây bị sự cố tính từ đầu A

Tổng trở của rơle khoảng cách đặt ở đầu A của đường dây AB đo được khi ngắn mạch 3 pha trực tiếp xảy ra trên đường dây BC tiếp theo bằng:

=

AB

BN AB

I

Z I Z

Đối với sơ đồ hình vẽ 3.3a, nguồn điện nối vào thanh cái B đã làm cho IBN>

IAB và kI > 1, nghĩa là rơle sẽ đo được một tổng trở lớn hơn tổng trở thực tế ZAN Đối với sơ đồ hình vẽ 3.3b, sự có mặt của đường dây thứ hai song song với đường dây sự cố làm rẽ mạch dòng điện từ nguồn đến chỗ ngắn mạch (IBN= IAB – I’BN) nên kI < 1, nghĩa là rơle sẽ đo được một tổng trở bé hơn tổng trở thực tế ZAN Với lưới điện có cấu hình phức tạp, hệ số phân bố dòng có thể thay đổi theo chế độ làm việc của lưới điện, khi điểm ngắn mạch nằm càng xa chỗ đặt bảo vệ khoảng cách ảnh hưởng của hệ số phân bố dòng điện càng lớn Vì vậy thông thường bảo vệ khoảng cách chỉ được chỉnh định với 3 vùng tác động Vùng thứ II và đặc biệt là vùng thứ III chịu ảnh hưởng mạnh của hệ số phân bố dòng điện

3.1.4 Hiện tƣợng dao động điện

Khi xảy ra những biến động lớn về công suất trong hệ thống, các vectơ sức điện động có thể có tốc độ quay khác nhau và khác với tốc độ đồng bộ gây ra hiện tượng dao động dòng điện và điện áp trong hệ thống, hiện tượng này được gọi là dao động điện

U Tmin =0 Quỹ đạo của U T

Hình 3.4 Dao động điện trong hệ thống điện

Khi xảy ra dao động wA ≠ wB ≠ wđb, góc lệch pha d giữa hai vectơ EA và EB sẽ biến đổi theo thời gian, khi d> 1200 thường không đủ khả năng giữ đồng bộ, d sẽ thay đổi thành nhiều chu trình 3600

Nếu lấy EA làm chuẩn nhìn sự chuyển động tương đối của EB so với EA, EB sẽ

vẽ nên quỹ đạo một vòng tròn với tâm ở gốc EB và bán kính bằng EB 

Khi có dao động điện, rơle đo được điện áp và dòng điện thay đổi liên tục Khi hai sức điện động lệch nhau đến 1800, điện áp giảm rất thấp mà dòng điện lại rất lớn (có thể cao hơn dòng ngắn mạch), rơle có thể sẽ tác động vì cảm nhận như

có ngắn mạch trên đường dây Do đó phải phân biệt sự khác biệt giữa dao động điện

và ngắn mạch

Để phát hiện dao động (để khoá bảo vệ khoảng cách khi có dao động điện) có thể căn cứ vào tốc độ biến thiên tổng trở đo được Khi dao động điện, dòng điện và điện áp tại chỗ đặt bảo vệ biến thiên với tốc độ giới hạn, còn khi ngắn mạch hầu như các đại lượng này biến thiên tức thời Nếu lấy đạo hàm theo thời gian của tổng

trở dZ

dt , trong trường hợp ngắn mạch trị số này tiến tới vô cùng còn khi dao động điện các đạo hàm này có trị số hữu hạn

Khi xảy ra sự cố ngắn mạch, tổng trở sự cố ngay lập tức rơi vào trong vùng tác động, còn khi có dao động điện xảy ra thì tổng trở đo được chuyển động theo quỹ đạo dao động và đi từ từ vào các vùng tác động

3.1.5 Hỗ cảm trên đường dây song song

Khi sự cố ngắn mạch chạm đất xảy ra trên đường dây nhiều mạch như mạch kép, hai đường dây vận hành song song, do tác động của thành phần hỗ cảm thứ tự không của các đường dây, bảo vệ khoảng cách có thể xác định sai giá trị của tổng trở sự cố

