Vị trí địa lý
Thành phố Cần Thơ, nằm ở trung tâm đồng bằng sông Cửu Long, có diện tích 1.401,61 km², chiếm 3,49% toàn vùng Địa hình Cần Thơ tương đối bằng phẳng, với độ cao trung bình từ 0,2m đến 1m so với mực nước biển, thấp dần về phía nội đồng Thành phố có mạng lưới sông, kênh, rạch dày đặc, cùng với các cồn và cù lao nổi bật trên sông Hậu như Cồn Ấu, Cồn Khương, Cồn Sơn, và Cù lao Tân Lập.
Thành phố Cần Thơ thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long, có khí hậu nhiệt đới với nền nhiệt cao và ổn định Khí hậu tại đây chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 27°C, với lượng mưa từ 1.500 đến 1.800 mm và tổng số giờ nắng từ 2.300 đến 2.500 giờ Độ ẩm trung bình đạt 83%, gió chủ yếu từ hướng Đông Bắc vào mùa khô và Tây Nam trong mùa mưa, với tốc độ gió trung bình là 1,8 m/s Cần Thơ ít bị ảnh hưởng bởi bão nhưng thường xuyên có giông và lốc vào mùa mưa.
Cần Thơ, với khí hậu nhiệt đới gió mùa, sở hữu nền nhiệt độ và chế độ bức xạ nhiệt ổn định, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển nông nghiệp nhiệt đới đa dạng và năng suất cao Tuy nhiên, mùa mưa gây ngập lũ ảnh hưởng đến nhiều khu vực, trong khi mùa khô lại gặp khó khăn do thiếu nước tưới, đặc biệt ở những vùng chịu tác động của mặn và phèn, làm gia tăng tính thời vụ và nhu cầu nước không đồng đều.
Hình 1.1: Các khu vực tiếp giáp Thành phố Cần Thơ
Hiện trạng lưới điện 110kV của Thành phố Cần Thơ
Tính đến cuối tháng 12/2015, Thành phố Cần Thơ đã được cung cấp điện từ 9 trạm biến áp 110kV với tổng dung lượng 524MVA.
Trạm biến áp 100/22kV Cần Thơ có công suất (63+63) MVA, tọa lạc tại phường Xuân Khánh, quận Ninh Kiều Trạm này cung cấp điện cho quận Ninh Kiều, quận Cái Răng và một phần của hai huyện Châu Thành, Châu Thành A thuộc tỉnh Hậu Giang Hiện tại, trạm đang hoạt động với 12 lộ ra 22kV.
Trạm biến áp 110/22kV KCN Hưng Phú có công suất 40MVA, tọa lạc tại phường Phú Thứ, quận Cái Răng, cung cấp điện cho quận Cái Răng, bao gồm cả KCN Hưng Phú, và một phần huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang Hiện tại, trạm này có 5 lộ ra 22kV.
Trạm biến áp 110/22kV Bình Thuỷ, với công suất 40 MVA, tọa lạc tại phường Trà Nóc, quận Bình Thuỷ, cung cấp điện cho toàn quận Bình Thuỷ, bao gồm cả KCN Trà Nóc 1 Hiện tại, trạm này có 6 lộ ra 22kV.
Trạm biến áp 110/22kV Long Hoà có công suất 40 MVA, tọa lạc tại phường Long Hoà, quận Bình Thuỷ, cung cấp điện cho các khu vực quận Bình Thuỷ, quận Ninh Kiều, huyện Phong Điền và một phần huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang Hiện tại, trạm này đang vận hành với 5 lộ ra 22kV.
Trạm biến áp 110/22kV KCN Cần Thơ, với tổng công suất 103 MVA, tọa lạc tại phường Phước Thới, quận Ô Môn, cung cấp điện cho quận Ô Môn (bao gồm KCN Trà Nóc 2), quận Bình Thủy, và một phần huyện Phong Điền cùng hai huyện Thới Lai và Cờ Đỏ Hiện tại, trạm được trang bị 10 lộ ra 22kV.
Trạm biến áp 110/11kV Đài Phát thanh Nam Bộ, có công suất 2x16 MVA, tọa lạc tại xã Thới Hưng, huyện Cờ Đỏ, chuyên cung cấp điện cho Đài Phát thanh Nam Bộ.
Trạm biến áp 110/22kV Thốt Nốt, với công suất 40 MVA, tọa lạc tại phường Thới Thuận, quận Thốt Nốt, cung cấp điện cho quận Thốt Nốt và một phần huyện Vĩnh Thạnh, huyện Cờ Đỏ Hiện tại, trạm có 4 lộ ra 22kV.
Trạm biến áp 110/22kV Thới Thuận có công suất 63 MVA, tọa lạc tại phường Thới Thuận, quận Thốt Nốt, cung cấp điện cho quận Thốt Nốt, bao gồm cả KCN Thốt Nốt giai đoạn 1 và huyện Vĩnh Thạnh Hiện tại, trạm có 6 lộ ra 22kV.
