Nghiên cứu đảm bảo độ chọn lọc của rơ le bảo vệ với các sự cố chạm đất tổng trở cao trên hệ thống điện Miền Bắc

Nghiên cứu đảm bảo độ chọn lọc của rơ le bảo vệ với các sự cố chạm đất tổng trở cao trên hệ thống điện Miền Bắc Nghiên cứu đảm bảo độ chọn lọc của rơ le bảo vệ với các sự cố chạm đất tổng trở cao trên hệ thống điện Miền Bắc luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Trang 1

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

-

LƯU CÔNG ĐĂNG

NGHIÊN CỨU ĐẢM BẢO ĐỘ CHỌN LỌC CỦA RƠ LE BẢO VỆ VỚI CÁC SỰ CỐ CHẠM ĐẤT TỔNG TRỞ CAO

TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN BẮC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN ĐỨC HUY

Hà Nội – Năm 2018

Trang 2

Lớp: CH2016A-KTĐ Trang 2

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

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả luận văn

Lưu Công Đăng

Trang 3

LỜI MỞ ĐẦU

Trong hệ thống điện, lưới điện truyền tải đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền tải điện năng với nhiệm vụ đảm bảo cung cấp điện an toàn, tin cậy cho phụ tải Để đảm nhiệm hiệu quả vai trò này, cần có sự phối hợp tốt giữa các thiết bị bảo vệ, trong đó phải kể đến bảo vệ khoảng cách và các bảo vệ quá dòng chạm đất

Luận văn tập trung phân tích ảnh hưởng của điện trở sự cố chạm đất đến khả năng làm việc của bảo vệ khoảng cách trên đường dây truyền tải Với các sự cố có điện trở nhỏ, các bảo vệ khoảng cách, bao gồm 2 đến 3 vùng tác động có thể đảm bảo độ tin cậy và chọn lọc tác động khi giải trừ sự cố Tuy nhiên, với các sự cố có tổng trở lớn hơn, tổng trở biểu kiến có thể nằm ngoài vùng của tất cả bảo vệ khoảng cách Khi đó sự cố sẽ được giải trừ bằng các rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng và vô hướng, với mức độ chọn lọc suy giảm Trong nghiên cứu này, tiến hành thử nghiệm mô phỏng các kịch bản sự cố chạm đất với giá trị điện trở sự cố và

vị trí khác nhau trên lưới điện 110kV khu vực miền Bắc từ đó đánh giá độ tin cậy tác động của hệ thống rơ le bảo vệ khoảng cách, cũng như mức độ mất chọn lọc khi cần dựa vào các bảo vệ quá dòng chạm đất để giải trừ sự cố

Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy

giáo TS Nguyễn Đức Huy cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện – Viện

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

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC BẢNG 7

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 10

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 10

1.2 Mục đích nghiên cứu 10

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 10

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV 12

2.1 Các nguyên lý bảo vệ cơ bản cho đường dây 110kV 12

2.1.1 Bảo vệ so lệch 12

2.1.2 Bảo vệ khoảng cách 16

2.1.3 Bảo vệ quá dòng chạm đất 27

2.2 So sánh bảo vệ quá dòng chạm đất và bảo vệ khoảng cách 28

2.3 Phương thức bảo vệ cho đường dây 110kV 29

2.3.1 Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho đường dây trên không hoặc cáp ngầm 110kV có truyền tin bằng cáp quang 29

2.3.2 Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho đường dây trên không 110kV không có truyền tin bằng cáp quang 30

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN BẮC 32

3.1 Nguồn điện 32

3.2 Phụ tải 34

3.3 Lưới điện 38

3.4 Hệ thống rơ le bảo vệ và tự động 41

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH VÀ QUÁ DÒNG CHẠM ĐẤT VỚI CÁC SỰ CỐ NGẮN MẠCH TỔNG TRỞ CAO 43 4.1 Giới thiệu mô hình mô phỏng 43

4.2 Cài đặt các bảo vệ 45

4.2.1 Cài đặt vùng bảo vệ khoảng cách 45

4.2.2 Cài đặt bảo vệ quá dòng chạm đất 46

Trang 5

4.3 Kết quả mô phỏng 46

4.3.1 Kịch bản không có điện trở chạm đất 46

4.3.2 Kịch bản điện trở chạm đất thay đổi 49

4.3.3 Phân tích chọn lọc tác động của các bảo vệ quá dòng với các trường hợp bảo vệ khoảng cách không làm việc 53

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 57

5.1 Những kết quả đạt được 57

5.2 Định hướng phát triển đề tài 58

PHỤ LỤC 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

Trang 6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

(Phương thức cắt liên động trực tiếp)

(Phương thức cắt liên động cho phép)

(Kháng tải ba)

(Chức năng khóa chống dao động công suất)

Trang 7

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Tăng trưởng công suất HTĐ miền Bắc năm 2018 so với năm 2017 34

Bảng 3.2: Tăng trưởng sản lượng HTĐ miền Bắc năm 2018 so với năm 2017 34

Bảng 3.3: Nhu cầu phụ tải các Công ty Điện lực năm 2018 so với năm 2017 35

Bảng 3.4: Thống kê chủng loại rơ le sử dụng trên HTĐ Miền Bắc 41

Bảng 4.1: Số trường hợp khởi động của bảo vệ khoảng cách 49

Bảng 4.2: Số lần khởi động của bảo vệ khoảng cách 52

Bảng 4.3: Số trường hợp tác động của các bảo vệ 55

Trang 8

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Nguyên lý bảo vệ so lệch cơ bản 12