Khi xảy ra sự cố ngắn mạch chạm đất thì tác động của thành phần hỗ cảm thứ

tự thuận và thứ tự nghịch không ảnh hưởng lớn đến giá trị đo tổng trở sự cố của bảo

vệ khoảng cách Chỉ có thành phần hỗ cảm thứ tự không ảnh hưởng lớn đến giá trị

đo của tổng trở sự cố của bảo vệ khoảng cách, việc bù thành phần này giúp rơle tác động đúng vùng bảo vệ khi xảy ra sự cố và xác định vị trí điểm sự cố một cách tốt hơn

3.2 Phân tích ảnh hưởng của thành phần hỗ cảm trên đường dây song song

đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách [4]

Trong các rơle bảo vệ hiện đại khi xảy ra sự cố, rơle sẽ thực hiện đồng thời nhiều quá trình tính toán Các quá trình đó là thuận toán tính toán chức năng bảo vệ, thuật toán truyền thông tin giữa các rơle, thuận toán xác định vị trí điểm sự cố, v.v…

Chức năng xác định vị trí điểm sự cố là một chức năng tính toán khoảng cách

vị trí điểm sự cố khi có sự cố trên đường dây truyền tải điện Chức năng này sử dụng thông tin về điện áp và dòng điện tại vị trí đặt rơle để xác định vị trí điểm sự

cố

Hình 3.5 Diễn biến dòng 3I0 trước, trong và sau khi sự cố

Khi có sự cố ngắn mạch xảy ra, rơle kỹ thuật số hiện đại mất khoảng 1 chu kỳ

để đưa ra lệnh cắt máy cắt, thời gian từ khi đưa ra lệnh cắt đến khi máy cắt được mở

ra là khoảng 3-4 chu kỳ đối với các máy cắt trên lưới truyền tải

Các thuật toán tính toán chức năng bảo vệ bao gồm: thuật toán tính toán bảo vệ khoảng cách, bảo vệ so lệch dọc, bảo vệ quá dòng điện v.v…Đây là những thuật toán tính toán bảo vệ cho đường dây, các thuật toán bảo vệ này phát hiện rất nhanh các sự cố trên đường dây Thời gian thực hiện của những thuật toán này thường từ một đến hai chu kỳ sau khi có sự cố, phụ thuộc vào phần cứng và công nghệ của từng hãng rơle

Những đường dây song song ngay cả khi đã chuyển vị hoàn toàn thì vẫn tồn tại thành phần hỗ cảm thứ tự không giữa hai đường dây Khi xảy ra sự cố ngắn mạch pha đất trên một đường dây của hệ thống hai đường dây song song thì thành phần tổng trở hỗ cảm thứ tự thuận và nghịch rất nhỏ so với thành phần tổng trở hỗ cảm thứ tự không

Ở ví dụ hình 3.6 minh họa sự cố ngắn mạch chạm đất một pha trên hệ thống đường dây song song, sơ đồ phức hợp hình 3.7 là một phương pháp truyền thống để xác định tổng trở sự cố khi ngắn mạch chạm đất một pha Kết quả xác định tổng trở

sự cố dùng để xác định vị trí điểm sự cố và nghiên cứu ảnh hưởng tổng trở hỗ cảm thứ tự không đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách đường dây

Hình 3.6 Sơ đồ ngắn mạch trên đường dây 1 của hệ thống đường dây song song

Hình 3.7 Sơ đồ phức hợp sự cố ngắn mạch pha - đất của một đường dây trong hệ

thống đường dây song song

Giả sử ngắn mạch tại pha A - N, tại vị trí điểm ngắn mạch, với không tính đến điện trở hồ quang tại điểm ngắn mạch, ta có:

(3.13)

Trong đó:

 VA, IA là điện áp và dòng điện trên pha A

 I0 là dòng điện thứ tự không (TTK) trên đường dây 1

 I0p là dòng điện thứ tự không (TTK) trên đường dây 2

 Z1L là tổng trở thứ tự thuận (TTT) của đường dây

 Z0L là tổng trở thứ tự không (TTK) của đường dây

 Z0m là tổng trở hỗ cảm thứ tự không (TTK) của hai đường dây

Phương trình (3.13) chứng tỏ thành phần tổng trở hỗ cảm thứ tự không (Z0m) ảnh hưởng đến việc xác định tổng trở sự cố và ảnh hưởng đến sự làm việc của bảo

vệ khoảng cách khi có sự cố chạm đất Phương trình (3.13) cũng cho thấy rằng điện

áp và dòng điện của rơle được sử dụng để xác định khoảng cách

Kết luận: Từ phương trình (3.13) ta thấy cần phải bù thành phần 0

để giảm sai số làm việc của rơle bảo vệ khoảng cách

Phần lớn các phương pháp bảo vệ cho đường dây song song trong thực tế là sử dụng các phương pháp bảo vệ như đường dây độc lập Nhưng sự ảnh hưởng của thành phần hỗ cảm thứ tự không đã thúc đẩy phát triển các thiết bị rơle bảo vệ cho các đường dây song song này Các thiết bị rơle kỹ thuật số hiện đại bao gồm 6 kênh dòng điện và 3 kênh điện áp nhằm mục đích cung cấp các giải pháp bảo vệ linh hoạt hơn

Bảo vệ so lệch dọc cho đường dây đơn làm việc dựa trên nguyên lý so sánh dòng điện đầu đường dây và dòng điện cuối đường dây, thì thành phần hỗ cảm không ảnh hưởng đến làm việc của loại bảo vệ này Đối với bảo vệ so lệch dọc đường dây thì yếu tố kênh truyền ảnh hưởng lớn đến sự làm việc của các bảo vệnày Các sơ đồ bảo vệ truyền cắt (Ví dụ: sơ đồ POTT) là các sơ đồ giúp bảo vệ khoảng cách cắt nhanh đối với sự cố vùng II của bảo vệ này Cài đặt vùng POTT này phải xét đến ảnh hưởng của thành phần hỗ cảm thứ tự không, nhưng nhìn chung, các sơ đồ truyền cắt này không cần xét đến yếu tố bù thành phần hỗ cảm thứ

tự không thì rơle bảo vệ vẫn làm việc tốt

Thành phần hỗ cảm thứ tự không chủ yếu ảnh hưởng lớn đến các sự cố ngắn mạch pha - đất (ngắn mạch 1 pha) trong các vùng làm việc của bảo vệ khoảng cách Việc bù thành phần hỗ cảm thứ tự không giúp rơle bảo vệ khoảng cách làm việc đúng vùng bảo vệ và định vị chính xác vị trí điểm sự cố

3.3 Các giải pháp bù thành phần hỗ cảm thứ tự không trên đường dây song

song

Trong lưới điện Việt Nam nói chung và lưới truyền tải điện nói riêng, Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) cho phép 6 hãng lớn được cung cấp các loại rơ le bảo vệ trên lưới bao gồm: Siemens, ABB, Areva, SEL, GE, Toshiba

Hầu hết các loại rơle bảo vệ khoảng cách của các hãng rơle trên thế giới như Siemens, ABB, Areva, SEL, GE, Toshiba đều đưa ra giải pháp để bù thành phần tương hỗ TTK giữa hai đường dây song song Trong các giải pháp đưa ra, các hãng đưa ra các hệ số bù tĩnh hoặc bù động bằng tổ hợp mạch dòng bù chéo trong rơle Tùy thuộc cấu trúc của lưới mà trung tâm điều độ điện sẽ tính ra giá trị bù để cài đặt giá trị trong rơle

Trong phạm vi luận văn này tác giả xin đưa ra hai cách thức đặc trưng của hai hãng rơle SEL và Siemens đã đưa ra để bù thành phần hỗ cảm thứ tự không trên đường dây truyền tải song song