Trạm biến áp 110/22kV Vĩnh Thạnh có công suất 40 MVA, tọa lạc tại huyện Vĩnh Thạnh, cung cấp điện cho các khu vực huyện Vĩnh Thạnh, huyện Cờ Đỏ, huyện Thới Lai và quận Thốt Nốt Hiện tại, trạm này đang vận hành với 4 lộ ra 22kV.
Lưới điện Thành phố Cần Thơ không chỉ phụ thuộc vào các trạm nguồn chính mà còn nhận điện từ các trạm 110/22kV ở các tỉnh lân cận Cụ thể, trạm 110kV Thạnh Đông (PC Kiên Giang) kết nối vào lưới 22kV, cung cấp điện cho một phần huyện Vĩnh Thạnh, trong khi trạm 110kV Châu Thành (PC Hậu Giang) cung cấp điện cho một phần huyện Phong Điền.
Đặc điểm kỹ thuật các tuyến đường dây 110kV Thành phố Cần Thơ
STT Tên đường dây Dây dẫn Số mạch/chiều dài
1 Ô Môn – Sông Hậu – Sa Đéc (trên địa bàn TP có 5,333km)
2 Ô Môn – KCN Cần Thơ – Trà Nóc và nhánh rẽ KCN Cần Thơ ACSR 240 1x10,2 + 2x0,26
4 Ô Môn – Thốt Nốt 2 và nhánh rẽ Đài Phát thanh Nam Bộ ACSR 240 1x23,7 + 2x10,8
5 Thốt Nốt 2 – Long Xuyên 2xACSR 240 1x22,15
6 Nhánh rẽ Thới Thuận ACSR 185 2x0,4
7 Nhánh rẽ Thốt Nốt ACSR 185 1x0,015
8 Trà Nóc – Long Hoà – Cần Thơ – nhánh rẽ Long Hoà ACSR 185 &
9 Nhánh rẽ Cần Thơ 2x ACSR 185 1x4,98
10 Trà Nóc – Châu Thành và nhánh rẽ
11 Trà Nóc – Bình Thuỷ ACSR 240 1x0,1
12 Thạnh Đông – An Châu và nhánh rẽ
Tổng chiều dài đường dây 110kV (đầu - cuối) 244,5km
Tính trên địa bàn thành phố 150km
Bảng 1.1 Đặc điểm kỹ thuật các tuyến đường dây 110kV Thành phố Cần Thơ
Tình hình sản xuất kinh doanh
Đến tháng 12/2018, Công ty Điện lực Thành phố Cần Thơ phục vụ 363.979 khách hàng, tăng 9.635 khách hàng so với cuối năm 2017, tương ứng với tốc độ tăng trưởng 2,72%.
- Thương phẩm năm 2018 đạt 2.218.412.733 kWh, tốc độ tăng trưởng 5,0%. Trong đó tỷ trọng và tốc độ tăng thương phẩm các thành phần như sau:
Các thành phần thương phẩm
Bảng 1.2 Tỷ trọng và tốc độ tăng thương phẩm các thành phần
Khái niệm
Phân tích ngắn mạch là yếu tố quan trọng trong giải tích hệ thống điện, bao gồm việc xác định điện áp tại các nút và dòng điện trên các nhánh trong trường hợp xảy ra ngắn mạch Ngắn mạch được phân chia thành hai loại chính: ngắn mạch 3 pha đối xứng và ngắn mạch không đối xứng, với các dạng cụ thể như ngắn mạch một pha chạm đất, hai pha không chạm đất và hai pha chạm đất Thông tin từ bài toán ngắn mạch hỗ trợ cho việc chỉnh định rơle và lựa chọn thiết bị bảo vệ Biên độ dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào tổng trở qua điểm xảy ra ngắn mạch và điện áp của mạng điện, trong đó tổng trở bao gồm cả tổng trở quá độ của các máy phát trong lưới Một thách thức lớn trong bài toán ngắn mạch là việc thiết lập ma trận tổng trở hoặc tổng dẫn.
Hình 2.1: Dòng điện ngắn mạch theo thời gian
Với mạng điện ba pha sẽ tồn tại các dạng ngắn mạch như sau:
- Ngắn mạch ba pha (3 pha chập nhau), ký hiệu N (3)
- Ngắn mạch hai pha (2 pha chập nhau), ký hiệu N (2)
- Ngắn mạch một pha (1 pha chập đất hoặc chập dây trung tính), ký hiệu N (1)
- Ngắn mạch hai pha chạm nhau, chạm đất (2 pha chạm nhau đồng thời chạm đất), ký hiệu N (1,1)
Hình 2.2: Các dạng ngắn mạch
Hai dạng ngắn mạch N (1) và N (1,1) chỉ xuất hiện trong các mạng điện có trung tính nối đất hoặc có dây trung tính Trong số các loại ngắn mạch, ngắn mạch ba pha được xem là ngắn mạch đối xứng, vì các thông số của mạng điện vẫn giữ được tính đối xứng sau khi xảy ra sự cố Các dạng ngắn mạch còn lại được phân loại là ngắn mạch bất đối xứng.