Hình 2.2: Sự cố ngoài vùng bảo vệ so lệch 13

Hình 2.3: Sự cố trong vùng bảo vệ so lệch 14

Hình 2.4: Đặc tính bảo vệ so lệch theo dòng điện 15

Hình 2.5: Điểm sự cố và đường đặc tính tác động 16

Hình 2.6: Đặc tính tứ giác 17

Hình 2.7: Vùng làm việc của bảo vệ khoảng cách 18

Hình 2.8: Mô phỏng quỹ đạo tổng trở khi ngắn mạch 1 pha 19

Hình 2.9: Sơ đồ DUTT 19

Hình 2.10: Sơ đồ PUTT 20

Hình 2.11: Sơ đồ POTT 20

Hình 2.12: Sơ đồ truyền tín hiệu khóa 21

Hình 2.13: Ảnh hưởng điện trở hồ quang tại điểm sự cố 22

Hình 2.14: Đặc tính tứ giác của bảo vệ khoảng cách 22

Hình 2.15: Ảnh hưởng của điện trở sự cố 23

Hình 2.16: Ảnh hưởng của tải đến bảo vệ khoảng cách 24

Hình 2.17: Ảnh hưởng của hỗ cảm đường dây song song 24

Hình 2.18: Ảnh hưởng hệ số phân bố dòng điện 25

Hình 2.19: Ảnh hưởng bởi tụ dọc đường dây 25

Hình 2.20: Quỹ đạo tổng trở khi có dao động điện và sự cố 26

Hình 2.21: So sánh đ ặc tính làm việc của bảo vệ quá dòng và khoảng cách 28

Hình 2.22: Phương thức bảo vệ cho ĐZ 110kV có truyền tin bằng cáp quang 30

Hình 2.23: Phương thức bảo vệ cho ĐZ 110kV không có truyền tin cáp quang 31

Hình 3.1: Cơ cấu tỷ trọng các thành phần phụ tải HTĐ miền Bắc 36

Hình 4.1: Minh họa phương pháp nghiên cứu 44

Hình 4.2: Các vùng của bảo vệ khoảng cách 45

Hình 4.3: Vùng 1 của bảo vệ khoảng cách tác động 47

Hình 4.4: Vùng 2 của bảo vệ khoảng cách khởi động 47

Hình 4.6: Bảo vệ kho ảng cách khởi động 48

Trang 9

Hình 4.10: Các vùng của bảo vệ khoảng cách khởi động 51

Hình 4.11: Điện trở sự cố của các kịch bản 52

Hình 4.12: Số lần tác động của các bảo vệ 54

Hình 4.13: Dải điện trở sự cố các bảo vệ kho ảng cách không làm việc 55

Trang 10

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay trên hệ thống điện Việt Nam, lưới điện truyền tải đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền tải điện năng, giúp tăng cường liên kết các lưới điện phân phối, đảm bảo cung cấp điện an toàn, tin cậy cho phụ tải Để đảm nhiệm được vai trò quan trọng này, cần có sự phối hợp tốt giữa các trang thiết bị và hệ thống rơle bảo vệ

Thực tế cho thấy phần lớn các dạng sự cố xảy ra đối với các đường dây trên không là sự cố ngắn mạch chạm đất 1 pha Với các sự cố có điện trở nhỏ, các rơ le bảo vệ khoảng cách, bao gồm 2 đến 3 vùng tác động có thể đảm bảo độ tin cậy và chọn lọc tác động khi giải trừ sự cố Tuy nhiên, với các sự cố có tổng trở lớn hơn, tổng trở biểu kiến có thể nằm ngoài vùng của tất cả bảo vệ khoảng cách Khi đó sự

cố sẽ được giải trừ bằng các rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng và vô hướng, với thời gian loại trừ sự cố lớn hơn và mức độ chọn lọc suy giảm Để giải quyết vấn

đề này cần có những nghiên cứu cụ thể để đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le bảo vệ trên các đường dây truyền tải đặc biệt là bảo vệ khoảng cách và bảo vệ quá dòng chạm đất, từ đó đưa ra các giải pháp nhằm đảo bảo hệ thống rơ le bảo vệ làm việc tin cậy, chọn lọc

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài “Nghiên cứu đảm bảo độ chọn lọc của rơ le bảo vệ với các sự cố chạm đất tổng trở cao trên hệ thống điện miền Bắc” được thực hiện nhằm phân

tích, đánh giá độ tin cậy tác động của rơ le bảo vệ khoảng cách, cũng như mức độ

mất chọn lọc khi cần dựa vào các bảo vệ quá dòng chạm đất để giải trừ sự cố

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu đánh giá sự làm việc của bảo vệ khoảng cách, bảo vệ quá dòng chạm đất trên lưới điện 110kV miền Bắc với các dạng sự cố ngắn mạch chạm đất qua các giá trị tổng trở khác nhau, sử dụng phần mềm PSS/E và MATLAB

Nội dung của luận văn được chia làm 4 chương:

Trang 11

• Chương 1: Mở đầu

• Chương 2: Trình bày nguyên lý cơ bản và phương thức bảo vệ đường

dây 110kV

• Chương 3: Tổng quan về HTĐ miền Bắc

• Chương 4: Trình bày kết quả mô phỏng sự làm việc của bảo vệ khoảng cách và quá dòng chạm đất đối với các sự cố ngắn mạch chạm đất tổng trở cao trên lưới điện 110kV miền Bắc

Trang 12

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG THỨC

BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV

2.1 Các nguyên lý bảo vệ cơ bản cho đường dây 110kV

2.1.1 Bảo vệ so lệch

Bảo vệ so lệch làm việc theo nguyên lý so sánh dòng điện hay nguyên lý cân bằng dòng Bảo vệ này dựa trên nguyên tắc dòng rời khỏi một đối tượng bảo vệ trong điều kiện bình thường bằng dòng đưa vào nó Bất cứ sự sai lệch nào cũng chỉ thị sự cố bên trong vùng bảo vệ Các cuộn dây thứ cấp của biến dòng CT1 và CT2

có cùng tỷ số biến, được nối để có dòng điện như hình vẽ (hình 2.1) Thành phần đo

M được nối ở điểm cân bằng điện Trong điều kiện bình thường không có dòng điện chạy qua thành phần đo M

Hình 2.1: Nguyên lý bảo vệ so lệch cơ bản

Đối với các sự cố xảy ra bên ngoài vùng bảo vệ và ở chế độ vận hành bình thường (hình 2.2), dòng điện đo được từ rơle bảo vệ là giá trị của dòng điện chênh lệch từ phía thứ cấp của các máy biến dòng điện được đấu nối theo kiểu so lệch nhau Trong hình vẽ này biểu diễn sự phân bố dòng điện trên mỗi pha Về trị số dòng điện, i1 và i2 là dòng điện sơ cấp trên các đường dây đi vào hoặc đi ra khỏi vùng bảo vệ, I1 và I2 là dòng điện của phía thứ cấp máy biến dòng

Trang 13

Hình 2.2: Sự cố ngoài vùng bảo vệ so lệch

Khi có sự cố ngoài vùng gây ra dòng ngắn mạch lớn chạy qua vùng bảo vệ, các đặc tính từ hóa khác nhau của biến dòng trong điều kiện bão hòa từ hóa gây ra dòng điện đáng kể chạy qua M Nếu dòng này nằm trong ngưỡng tác động, hệ thống đưa ra lệnh cắt Vì vậy cần có cơ chế hạn chế ảnh hưởng sai số của máy biến dòng được gọi là cơ chế hãm Trong bảo hệ thống bảo vệ so lệch, đối tượng bảo vệ với hai phía dòng điện hãm được suy ra từ dòng so lệch do vậy dòng hãm được tính bằng | I1− I |2 (với quy ước chiều dòng điện đi vào đối tượng được bảo vệ), hoặc bằng | I1| | I | + 2

Dòng so lệch Isl (làm việc) xác định theo công thức:

LV

I =  = + = I | I I | I (2-1) Còn dòng hãm được tính theo công thức:

I = | I | | I | + (2-2)