Khả năng xảy ra ngắn mạch giữa các dạng là khác nhau, với xác suất ngắn mạch một pha là 65% và ngắn mạch ba pha chỉ 5% Tuy nhiên, ngắn mạch ba pha được chú ý nhiều nhất do đây là dạng ngắn mạch nặng nề nhất, có ảnh hưởng lớn đến hệ thống.
2.1.1 Nguyên nhân, hậu quả ngắn mạch a Nguyên nhân
Ngắn mạch chủ yếu xảy ra do hỏng cách điện, có thể do nhiều nguyên nhân như cách điện già cỗi, tác động cơ học gây vỡ nát, nhiệt độ cao làm phá hủy môi chất, hoặc điện trường mạnh gây phóng điện Các nguyên nhân cơ học có thể do con người (như đào đất, thả diều), động vật (rắn, chim) hoặc thiên nhiên (gió, bão làm đổ cột, gãy cột, dây dẫn chập nhau) Ngoài ra, sét đánh cũng là nguyên nhân gây ra phóng điện, tạo hồ quang dẫn điện giữa các dây dẫn Hậu quả của ngắn mạch có thể rất nghiêm trọng, ảnh hưởng đến an toàn và hoạt động của hệ thống điện.
- Lúc ngắn mạch dòng điện tăng cao, gây ra phát nóng cục bộ các phần có dòng điện đi qua dù trong thời gian rất ngắn.
- Sinh ra lực điện động giữa các bộ phận do dòng xung kích, có thể làm hỏng khí cụ điện và dây dẫn.
Điện áp giảm và mất đối xứng có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến phụ tải, với mức giảm từ 30 đến 40% chỉ trong vòng một giây Tình trạng này có thể dẫn đến việc động cơ điện ngừng quay, gây ra sự đình trệ trong sản xuất và có nguy cơ làm hỏng sản phẩm.
- Gây nhiễu đối với đường dây thông tin ở gần do dòng thứ tự không sinh ra khi ngắn mạch chạm đất.
- Có thể phá hoại sự làm việc đồng bộ của các máy phát điện trong hệ thống điện, gây mất ổn định và dẫn đến tan rã hệ thống.
- Lúc ngắn mạch 1 pha hay 2 pha chạm đất sinh ra dòng thứ tự không làm nhiễu các đường dây ở gần.
2.1.2 Mục đích tính toán ngắn mạch
Khi thiết kế và vận hành hệ thống điện, việc thực hiện các tính toán sơ bộ là cần thiết để giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật, trong đó tính toán ngắn mạch đóng vai trò quan trọng.
Tính toán ngắn mạch là quá trình xác định dòng và áp suất tại các điểm hoặc nhánh trong sơ đồ điện khi xảy ra sự cố ngắn mạch Tùy thuộc vào mục đích, các đại lượng này có thể được tính toán tại một thời điểm cụ thể hoặc theo diễn biến trong toàn bộ quá trình quá độ Những tính toán này rất quan trọng để giải quyết các vấn đề liên quan đến an toàn và hiệu suất của hệ thống điện.
- So sánh, đánh giá, chọn lựa sơ đồ nối điện.
- Chọn các khí cụ, dây dẫn, thiết bị điện.
- Thiết kế và chỉnh định các loại bảo vệ.
- Nghiên cứu phụ tải, phân tích sự cố, xác định phân bố dòng,…
Trong hệ thống điện phức tạp, việc tính toán ngắn mạch chính xác là thách thức lớn Do đó, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, các phương pháp thực nghiệm thường được áp dụng để ước lượng ngắn mạch, phù hợp với các điều kiện ban đầu khác nhau.
Để chọn máy cắt điện phù hợp, cần xác định dòng ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra trong điều kiện làm việc của nó Giả định rằng ngắn mạch xảy ra khi hệ thống điện có nhiều máy phát hoạt động nhất, và dạng ngắn mạch gây dòng lớn nhất là ngắn mạch trực tiếp ngay đầu cực máy cắt Để lựa chọn và điều chỉnh thiết bị bảo vệ rơle, cần tìm dòng ngắn mạch nhỏ nhất, yêu cầu sử dụng các điều kiện tính toán khác với những điều kiện đã nêu.
Độ lớn và sự biến thiên theo thời gian
Dòng điện ngắn mạch xung kích, hay còn gọi là dòng chỉ số xung kích của dòng ngắn mạch, luôn có một giá trị cực đại ngắn mạch của chỉ số tức thời.
Hình 2.3: Trường hợp xuất hiện lớn nhất của dòng xung kích
Dòng ngắn mạch xung kích liên quan chặt chẽ đến thành phần dòng điện tự do, và khi thành phần tự do đạt giá trị cực đại, dòng xung kích cũng đạt giá trị cực đại.
Trị số dòng xung kích i xk ứng với trường hợp thành phần tự do lớn nhất, với i a0
= i amax = i CXmax (ngắn mạch lúc không tải) với t=0,01s: i xk = i CK (0,01) + i a0 e −0,01 Ta = I CKm (1 + e −0,01 Ta )
Người ta đặt hệ số k xk = (1 + e −0,01 Ta )
Tuỳ theo giá trị Ta mà ta có thể chọn 1 k xk 2 k xk lớn nhất có thể lấy bằng 2 với R = 0
Hình 2.4: Sự phụ thuộc của hệ số xung kích vào T a
Trị số xung kích rất cần thiết khi kiểm tra tác dụng lực của dòng điện lên các trang thiết bị lúc sự cố xảy ra.
Các giá trị kxk có thể lấy như sau:
- Ngắn mạch xa nguồn với cấp điện áp > 1kV thì ta chọn kxk = 1,8
- Ngắn mạch gần nguồn chọn kxk = 1,9
- Ngắn mạch phía thứ cấp các máy giảm áp 1kVA thì lấy kxk = 1,3
2.2.2 Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch
Giá trị dòng điện ngắn mạch được phân thành hai thành phần: thành phần tự do và thành phần cưỡng bức, với biên độ là ICKm Do đó, công thức tính trị số hiệu dụng của hàm chu kỳ được xác định như sau:
ICK = ICKm/2: Chỉ số hiệu dụng dòng ngắn mạch chu kỳ
Iat = ia(t): Chỉ số hiệu dụng thành phần tự do
Chỉ số hiệu dụng lớn nhất của dòng điện ngắn mạch được xác định tại thời điểm t = 0,01s
Lúc này ta được giá trị dòng điện hiệu dụng lớn nhất là:
Người ta ký hiệu chỉ số này là Ixk để hiểu đây là chỉ số hiệu dụng xung kích của dòng ngắn mạch với: 1 k xk 2
Công suất ngắn mạch được định nghĩa là:
Utb: Điện áp dây trung bình của phần mang điện có dòng ngắn mạch trước khi xảy ra sự cố.
INt: Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch tại thời điểm t Ý nghĩa công suất ngắn mạch:
Khi tính toán dòng ngắn mạch qua máy cắt, công suất lớn nhất sẽ xuất hiện tại hai tiếp điểm của máy Vì vậy, máy cắt cần được thiết kế với tiêu chí Scắt ≥ SNt để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.
Khi tính cho dòng ngắn mạch tổng thì chỉ số công suất sẽ là tổng công suất hệ thống cung cấp cho điểm ngắn mạch.
Các cách tính ngắn mạch
Để tính toán ngắn mạch, điều quan trọng là xác định thành phần giá trị tổng trở của các phần tử trong sơ đồ từ nhãn máy, sổ tay hoặc catalogue Các giá trị này có thể được tính bằng đơn vị ohm, phần trăm hoặc đơn vị tương đối.
2.3.1 Tính theo hệ có tên
Trong phương pháp này, các đại lượng như dòng điện, điện áp, công suất và tổng trở cần được biểu diễn đúng đơn vị và cùng một cấp điện áp Nếu mạng lưới có 3 cấp điện áp, thì cần quy về 3 cấp để thực hiện các phép tính.
Các công thức cơ bản:
Công thức quy về cấp áp thứ nhất:
- Trở kháng máy biến áp: X T = x T %
- Tổng trở đường dây: X LI = X LII ( V V II I ) (công thức này dùng khi đường dây nằm phía thứ cấp).
Công thức quy về cấp áp thứ hai tương tự, chỉ cần điều chỉnh các giá trị Vđm để xác định cấp áp tương ứng, từ đó có thể tính toán giá trị tổng trở phù hợp.
- Trở kháng máy biến áp: X T = x T %
- Tổng trở đường dây: X LII = X LI ( V V II I )
Cách tính này dẫn đến một bất cập khi hệ thống có nhiều cấp áp, yêu cầu thực hiện tính toán nhiều lần (Nguyễn Hoàng Việt, Phan Thị Thanh Bình 2010).
Phương pháp phần trăm là cách tính toán dựa trên hệ số 100, khác với phương pháp trong hệ tương đối Cụ thể, giá trị phần trăm được tính bằng công thức giá trị % = 100 x giá trị đơn vị tương đối Ví dụ, 50%I x 100%R sẽ cho kết quả là 50%V.
2.3.3 Hệ đơn vị tương đối
Khi áp dụng phương pháp trong hệ đơn vị có tên để tính toán hệ thống điện nhiều cấp điện áp, cần chuyển đổi các giá trị tổng trở về cùng một cấp điện áp Dòng điện tính toán cũng phải thuộc cùng một cấp điện áp và cần được quy đổi về cấp áp ban đầu để đảm bảo tính chính xác Do đó, trong hệ thống điện, người ta sử dụng hệ đơn vị tương đối cho các đại lượng như công suất, dòng điện, điện áp và tổng trở, thể hiện dưới dạng số thập phân của các đại lượng cơ bản Trong mạng điện, các cấp điện áp khác nhau và các thành phần như máy phát, đường dây, trạm biến áp không được thể hiện trực tiếp mà được thay thế bằng một hệ thống tổng trở không đơn vị.
Các giá trị tương đối được xác định như sau:
U ¿(cb ) = U U cb ; E ¿(cb ) = U E cb ; I ¿(cb) = I I cb ; S ¿(cb) = S S cb ; P ¿(cb) = S P cb ;
Q*(cb) = S Q cb; Z*(cb) = Z Z cb; R*(cb) = Z R cb; X*(cb) = Z X cb Ở đây, các đại lượng Ucb, Icb, Scb, Zcb là các đại lượng cơ bản, trong khi U, E, I, S, X, R, Z là các đại lượng trong đơn vị cần chuyển sang hệ tương đối, với ký hiệu “*” thể hiện rằng đại lượng đó thuộc hệ tương đối.