Giá trị của dòng điện hãm và so lệch trong trường hợp sự cố ngoài vùng hoặc trong điều kiện làm việc bình thường: I1 là dòng điện thứ cấp máy biến dòng đi vào vùng bào vệ, I2 là dòng điện thứ cấp máy biến dòng đi ra khỏi vùng bảo vệ, trong trường hợp này:I2 = − I1 và do đó | I1| | I | = 2

Trang 14

Hình 2.3: Sự cố trong vùng bảo vệ so lệch

Đối với các sự cố xảy ra bên trong vùng bảo vệ như được biểu diễn trong hình 2.3, dòng điện tác động của rơle bảo vệ so lệch bằng tổng của các dòng điện đầu vào cấp cho điểm sự cố Đây là dòng điện sự cố tổng theo đơn vị ampe phía thứ cấp Khi có sự cố bên trong phần tử được bảo vệ, các dòng điện ở mỗi đầu không bằng nhau Thành phần M đo được dòng I1+ I2tỷ lệ với dòng i1+ i2là tổng dòng sự

cố chạy từ hai phía Nếu dòng điện I1+ I2 này đủ lớn, bảo vệ so lệch tác động và cắt máy cắt ở hai phía của phần tử bảo vệ

Dòng so lệch ISl (làm việc) xác định theo công thức:

Sự cố ngắn mạch trong vùng: Với dòng chỉ một phía cao áp, khi đó I2= 0

Trang 15

Hình 2.4: Đặc tính bảo vệ so lệch theo dòng điện

Ta thấy giá trị tổng đại số dòng so lệch và dòng hãm là bằng nhau, ảnh hưởng tác động giá trị của dòng so lệch và dòng hãm tương đương nhau bằng tổng dòng điện sự cố chạy qua mỗi phía Phân tích trên cho thấy với sự cố trong vùng

H

SL I

I = vì vậy đường đặc tính sự cố trong vùng là đường thẳng với độ dốc bằng 1 (450) trong đặc tính tác động của chức năng bảo vệ so lệch theo hình 2.4

Theo hình vẽ đường đặc tính tác động gồm 03 đoạn:

Nhánh a mô tả ngưỡng độ nhạy của bảo vệ so lệch biểu thị dòng điện khởi động ngưỡng thấp (IDIFF>) Nhánh này là ngưỡng tác động thấp của bảo vệ so lệch, được xác định dựa trên sai số cố định của dòng điện so lệch Trong trường hợp bảo

vệ so lệch cho đường dây thường chọn giá trị này là 1p.u theo khuyến cáo của hãng

Nhánh b đặc tính xem như là dòng điện tỷ lệ thuận với dòng sự cố, với nguyên tắc khi dòng sự cố tăng thì sai số do các máy biến dòng cũng tăng lên Nhánh này cũng được sử dụng để ngăn ngừa sự tăng lên của dòng điện so lệch trong điều kiện làm việc bình thường

Trang 16

Nhánh c: trong dải dòng điện tăng cao làm tăng độ bão hòa từ máy biến dòng xuất hiện hiện tượng các máy biến dòng bão hòa không giống nhau vì vậy có tính đến chức năng khóa bảo vệ

2.1.2 Bảo vệ khoảng cách

Bảo vệ khoảng cách thường được sử dụng để bảo vệ cho đường dây trong mạng điện có sơ đồ phức tạp mà vẫn đảm bảo tác động nhanh, chọn lọc và có độ nhạy cao

Bảo vệ khoảng cách hoạt động dựa trên giá trị dòng điện và điện áp tại điểm đặt rơ le để xác định tổng trở sự cố Nếu giá trị tổng trở này nhỏ hơn giá trị tổng trở

đã cài đặt trong rơ le thì rơ le sẽ tác động (còn gọi là rơ le tổng trở thấp Z<)

2.1.2.1 Đặc tính làm việc và cài đặt các vùng bảo vệ

Điểm làm việc lúc bình thường và khi sự cố: về lý thuyết khi sự cố điểm làm việc luôn rơi vào đường tổng trở đường dây, do đó có thể chỉ cần chế tạo đặc tính tác động của rơ le là một đường thẳng trùng với đường tổng trở đường dây

Tuy nhiên do ảnh hưởng của sai số máy biến dòng điện, do sự cố có thể xảy

ra qua các tổng trở trung gian nên giá trị rơ le đo được khi sự cố có thể ở lân cận đường tổng trở đường dây Nếu đặc tính tác động là một đường thẳng thì rơ le sẽ không làm việc trong các trường hợp này Để khắc phục thì các nhà chế tạo thường

cố ý mở rộng đặc tính tác động về cả hai phía của đường dây, được gọi là vùng tác động

Điểm sự cố rơi

ra ngoài rơle không tác động

Điểm làm việc lúc bình thường

Z D

Z D +Zpt

Đặc tính tác động được mở rộng

Hình 2.5: Điểm sự cố và đường đặc tính tác động

Trang 17

• Các vùng cài đặt của bảo vệ khoảng cách:

▪ Thường được chỉnh định với 3 vùng tác động

▪ Vùng I: tác động tức thời

▪ Vùng II và III: tác động có trễ theo nguyên tắc phân cấp thời gian, phối hợp với các bảo vệ liền kề

• Vùng I:

▪ Bảo vệ khoảng 80-85% chiều dài đường dây AB

▪ Không cài đặt bảo vệ 100% đường dây do nhiều yếu tố như: ảnh hưởng của sai số BU, BI, hệ số phân bố dòng điện, tính toán tổng trở dựa trên giả thuyết bỏ qua điện dung, hoán vị pha trên đường dây,… tuy nhiên thực tế điều này không thể hoàn toàn chính xác

• Vùng II:

▪ Tối thiểu từ 120-150% chiều dài đường dây

▪ Bảo vệ toàn bộ chiều dài đường dây cần bảo vệ

▪ Không được vượt quá vùng I của bảo vệ liền kề, phối hợp với đường dây ngắn nhất kế tiếp

• Vùng III:

Trang 18

▪ Bao trùm toàn bộ đường dây cần bảo vệ và đường dây dài nhất tính từ thanh góp phía cuối đường dây bảo vệ Tuy nhiên không được vượt quá vùng II của các bảo vệ liền kề

▪ Có xét đến khả năng ảnh hưởng của đường dây mang nặng tải và trường hợp xảy ra dao động công suất

Hình 2.7: Vùng làm việc của bảo vệ khoảng cách

• Mạch vòng tính toán tổng trở: Với mỗi loại sự cố khác nhau (pha – pha, pha – đất) thì sử dụng các thuật toán tính toán tổng trở khác nhau:

▪ Sự cố pha – pha: (AB, BC, CA, ABC)