Ta có thể tự chọn các giá trị Scb tuỳ ý như 100MVA, 1000MVA hoặc bằng với
S hệ thống và Ucb có thể chọn tương ứng: 500; 230; 115; 37; 22; 18; 15,5; 13,8, 10,5; 6,3kV
Ngoài ra 2 giá trị Icb và Zcb sẽ được tính nhờ vào Scb và Ucb:
Lưu ý: Công suất được tính là MVA, điện áp là kV, dòng điện là kA và tổng trở là Ohm.
Việc lựa chọn các chỉ số cơ bản không ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng, nhưng cần đảm bảo rằng các giá trị này giúp tối ưu hóa quá trình tính toán Các chỉ số phải trùng lặp với nhiều đại lượng cần tính và nằm trong khoảng từ 0,01 đến 10 để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.
Khi hoàn thành việc tính toán ta cần đổi lại theo hệ có tên với các công thức ngược như sau:
Công thức chuyển các đơn vị qua hệ tương đối:
I ¿(cb) = I ¿(đm ) I I đm cb = I ¿(đm ) S S đm cb U U cb đm
Z ¿(cb) = Z ¿(đm).( U U đm cb ) 2 S S đm cb
Trong hệ tương đối các giá trị điện áp pha, điện áp dây, công suất 3 pha và công suất 1 pha cùng trị số ta có:
2.3.4 Sơ đồ thay thế các thành phần trong hệ tương đối a Đường dây
Sơ đồ thay thế đường dây tải điện phụ thuộc vào cấp điện áp và loại đường dây: Xét đường dây có điện áp dưới 35kV:
Hình 2.5: Đường dây trong hệ tương đối
Mỗi đoạn đường dây được coi là một tổng trở, trong đó điện dung ký sinh được bỏ qua, và đường dây được xem như một phần tử với thông số tập trung.
Trong hệ có tên ta được:
Trong hệ tương đối được quy đổi thành:
Với U cb cần được lấy đúng theo hệ đang xét.
Hình 2.6: Sơ đồ máy biến áp hai cuộn dây
Trong hệ thống máy biến áp 2 cuộn dây, có hai sơ đồ chính là sơ đồ r và sơ đồ T Sơ đồ r có thể được áp dụng cho bất kỳ phía điện áp nào của máy biến áp, nhưng để thuận tiện cho việc tính toán, thường quy về phía sơ cấp, vì các thông số định mức của máy chủ yếu được cung cấp ở phía điện áp cao.
Các thông số máy trong hệ có tên:
Khi tính toán ngắn mạch, các giá trị RB, R0 và X0 thường bị bỏ qua do ảnh hưởng không đáng kể đến dòng ngắn mạch Điện kháng XB trong hệ thống có thể được tính toán theo công thức cụ thể.
100 ( U U đm (I cb ) ) 2 S S đm cb c Phụ tải điện
Phụ tải được thay thế bằng tổng trở cố định với đơn vị tương đối như sau:
Khi không có số liệu phụ tải người ta thường chọn công suất định mức của phụ tải khi đó Scb ≈ Sđm, Ucb ≈ Uđm.
Z ¿(đm t) = cosφ + jsinφ d Điện kháng hệ thống
Trong các bài toán ngắn mạch, kết quả quan trọng thường chỉ nằm trong khoảng lưới điện Do đó, thông số hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các giá trị ngắn mạch tại những điểm khác nhau.
Giá trị XHT trong hệ có tên:
Trong hệ tương đối XHT được xác định:
Khi có được điện kháng ngắn mạch tương đối của hệ thống X ¿N và công suất hệ thống SHT thì ta có thể tính bằng biểu thức:
Tính ngắn mạch bất đối xứng
Ngắn mạch bất đối xứng bao gồm các dạng ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 2 pha chạm đất, dẫn đến sự không đối xứng trong các thông số đường dây như điện áp, dòng điện và góc lệch pha Vì vậy, không thể tách riêng một pha để thực hiện tính toán như trong trường hợp ngắn mạch 3 pha.
Hiện nay, phương pháp thành phần đối xứng được sử dụng để đơn giản hóa việc tính toán Phương pháp này chuyển đổi các dạng ngắn mạch không đối xứng thành dạng ngắn mạch 3 pha đối xứng Sau khi thực hiện các phép tính, kết quả sẽ được tổng hợp lại một cách hiệu quả.
Trong hệ thống điện, ngoài sự cố ngắn mạch, còn có các dạng sự cố khác như đứt dây 1 pha hoặc 2 pha, được gọi là chế độ không đối xứng dọc.
Có thể xảy ra vừa ngắn mạch, vừa đứt dây ở một vài nơi Lúc này sự cố được gọi là sự cố phức tạp.