A apparent A

A

V Z

Z k Z

Trang 19

-Lớp: CH2016A-KTĐ Trang 19

Hình 2.8: Mô phỏng quỹ đạo tổng trở khi ngắn mạch 1 pha

2.1.2.2 Các phương thức liên động

Nếu không có sự liên hệ phối hợp giữa các bảo vệ ở 2 đầu đường dây thì sự

cố tại 10-15% cuối đường dây mỗi phía sẽ được loại trừ với thời gian của vùng II (trễ một khoảng ∆t), ảnh hưởng đến ổn định hệ thống điện và không đảm bảo thời gian loại trừ sự cố theo quy định Để khắc phục điều này cần có sự phối hợp liên động giữa các bảo vệ khoảng cách 2 đầu đường dây thông qua kênh truyền để tăng tốc độ loại trừ sự cố

a) DUTT (direct under -reach transfer trip)

Đây là phương thức cắt liên động trực tiếp Khi sự cố trong vùng I rơ le sẽ gửi tín hiệu cắt đến đầu đối diện, khi đó máy cắt ở đầu đối diện nhận được tín hiệu

và cắt ngay lập tức

Hình 2.9: Sơ đồ DUTT

Trang 20

b) PUTT (Permissive under-reach transfer trip)

Khi sự cố nằm ở trong khoảng 10-15% còn lại tổng trở đường dây được bảo

vệ, khi đó sự cố thuộc vùng II của bảo vệ A và vùng I của bảo vệ B Máy cắt tại B

sẽ cắt tức thời (tI = 0s) đồng thời rơ le gửi tín hiệu cho phép đến rơ le tại A, khi đó máy cắt tại A sẽ cắt với thời gian nhỏ hơn ∆t

Hình 2.10: Sơ đồ PUTT

c) POTT (Permissive over-reach transfer trip)

Khi sự cố tại một điểm trên đường dây, 2 phần tử phát tín hiệu liên động ở 2 đầu đều làm việc Khi đủ điều kiện cắt (khởi động và có tín hiệu cho phép) thì máy cắt mới được cắt

Hình 2.11: Sơ đồ POTT

Trang 21

d) Nguồn yếu (Weak infeed)

Trường hợp đường dây được cấp nguồn từ 2 phía, một nguồn có công suất ngắn mạch nhỏ (nguồn yếu) Khi xảy ra sự cố dòng từ phía nguồn yếu có thể không

đủ lớn, làm cho rơ le phía đó sẽ không khởi động Nếu dùng sơ đồ truyền tín hiệu cho phép: ta sẽ không nhận được tín hiệu cho phép từ rơ le phía nguồn yếu, do đó

sự cố không được giải trừ ngay Để tránh tình trạng đó, cần trang bị thêm chức năng

tự động gửi lại tín hiệu nhận được (echo) dù không khởi động Tại đầu nguồn khỏe

sẽ nhận được tín hiệu phản hồi (echo), do đó sẽ cắt tức thời Tại đầu nguồn yếu có thêm chức năng phát hiện điện áp thấp

Đầu nguồn yếu sẽ cắt khi thỏa mãn các điều kiện sau:

• Đã nhận được tín hiệu cho phép từ đầu đối diện

• Rơ le điện áp thấp cho phép

• Rơ le khoảng cách không khởi động

e) Sơ đồ truyền tín hiệu khóa (Blocking over-reaching scheme)

Sự cố trong vùng: hai đầu không nhận được tín hiệu khóa nên tác động tức thời

Hình 2.12: Sơ đồ truyền tín hiệu khóa

Khi ngắn mạch tại N, có thể thuộc vùng I mở rộng của rơ le A, rơ le sẽ truyền tín hiệu cắt tức thời nên gây ra tác động nhầm Rơ le B sẽ phát hiện sự cố thuộc vùng ngược, nên sẽ truyền tín hiệu khóa cho rơ le A, máy cắt A sẽ không cắt tức thời mà bảo vệ đường dây liền kề cắt nhanh sự cố

Các sơ đồ liên động thường sử dụng kênh tải ba (PLC) để truyền tín hiệu

2.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ khoảng cách

a) Ảnh hưởng của điện trở hồ quang tại điểm sự cố

Trang 22

Trong thực tế rất hay xảy ra trường hợp ngắn mạch xuất hiện hồ quang trên đường dây truyền tải, dẫn đến phép đo tổng trở không còn chính xác nữa, làm sai lệch khi xác định vị trí sự cố trên đường dây

Điểm làm việc khi sự cố

Hình 2.13: Ảnh hưởng điện trở hồ quang tại điểm sự cố

Giải pháp cho trường hợp này được nhiều hãng rơ le áp dụng là sử dụng đặc tính tứ giác có miền tác động mở rộng về phía trục R

Điểm làm việc khi sự cố

Rhq > 0

Hình 2.14: Đặc tính tứ giác của bảo vệ khoảng cách

b) Ảnh hưởng của điện trở sự cố

Trong thực tế nhiều trường hợp sự cố ngắn mạch thông qua điện trở trung gian, khi đó giá trị tổng trở đo được bị sai lệch, đặc biệt trường hợp có nhiều nguồn cấp đến làm cho tổng trở sai cả về R và X

Trang 23

Hình 2.15: Ảnh hưởng của điện trở sự cố

cố bị sai, bảo vệ khoảng cách không phát hiện được mặc dù sự cố trong vùng bảo vệ

c) Ảnh hưởng của tải

Trên mặt phẳng tổng trở, vùng tải được mở rộng hay co hẹp tùy thuộc theo

hệ số công suất của tải Trong trường hợp đường dây dài và mang tải nặng, vùng tải

có thể chồng lấn vào đặc tính tác động của bảo vệ khoảng cách Việc chồng lấn tải ảnh hưởng đến vùng 3 của bảo vệ khoảng cách

Giả sử công suất truyền tải từ đầu i đến j trên đường dây Tổng trở đo được là:

Giải pháp trong trường hợp này là vùng 3 mở rộng có giới hạn bằng cách sử dụng các đặc tính có loại bỏ vùng tải

Trang 24

Hình 2.16: Ảnh hưởng của tải đến bảo vệ khoảng cách

d) Ảnh hưởng hỗ cảm trên đường dây

Xét đường dây song song như hình 2.17:

Hình 2.17: Ảnh hưởng của hỗ cảm đường dây song song

Tổng trở đo được từ vị trí đặt rơ le Z1 là:

E L

Trang 25

E L

Z x Z

Z Z

+

(2-15)

Ta thấy Zapparent > Zthực, để bảo vệ làm việc đúng cần mở rộng vùng tác động

e) Ảnh hưởng của hệ số phân bố dòng điện

Xét sơ đồ như hình vẽ bên dưới, tổng trở đo được apparent A A B. C

Hình 2.18: Ảnh hưởng hệ số phân bố dòng điện

f) Ảnh hưởng của tụ bù dọc trên đường dây

Trên các đường dây dài siêu cao áp, thường mắc nối tiếp vào đường dây các

bộ tụ điện được gọi là các tụ bù dọc Các bộ tụ này làm giảm kháng trở của đường dây, tăng giới hạn truyền tải công suất theo điều kiện ổn định của hệ thống, giảm tổn thất và cải thiện phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây trong những chế