2.4.2 Cơ sở phương pháp thành phần đối xứng
Phương pháp các thành phần đối xứng dựa trên toán học nhằm phân tích hệ thống vector ba thành phần trong hệ thống ba pha F ˙ a, F ˙ b, F ˙ c Hệ thống này được chia thành ba thành phần riêng biệt để dễ dàng nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực kỹ thuật.
- Hệ thống thành phần thứ tự thuận: F ˙ a1 , F ˙ b1 , F ˙ c1
- Hệ thống thành phần thứ tự nghịch: F ˙ a 2 , F ˙ b2 , F ˙ c2
- Hệ thống thành phần thứ tự không: F ˙ a 0 , F ˙ b 0 , F ˙ c0
Hình 2.8: Hệ thống vector thành phần Ý nghĩa phân tích được thể hiện là:
Kết quả phân tích các vector ban đầu F˙a, F˙b, và F˙c thành các thành phần đối xứng được thể hiện qua công thức F˙a0 = 1/3(F˙a + F˙b + F˙c) Các vector còn lại có thể được suy ra dựa trên quan hệ góc pha.
F˙ c2 =a 2 F˙ a2 Khi hệ cân bằng ta được:
Hệ số cân bằng là: k 0 = F F a 0 a 1
Nếu hệ cân bằng thì ta được k 0 = 0
Khi k2 = 0, hệ thống 3 pha trở thành đối xứng, và trong trường hợp này, hệ thống thành phần thứ tự thuận là một trường hợp đặc biệt của hệ thống đối xứng cân bằng Ngược lại, hệ thống thứ tự không là một hệ thống đối xứng nhưng lại không cân bằng.
2.4.3 Tính toán ngắn mạch bất đối xứng
Pha A được định nghĩa là pha bị ngắn mạch 1 pha, không bị ngắn mạch trong ngắn mạch 2 pha và 2 pha chạm đất, đồng thời chỉ có nguồn thứ tự thuận.
Dòng ngắn mạch I NB = - I NA và pha không ngắn mạch có dòng điện tại điểm ngắn mạch bằng 0.
Hình 2.9: Ngắn mạch với pha A là pha đặc biệt
2.4.4 Hệ phương trình cơ bản đối với dòng điện và điện áp tại điểm ngắn mạch Đặt phương trình điện kháng tổng hợp tại điểm ngắn mạch:
Hình 2.10: Sơ đồ Kirchoff II cho điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không Đồng thời ta có các phương trình:
CHƯƠNG III ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP TÍNH TOÁN NGẮN
MẠCH LƯỚI ĐIỆN 110KV THÀNH PHỐ CẦN THƠ
Thiết lập sơ đồ đơn tuyến
Sau khi khởi động Etap, chọn New để tạo 1 project mới:
Ta thiết lập sơ đồ đơn tuyến gồm các thiết bị điện, thanh cái, nguồn lưới, máy biến áp, tải…
Hình 3.1 Thông tin ban đầu khi tạo dự án mới
Hình 3.2 Cửa sổ chính sau khi khởi tạo dự án
Muốn chọn phần tử nào ta nhấp vào phần tử đó sau đó kéo thả vào cửa sổ thiết kế.
Hình 3.3 Kết nối các phần tử
Mỗi phần tử có đầu để kết nối, ta nhấp vào đầu kết nối đó và rê chuột đến phần tử muốn kết nối với nó.
Xoay các phần tử: chọn phần tử muốn xoay, vào Tools trên thanh Menu, chọn Rotate và góc cần xoay.
Hình 3.4 Thao tác xoay các phần tử
Bắt đầu xây dựng sơ đồ đơn tuyến như hình.
Hình 3.5 Sơ đồ đơn tuyến lưới điện 110kV của thành phố Cần Thơ
Thiết lập thông số cho các phần tử
Từ mô hình thực tế, chúng ta có thể mô hình hóa các phần tử trong hệ thống thành một mạch điện cơ bản, bao gồm các thành phần như nguồn điện, thanh cái, dây dẫn và phụ tải.
3.2.1 Nguồn lưới (Power Grid) Để chọn nguồn ta nhấp vào biểu tượng trên thanh Mode Toolbar, ta nhập các thông số cho nguồn cung cấp: điện áp, công suất ngắn mạch và tỷ số X/R.
Với lưới điện 110kV Cần Thơ gồm có 3 nguồn lưới như sau:
ID Nguồn Điện áp nguồn Công suất ngắn mạch
Thốt Nốt 220kV 2500MVAsc 10000 Ô Môn 220kV 2500MVAsc 10000
Bảng 3.1 Thông số nguồn lưới
Hình 3.2 Trang Info trong hộp thoại Power Grid
- ID: Tên của nguồn (hệ thống).
- Bus: Kết nối với bus nào (Kèm điện áp định mức).
- Mode: Chọn chức năng của nguồn.
- Voltage Control: Điều chỉnh điện áp.
- Mvar Control: Điều chỉnh công suất
- PF Control: Điều chỉnh hệ số công suất.
Hình 3.3 Trang Short Circuit trong hộp thoại Power Grid
- SC Rating: Công suất ngắn mạch và trở kháng hệ thống
- SC Imp (100MVA base): Trở kháng hệ thống ở công suất cơ bản 100MVA.
3.2.2 Bus Để chọn Bus ta nhấp vào biểu tượng và nhập tên Bus, giá trị điện áp tại thanh cái và loại kết nối.
Hình 3.4 Trang Info trong hộp thoại Bus Editor
- Nominal kV: Điện áp định mức.
- Bus Voltage: Giá trị ban đầu của vòng lặp trong tính toán.
Hình 3.5 Trang Info trong hộp thoại Transmission line
- From/to: Dây nối từ Bus/đến Bus.
- Length: Chiều dài dây, chọn đơn vị thích hợp.
Hình 3.6 Trang Parameter trong hộp thoại Transmission line
- Conductor Type: Loại dây đồng hay nhôm.
- R-T2: Điện trở ở nhiệt độ T2 (R-T1 và R-T2 là 2 điểm để Etap nội suy ra điện trở đường dây ở các nhiệt độ khác).
- Outside Diameter: Đường kính ngoài của dây.
- GMR: Bán kính trung bình nhân giữa các nhóm dây dây cùng pha (Dm).
- Xa: Trở kháng của dây pha trên 1 đơn vị chiều dài (Etap tự tính).
- Xa’: Dung dẫn của dây pha (với khoảng cách trung bình hình học giữa các dây pha là 1 ft) trên 1 đơn vị chiều dài.
Etap cung cấp một thư viện dây phổ biến với đầy đủ thông số tiện lợi, cho phép người dùng tùy chỉnh theo nhu cầu của mình.
Hình 3.7 Hộp thoại Library Ở Hộp thoại này dây dẫn sử dụng là dây Nhôm lõi thép 185 nên ta chọn size là
Hình 3.8 Trang Configuration trong hộp thoại Transmission line
Thông số chiều cao cột:
Trong hộp thoại bao gồm:
- Configuration: Cách bố trí dây (thẳng đứng, nằm ngang, tam giác, mạch kép).
- GMD: Khoảng cách trung bình nhân giữa các dây pha (Dm).
- Phase: Khoảng cách giữa các dây pha, các dây pha với đất.
- Transposed: Chọn nếu dây dẫn có hoán vị đầy đủ.
- Separation: Khoảng cách trung bình hình học giữa các dây (trường hợp phân pha).
- Conductors/phase: Số dây trong cùng một pha (trường hợp phân pha).
- Ground wires: Dây chống sét.
Với các thông số trên Etap sẽ tự tính ra trở kháng đường dây.
3.2.4 Máy biến áp 3 cuộn dây
Hình 3.9 Trang Info của máy biến áp
- Prim: Tên bus kết nối phía cao áp, điện áp phía cao áp.
- Sec: Tên bus kết nối phía trung áp, điện áp phía trung áp.
- Ter: Tên bus kết nối phía hạ áp, điện áp phía hạ áp.
- Connection: Loại biến áp 3 pha hay 1 pha.
Hình 3.10 Trang Rating trong hộp thoại máy biến áp
- kV: Điện áp định mức.
- MVA: Công suất định mức.
Hình 3.11 Trang Impedance trong hộp thoại của MBA
+ %Z: Giá trị phần trăm của tổng trở MBA so với Zcb được tính dựa trên điện áp định mức MBA và công suất định mức MBA.
+ X/R: Tỷ số trở kháng/điện trở MBA
- Z variation: Tổng trở khi điều chỉnh đầu phân áp MBA.
Thông số %Z và X/R được tính toán và có kết quả như sau:
Bảng 3.2 Thông số %Z và X/R của MBA Thốt Nốt và Ô Môn
Bảng 3.3 Thông số %Z và X/R của MBA Trà Nóc
Hình 3.12 Trang Grounding của máy biến áp – Tổ đấu dây và kiểu nối đất MBA
Kiểu đấu nối MBA 3 cuộn dây của lưới 110kV Cần Thơ là kiểu Y/Y/ ∆ có nối đất.
Hình 3.13 Trang Info của tải
- Bus: Kết nối với Bus nào (Kèm điện áp định mức).
- Connection: 3 pha hay 1 pha, nếu 1 pha thì pha A, B hay C.
Hình 3.14 Trang Loading của tải
- kV: Điện áp định mức.
- MVA: Công suất định mức.
Thanh công cụ IEC Short Circuit
Công cụ này mang đến cho người dùng nhiều tùy chọn khi thực hiện phân tích ngắn mạch, bao gồm ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 1 pha chạm đất, và phân tích theo các tiêu chuẩn 60909 và 61363 Ngoài ra, người dùng còn có thể theo dõi kết quả của quá trình phân tích một cách dễ dàng.
Báo cáo chi tiết dạng
Các cảnh báo thiết bị
Chọn các thông số cần hiển thị
Tính theo tiêu chuẩn IEC 61363
Kiểm tra thiết bị bảo vệ ngắn mạch cho thiết bị 1 pha
Kiểm tra thiết bị bảo vệ ngắn mạch 3 pha cho thiết bị 3 pha
Hình 3.15 Các chức năng của thanh công cụ IEC Short Circuit
Khi phân tích ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909, phần mềm ETAP sẽ thực hiện tính toán cho tất cả các trường hợp ngắn mạch Người dùng có thể tùy chọn hiển thị các kết quả này trên màn hình chính, trong khi ETAP mặc định hiển thị dòng ngắn mạch ba pha.