độ truyền tải công suất khác nhau

Hình 2.19: Ảnh hưởng bởi tụ dọc đường dây

Rơ le khoảng cách RZ1 đặt ở đầu A không thể “nhìn thấy” ngắn mạch tại N1

sau bộ tụ XCA, và cả ở một phần đường dây gần đó vì tổng trở của tụ và phần đường

Trang 26

dây này nằm phía “sau lưng” nằm ngoài vùng tác động của rơle khoảng cách RZ1 Ngược lại rơ le khoảng cách RZ3 làm nhiệm vụ bảo vệ đoạn đường dây trước đó có thể phản ứng sai, tác động mất chọn lọc vì điểm N1 lại rơi vào miền tác động của

RZ3 Để ngăn chặn tác động sai trong trường hợp này có thể dùng phương pháp nối tắt bộ tụ khi xảy ra ngắn mạch và cho vùng 1 của rơ le khoảng cách tác động có trễ

g) Ảnh hưởng bởi dao động điện

Khi xảy ra những biến động lớn về công suất trong hệ thống điện, các véc tơ sức điện động có thể có tốc độ quay khác nhau và khác với tốc độ đồng bộ gây nên hiện tượng dao động của dòng điện và điện áp trong hệ thống điện gọi là dao động điện (Power Swings) Khi xảy ra hiện tượng này, giá trị tổng trở đo được tại đầu cực máy phát có thể rơi vào vùng tác động và rơ le sẽ tác động một cách chưa cần thiết

Để ngăn chặn trường hợp này cần có phần tử phát hiện dao động điện và khóa rơ le không tác động nhầm gọi là chức năng khóa khi có dao động điện (Power Swing Block - PSB)

Để phát hiện hiện tượng này thì nguyên lý cơ bản là dựa trên tốc độ biến

thiên tổng trở dZ/dt

Hình 2.20: Quỹ đạo tổng trở khi có dao động điện và sự cố

Khi hiện tượng dao động điện được phát hiện thì rơ le sẽ bị khóa, do đó cần

có phương pháp đảm bảo phát hiện chính xác, tránh khóa bảo vệ một cách không cần thiết Rơ le 7SA522 sử dụng cơ chế giám sát sau đây để đảm bảo xác định đúng hiện tượng dao động điện:

• Khi xảy ra dao động điện thì quỹ đạo biến thiên tiến triển đều, các giá trị ΔR

và ΔX đo được thường không thay đổi về dấu tuy nhiên khi sự cố xảy ra thì các đại lượng này có thể xảy hiện tượng đổi dấu

Trang 27

• Giám sát tính liên tục của tổng trở đo được: với dao động điện thì giá trị tổng trở biến thiên đều, khi sự cố xảy ra thì tổng trở ngay lập tức đạt tới giá trị tổng trở sự cố và hầu như không thay đổi tiếp sau đó

• Giám sát tính đồng nhất của quỹ đạo: với dao động điện mức độ biến thiên của ΔR và ΔX sau mỗi lần đo thường không vượt quá một ngưỡng cho phép, với sự cố thì các giá trị này biến thiên đột ngột

2.1.3 Bảo vệ quá dòng chạm đất

Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của hệ thống điện vượt quá trị số dòng điện tải lâu dài cho phép Đối với một số cấu hình lưới điện phức tạp như mạch vòng, mạch hình tia có nhiều nguồn cung cấp , bảo vệ quá dòng điện với thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc bậc thang không đảm bảo được tính chọn lọc hoặc thời gian tác động của các bảo vệ gần nguồn quá lớn không cho phép Để khắc phục người ta dùng bảo vệ quá dòng có hướng Bảo vệ quá dòng chạm đất vô hướng (51N) và có hướng (67N) đều làm việc dựa vào dòng điện thứ

tự không (TTK) Trong điều kiện vận hành bình thường, hệ thống điện 3 pha cân bằng không có dòng TTK Khi tải ở các pha không bằng nhau hay hoán vị pha trên đường dây truyền tải không đồng nhất, ảnh hưởng bởi hỗ cảm của thành phần TTK trên đường dây, đóng cắt đường dây… cho nên luôn có giá trị nhỏ dòng TTK lúc làm việc bình thường Khi xảy ra sự cố ngắn mạch chạm đất thì dòng TTK tăng vọt, lớn hơn rất nhiều nên các bảo vệ làm việc dựa vào dòng điện TTK dễ dàng tác động

để loại bỏ sự cố

Bảo vệ quá dòng chạm đất thường dùng làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ khoảng cách, trong nhiều trường hợp cụ thể, bảo vệ quá dòng đạt được độ nhạy cao đối với sự cố chạm đất khi mà bảo vệ khoảng cách không làm việc, đặc biệt do sự

cố ngắn mạch qua điện trở lớn tại vị trí chạm đất

Đối với rơ le cơ, cần cài đặt giá trị khởi động cao hơn giá trị dòng TTK xuất hiện ở chế độ làm việc bình thường (tải không cân bằng, hoán vị pha không giống nhau…) Đối với rơ le số thì có phần tử khóa khi phần trăm giá trị dòng điện TTK

Trang 28

chia dòng TTT nhỏ hơn giá trị cài đặt Một khi xảy ra sự cố thì phần trăm đó lớn lên rất nhiều, khi đó bảo vệ quá dòng chạm đất hoàn toàn đủ độ nhạy để làm việc

2.2 So sánh bảo vệ quá dòng chạm đất và bảo vệ khoảng cách

Cả bảo vệ quá dòng chạm đất và khoảng cách là những bảo vệ thường được

sử dụng để phát hiện sự cố chạm đất trên lưới truyền tải Mỗi loại đều có những ưu

và nhược điểm riêng

Vùng tác động của bảo vệ khoảng cách không phụ thuộc vào sự thay đổi tổng trở nguồn Ngược lại, bảo vệ quá dòng chạm đất phụ thuộc rất nhiều, khó khăn cho việc chỉnh định cũng như phối hợp với bảo vệ đường dây phía trên và phía dưới trong các điều kiện làm việc khác nhau của hệ thống

Mặt phẳng tổng trở R-X bên dưới miêu tả đáp ứng khác nhau của các loại bảo vệ với giới hạn tổng trở sự cố khác nhau Bảo vệ làm việc khi tổng trở biểu kiến rơi vào vùng làm việc tương ứng

Vùng làm việc của bảo vệ quá dòng thường lớn hơn giới hạn bởi giá trị dòng khởi động thường cài đặt nhỏ hơn dòng ngắn mạch nhỏ nhất trong vùng bảo vệ Do

đó, bảo vệ quá dòng cho phép phát hiện các sự cố ở các đường dây lân cận, trong khi vùng làm việc của bảo vệ khoảng cách bị giới hạn (vùng 1 chỉ là 80-85% chiều dài đường dây)

R

jX

Đặc tính MHO Đặc tính

đa giác Đặc tính BVQD

L1

L2 L3

Hình 2.21: So sánh đặc tính làm việc của bảo vệ quá dòng và khoảng cách

Trang 29

2.3 Phương thức bảo vệ cho đường dây 110kV

Đối với các đường dây 110kV khi xây dựng mới hiện nay đều sử dụng kênh truyền bằng cáp quang nên việc phối hợp làm việc các rơle bảo vệ trở nên dễ dàng hơn, đặc biệt đối với bảo vệ so lệch và phối hợp liên động các bảo vệ khoảng cách Tuy nhiên do tồn tại của lịch sử nên hiện nay trên HTĐ miền Bắc vẫn còn khá nhiều đường dây 110kV chưa được trang bị kênh truyền cho các rơ le bảo vệ trên đường dây Vì vậy vẫn còn nhiều đường dây 110kV không có bảo vệ so lệch hoặc đường dây 110kV chỉ được trang bị bảo vệ khoảng cách không có truyền tin

Phương thức bảo vệ cơ bản cho đường dây 110kV được quy định cụ thể trong Quyết định số 2896/QĐ-EVN-KTLĐ-TĐ ngày 10/10/2003 của Tập Đoàn Điện lực Việt Nam như sau:

2.3.1 Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho đường dây trên không hoặc cáp ngầm 110kV có truyền tin bằng cáp quang

• Bảo vệ chính được tích hợp các chức năng bảo vệ:

87L: Chức năng so lệch đường dây

21/21N: Chức năng khoảng cách

67/67N: Chức năng quá dòng có hướng

50/51: Chức năng quá dòng cắt nhanh và quá dòng có thời gian

50N/51N: Chức năng quá dòng cắt nhanh và quá dòng TTK có thời gian 79/25: Chức năng tự đóng lại/kiểm tra đồng bộ

27/59: Chức năng thấp áp/quá áp

50BF: Chức năng chống hư hỏng máy cắt

85, 74: Kênh truyền và giám sát mạch cắt

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

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

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

Trang 30

Hình 2.22: Phương thức bảo vệ cho ĐZ 110kV có truyền tin bằng cáp quang

2.3.2 Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho đường dây trên không 110kV không

có truyền tin bằng cáp quang

• Bảo vệ chính được tích hợp các chức năng bảo vệ:

21/21N: Chức năng khoảng cách

67/67N: Chức năng quá dòng có hướng

50/51: Chức năng quá dòng cắt nhanh và quá dòng có thời gian

50N/51N: Chức năng quá dòng cắt nhanh và quá dòng TTK có thời gian 79/25: Chức năng tự đóng lại/kiểm tra đồng bộ

27/59: Chức năng thấp áp/quá áp

50BF: Chức năng chống hư hỏng máy cắt

85, 74: Kênh truyền và giám sát mạch cắt

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

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

Trang 32

Nguồn Thủy điện: có công suất đặt khoảng 9200MW chiếm 42% Các nguồn

thủy điện chủ yếu tập trung ở khu vực Tây Bắc nơi có những dòng sông lớn đi qua như: TĐ Hòa Bình 1920MW, TĐ Sơn La 2400MW, TĐ Lai Châu 1200MW, TĐ Huội Quảng 520MW, TĐ Tuyên Quang 342MW và một số nhà máy ở khu vực Bắc Trung Bộ như: TĐ Khe Bố 200MW, TĐ Bản Vẽ 320MW, TĐ Cửa Đạt 97MW,

TĐ Bá Thước 60MW, TĐ Hủa Na 180MW, TĐ Trung Sơn 260MW,… Loại hình thủy điện có vai trò quan trọng trong vận hành, có nhiệm vụ điều tần, nhà máy khởi động đen HTĐ Tổng công suất thủy điện miền Bắc chiếm tỷ trọng tương đối lớn, đáp ứng tốt đỉnh phụ tải, thay đổi chế độ làm việc linh hoạt, đảm bảo an toàn HTĐ, nâng cao hiệu quả vận hành kinh tế HTĐ miền Tuy nhiên nhược điểm của thủy điện là nguồn năng lượng sơ cấp phụ thuộc vào tình hình thủy văn dẫn tới khó khăn trong công tác huy động nguồn

Nguồn Nhiệt điện: có tổng công suất khoảng 11300MW chiếm 50% Các

nguồn nhiệt điện tập trung yếu ở khu vực Đông Bắc gần nguồn nhiên liệu sơ cấp, nơi tập trung các mỏ than có trữ lượng lớn Trong đó có 1 số nhà máy lớn như: NĐ Mông Dương 1 và Mông Dương 2 2240MW, NĐ Quảng Ninh 1200MW, NĐ Hải Phòng 1200MW, NĐ Phả Lại 1040MW… Và một số nhà máy nhiệt điện tại khu vực Bắc Trung bộ như: NĐ Vũng Áng 1200MW, NĐ Nghi Sơn 600MW Các nhà máy nhiệt điện có ưu điểm là có công suất đặt và khả dụng lớn, nâng cao tính ổn định của hệ thống, có thể hỗ trợ thủy điện trong mùa khô Nhược điểm của các tổ máy nhiệt điện là khả năng điều chỉnh kém, một số tổ máy có công suất lớn (600MW) khả năng xảy ra sự cố cao có thể gây nguy hiểm cho HTĐ như NĐ Mông Dương 1, Mông Dương 2, NĐ Vũng Áng

Trang 33

Nguồn Thủy điện nhỏ: có tổng công suất khoảng 1700 MW chiếm 8% trong

đó nguồn do Trung tâm Điều độ HTĐ miền Bắc nắm quyền điều khiển: 1300 MW; nguồn do các Công ty Điện lực Tỉnh nắm quyền điều khiển: 400 MW Thủy điện nhỏ tập trung chủ yếu ở khu vực nhiều sông suối nhỏ, các khu vực như Lào Cai, Hà Giang, Sơn La, Điện Biên, Yên Bái, Nghệ An Đặc điểm của các nhà máy thủy điện nhỏ là có công suất định mức thấp, không có hồ chứa hoặc hồ chứa nhỏ điều tiết theo ngày nên chủ yếu phát điện vào một khoảng thời gian nhất định trong ngày (thường là vào cao điểm) và vận hành theo biểu giá chi phí tránh được

Nguồn mua điện Trung Quốc: hiện nay mua điện qua ĐZ 220kV mạch kép

Guman - Lào Cai và ĐZ mạch đơn Malutang - Hà Giang sản lượng ký hợp đồng 1,5tỷ kWh/1 năm, công suất tối đa cả 2 đường là 800MW (Guman – Lào Cai: 450MW, Malutang – Hà Giang: 350MW), cấp điện độc lập cho phụ tải các tỉnh Lào

Cai và Thái Nguyên:

+ ĐZ 220kV Guman – Lào Cai cấp điện qua thanh cái C11 trạm 220kV Lào Cai (E20.3) và thanh cái C11 trạm 220kV Bảo Thắng (E20.23) để cấp điện cho phụ tải các trạm 110kV Tằng Loỏng 2, Gang thép Lào Cai, Tằng Loỏng 3 và các MBA

T1, T2 trạm 110kV Tằng Loỏng 1 (tổng công suất giới hạn là 450MW)

+ ĐZ 220kV Malutang – Hà Giang cấp điện cho T3, T4 E6.2 Thái Nguyên, T1 E6.4 Thịnh Đán, T1 E6.5 Lưu Xá và T2 E6.8 XM Thái Nguyên (tổng công suất

giới hạn 350MW)

Nguồn trao đổi với hệ thống: HTĐ miền Bắc trao đổi với HTĐ Quốc gia,

HTĐ miền Trung qua 2 mạch ĐZ 500kV liên kết Hà Tĩnh – Đà Nẵng, Vũng Áng –

Đà Nẵng và 2 mạch ĐZ 220kV Formosa – Ba Đồn, NĐ Vũng Áng – Đồng Hới với giới hạn truyền tải để đảm bảo điều kiện ổn định là: 2000-2200MW

Hiện nay ở miền Bắc trữ năng để xây thêm nguồn thủy điện lớn là không còn, định hướng phát triển tương lai sẽ xây dựng thêm các nhà máy nhiệt điện than

có công suất lớn để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng rất nhanh của phụ tải

Trang 34

Amax ngày của HTĐ miền Bắc đạt 325.6 triệu kWh (NPC: 242 tr.kWh, HN: 83.6 tr.kWh) ngày 05/07/2018, tăng 16.9 % so với năm 2017 Tăng trưởng sản lượng điện năng tiêu thụ HTĐ miền Bắc từng tháng chi tiết trong bảng 3.2

Bảng 3.1: Tăng trưởng công suất HTĐ miền Bắc năm 2018 so với năm 2017

Tăng so

2017

Pmax (MW)

Tăng so

2017

Pmax (MW)

Tăng so

2017

Angày TB (MWh)

Tăng so

2017

Angày TB (MWh)

Tăng so

2017

Trang 35

Bảng 3.3: Nhu cầu phụ tải các Công ty Điện lực năm 2018 so với năm 2017

(MW)

Angày (MWh)

Pmax (MW)

Angày (MWh)

Công suất Pmax

Sản lượng Angày

Trang 36

Hình 3.1: Cơ cấu tỷ trọng các thành phần phụ tải HTĐ miền Bắc

Phụ tải HTĐ miền Bắc phân bố không đồng đều, chia thành 04 khu vực:

Công nghiệp &

Xây dựng 57%

Sinh hoạt 35%

Hoạt động khác 3%

HTĐ miền Bắc

Trang 37

Trung tâm phụ tải lớn như Hà Nội chiếm khoảng 27% phụ tải cả miền Bắc (Pmax = 4181MW, Amax = 83.6 triệu kWh ngày 05/07/2018), ảnh hưởng nhiều bởi phụ tải sinh hoạt

Cụm phụ tải khu vực Đông Bắc: bao gồm phụ tải các tỉnh Hải Phòng 1020MW, Hải Dương 900MW, Quảng Ninh 750MW, Hưng Yên 750MW, Bắc Giang 550MW, Bắc Ninh 1080MW, Thái Bình 450MW, Nam Định 450MW với

∑Pmax ≈ 5800MW với phụ tải công nghiệp chiếm tỉ trọng lớn Tuy phụ tải công nghiệp ít biến động nhưng phân bố tập trung tạo ra các điểm nóng phụ tải, tạo sức

ép lên lưới điện truyền tải khu vực Hơn nữa, tính chất của các phụ tải công nghiệp quan trọng yêu cầu chất lượng điện năng cao gây khó khăn cho công tác tính toán lập phương thức vận hành và vận hành HTĐ thời gian thực

Phụ tải khu vực Bắc Trung Bộ: bao gồm phụ tải các tỉnh Thanh Hoá (850MW), Nghệ An (550MW), Hà Tĩnh (200MW) ∑Pmax ≈1600MW phụ tải chủ yếu là sinh hoạt, dân cư tiêu dùng

Phụ tải khu vực Tây Bắc: bao gồm phụ tải các tỉnh Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Lào Cai, Hà Giang là khu vực tập trung nhiều nhà máy thủy điện nhỏ, trong khi phụ tải tiêu thụ ít (∑P ≈650MW) các MBA 220kV khu vực thường đẩy ngược công suất từ phía 110kV lên 220kV vào thấp điểm đêm điện áp khu vực tăng lên cao 122-123 kV như Nậm Củn, Ngòi Xan, Nậm Tha

Phụ tải sinh hoạt của HTĐ miền Bắc chiếm tỷ lệ cao (34.9 %) nên ảnh hưởng lớn đến tổng phụ tải của toàn miền, đặc điểm của loại hình phụ tải này phụ thuộc vào khí hậu cũng như tập quán sinh hoat của người dân Miền Bắc lại có khí hậu nhiêt đới gió mùa phân hóa thành 2 mùa rõ rệt là mùa hè và mùa đông, do đó đồ thị phụ tải ngày điển hình của mùa hè và mùa đông của HTĐ miền bắc cũng có sự phân hóa rõ rệt

Vào mùa hè, đây là thời kỳ có tiết nắng nóng nhất trong năm, vào thời điểm nắng nóng nhu cầu sử dụng các thiết bị làm mát tăng mạnh Biểu đồ phụ tải xuất hiện 3 cao điểm (cao điểm sáng 10 – 11h, cao điểm chiều: 14 – 15h, cao điểm tối:

21 – 22h, thấp điểm đêm: 2 – 5h) Trong đó cao điểm sáng và cao điểm tối tương

Trang 38

Phụ tải HTĐ miền Bắc biến động mạnh, chênh lệch công suất giữa cao điểm

và thấp điểm lớn, gây khó khăn cho công tác huy động nguồn, công tác điều chỉnh tần số và điện áp

Vào giữa mùa hè công suất và sản lượng ngày cao trong khi mực nước tại các hồ thủy điện giảm thấp, phải huy động cao nguồn nhiệt điện trong khi khả năng điều chỉnh của nguồn nhiệt điện kém và xác suất xảy ra sự cố lớn do huy động nhiệt điện cao trong thời gian dài

3.3 Lưới điện

a) Lưới điện 220kV

Tính đến tháng 9/2018 HTĐ miền Bắc có: 54 TBA 220kV, với 102 MBA 220kV có tổng dung lượng khoảng 22000MVA, các ĐZ 220kV với tổng chiều dài khoảng 7000km

Phần lớn các TBA 220kV có kết dây cơ bản, tại các trạm điện có sơ đồ 2 thanh cái hoặc sơ đồ 2 thanh cái có thanh cái vòng các máy cắt số chẵn nối vào thanh cái số chẵn, các máy cắt số lẻ nối vào thanh cái số lẻ, máy cắt làm nhiệm vụ liên lạc thường xuyên đóng Một số trường hợp kết dây khác cơ bản như: tại TBA 220kV Lào Cai, Bảo Thắng, Hà Giang, Thái Nguyên phục vụ mua điện Trung Quốc (trong thời gian mua điện TQ); tại TBA 220kV Hà Đông, Chèm phục vụ giảm tải

ĐZ Hòa Bình – Hà Đông; tại TBA 220kV Việt Trì phục vụ giảm tải ĐZ Sơn La – Việt Trì

Do đặc điểm của nguồn điện: nhiệt điện tập trung chủ yếu khu vực Đông Bắc, thủy điện lớn khu vực Tây Bắc, phụ tải phân bố tập trung tại trung tâm Đồng

Trang 39

bằng Sông Hồng (Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Hải Dương, Bắc Ninh, Hưng Yên…) cùng với việc huy động nguồn có tính chất theo mùa trong năm nên ảnh hưởng nhiều đến trào lưu công suất trên các đường dây liên kết 220kV:

Vào mùa lũ khi huy động thủy điện phát cao (6800-8300MW), nhiệt điện Đông Bắc phát thấp (3200 – 3500MW) dẫn đến một số đường dây 220kV khu vực mang tải cao như ĐZ Hòa Bình – Hà Đông, Hoà Bình – Chèm, Hoà Bình Sơn Tây, Hoà Bình – Xuân Mai, Nho Quan – Phủ lý, Việt Trì – Sơn La.Một số MBA 220kV tải cao hoặc quá tải như: AT1 Than Uyên; AT1, AT2 Lào Cai, Vào giờ thấp điểm các nhà máy thủy điện nhỏ vẫn phát công suất hơn nữa khả năng hút vô công kém dẫn đến điện áp cao tại một số TBA 220kV như Lào Cai, Bảo Lâm, Nho Quế

Vào mùa khô, thủy điện phát thấp, nhiệt điện đông bắc phát cao 7000MW) một số ĐZ 220kV thường xuyên mang tải cao như ĐZ Thường Tín – Hà Đông, Đồng Hòa – Thái Bình, Phả Lại 2 – Bắc Ninh

(6500-Vào cuối mùa khô đầu mùa lũ cũng là thời điểm nắng nóng và phụ tải tăng cao đột biến lớn nhất trong năm dẫn đến các MBA 500 kV thường xuyên vận hành tải cao hoặc đầy tải: AT1, AT2 T500 Thường Tín; AT1, AT2 T500 Hiệp Hòa; AT1, AT2 T500 Phố Nối Một số MBA 220kV thường xuyên đầy và quá tải do phụ tải tăng cao: AT1, AT2 Phố Nối; AT1, AT2 Phủ Lý; AT1, AT2 Đồng Hòa; AT4 Tây

Hà Nội; AT1 Sơn Tây,

Hiện tại để đáp ứng nhu cầu của phụ tải ngày càng tăng ứng với các phương thức huy động nguồn khác nhau, Trung tâm Điều độ HTĐ miền Bắc đã tính toán đề

ra các điểm mở vòng khác kết dây khác cơ bản tuy nhiên việc mở vòng gây mất an toàn vận hành cho hệ thống điện

Hiện tại lưới điện 220kV HTĐ miền Bắc vẫn còn liên kết yếu: khu vực Cao Bằng, Bảo Lâm, Nho Quế chỉ liên kết với hệ thống qua ĐZ 273 Cao Bằng – 271 Bắc Kạn gây mất an toàn trong trường hợp sự cố ĐZ 220kV liên kết mang tải lớn

b) Lưới điện 110kV

Lưới điện 110kV HTĐ miền Bắc có nhiệm vụ chính là nhận công suất từ các TBA 220kV, các nhà máy nối lưới 110kV, qua các MBA 110kV cung cấp cho phụ tải Tính đến tháng 9/2018 trên HTĐ miền Bắc có: 341 TBA 110kV, 621 MBA

Trang 40

Hiện nay trên lưới điện 110kV còn nhiều trạm 110kV đang vận hành với sơ

đồ nhất thứ không đầy đủ (thiếu máy cắt, dao cách ly, TU, TI) và đường dây đấu nối chữ T Các khiếm khuyết này đã gây ra nhiều hạn chế và khó khăn trong công tác điều độ vận hành hệ thống điện, đặc biệt trong quá trình thao tác và xử lý sự cố

Kết dây lưới điện 110kV HTĐ miền Bắc đa số là kết dây cơ bản, tại các trạm điện có sơ đồ 2 thanh cái hoặc sơ đồ 2 thanh cái có thanh cái vòng 1 thanh cái phân đoạn, các máy cắt số chẵn nối vào thanh cái số chẵn, các máy cắt số lẻ nối vào thanh cái số lẻ, máy cắt làm nhiệm vụ liên lạc thường xuyên đóng Trừ một số trường hợp đặc biệt phải vận hành kết dây khác cơ bản

Do đặc điểm kết lưới, sự tăng trưởng của phụ tải hiện nay một số ĐZ thường xuyên vận hành trong trạng thái mang tải cao, đầy tải như: ĐZ 175 E9.2 Ba chè, ĐZ

174 E27.6 Bắc Ninh 220kV, ĐZ 174 E27.10 Bắc Ninh2 220kV, ĐZ 173 A40 TĐ Thác Bà, ĐZ 172 E24.4 Phủ Lý 220kV, ĐZ 176 E3.7 Nam Định 220kV, ĐZ 177,

178 E2.1 Đồng Hòa … đã phải chuyển tải sang khu vực khác hoặc mở vòng hệ thống để điều chỉnh trào lưu công suất hoặc huy động các nhà máy điều chỉnh công suất để hỗ trợ

Các ĐZ khu vực mang tải cao do tập trung nhiều nhà máy thủy điện thường đầy tải trong mùa lũ khi các nhà mát phát cao, có trường hợp phải cắt mở vòng để tránh quá tải như máy cắt 171 E29.5 Than Uyên 220kV, 112 A29.16 TĐ Nậm Na 3 Khu vực Lào Cai, Sơn La, Điện Biên, Hà Giang tập trung nhiều thủy điện nhỏ, khả năng tiêu thụ vô công kém dẫn đến giờ thấp điểm điện áp tăng cao như tại A21.11

TĐ Trung Thu, A20.21 TĐ Nậm Pung, A20.47 TĐ Nậm Toóng …

Khu vực Lào Cai và Thái Nguyên mua điện Trung Quốc vận hành độc lập với nhau và vận hành độc lập với lưới điện Việt Nam Vào cuối mùa khô một số ngày nước về nhiều trong khi MBA 220kV AT1 Bảo Thắng nhận điện Trung Quốc dẫn đến quá tải một số ĐZ 110kV

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	2,51 MB