Hộp thoại Short Circuit Study Case
Trang Info của hộp thoại này cung cấp cho ta thông tin về cách tính ngắn mạch và chọn phân tích các điểm ngắn mạch.
Hình 3.16 Thanh công cụ Short Circuit Study Case
Hình 3.17 Trang Info của hộp thoại Study Case
- Bus Selection: Chọn bus bị sự cố để đưa vào phân tích Chọn bus muốn phân tích ngắn mạch rồi nhấn Fault để đưa vào phân tích ngắn mạch.
- Motor Contribution Based On: Tuỳ chọn cách đóng góp vào dòng ngắn mạch của các động cơ có trong hệ thống.
Trạng thái động cơ: Các động cơ hoạt động ở chế độ liên tục (continuous) hoặc gián đoạn (intermittent) sẽ kết hợp với dòng ngắn mạch của hệ thống, trong khi động cơ ở chế độ không tải (Spare) sẽ không tham gia vào dòng ngắn mạch này.
+ Loading Category: Dòng điện ngắn mạch của hệ thống khi các tải khác không, khi tải bằng không thì không tham gia vào ngắn mạch.
+ Both: Là kết hợp của hai trường hợp trên.
Báo cáo: Lựa chọn chế độ hiển thị cho báo cáo Mức độ đóng góp: Tùy chỉnh cách thức đóng góp vào dòng điện ngắn mạch dựa trên khoảng cách của bus, với mức mặc định là 1 và không nên vượt quá 3.
- Transformer Tap: Tuỳ chọn cách điện áp sử dụng cho quá trình tính toán ngắn mạch.
+ Adjust Base kV: Sử dụng tỷ số biến thế của máy biến áp.
+ Use Nominal Tab: Tính toán điện áp khi sử dụng đầu phân áp của MBA.
- Cable & OL Heater: Xét đến cáp nối thiết bị và ảnh hưởng của nhiệt độ.
Hình 3.18 Trang Standard hộp thoại Short Circuit Study Case
- Standard: Tuỳ chọn cách tính ngắn mạch theo tiêu chuẩn nào, gồm có 2 tiêu chuẩn IEC, ANSI, GOST.
Dòng ngắn mạch: Hệ số nhân điện áp nguồn được xác định, trong đó trường hợp tối thiểu xem xét yếu tố tích cực của sai số thiết bị, trong khi hai trường hợp còn lại phân tích dưới góc độ tiêu cực của sai số thiết bị.
- Cmax for Z Adjustment: Hiệu chỉnh tổng trở khi thay đổi điện áp so với định mức của thiết bị (máy biến áp, máy phát).
- Zero Sequence Mdl: Xét đến điện dung của dây dẫn và tụ bù khi tính toán(đưa vào trở kháng thứ tự không).
- Calculation Method: Sử dụng tỷ số X/R trong 3 biện pháp khác nhau để tính giá trị biên dòng ngắn mạch ip để kiểm tra thiết bị cắt ngắn mạch.
- Protective Device Duty: Đánh giá thiết bị cắt ngắn mạch.
Chạy tính toán ngắn mạch
Sau khi vẽ sơ đồ đơn tuyến và thiết lập thông số ta sẽ được bản mô phỏng như hình sau:
Hình 3.19 mô phỏng lưới điện 110kV thành phố Cần Thơ bằng phần mềm ETAP Để thực hiện tính toán ngắn mạch, người dùng cần vào mục chuyển sang module tính ngắn mạch và chọn (Edit Study Case) để tùy chỉnh tính toán Ví dụ, để tính ngắn mạch tại các Bus như Bus 1, Bus 2, Bus 3, người dùng chỉ cần nhấp đúp vào Bus mong muốn và sau đó nhấn OK.
Hình 3.20 Chọn nút cần ngắn mạch
Vào mục để tính dòng ngắn mạch theo IEC 60909.
Vào mục trên thanh công cụ để chọn kết quả loại dòng ngắn mạch hiện trên sơ đồ hay vào mục để xem kết quả chi tiết
Hình 3.21 Ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909
Các kiểu ngắn mạch còn lại tương tự ngắn mạch tiêu chuẩn IEC 60909
Chọn vào mục để tính dòng ngắn mạch 3 pha chạm đất.
Chọn vào mục để tính dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất.
Chọn vào mục để tính dòng ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 61363.
Xuất báo cáo
Hình 3.22 Chọn xuất file báo cáo theo tiêu chuẩn IEC 60909
Chọn icon như hình 3.22 để xuất báo cáo dạng tập tin (Word, Excel, PDF,…) Điện áp ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch
Hình 3.23 Hộp thoại Report Manager
Hiển thị đầy đủ thông số của hệ thống như điện áp, dòng điện định mức, và điện trở của đường dây cùng thiết bị Phân tích ngắn mạch sẽ cung cấp kết quả cho các dòng điện tại điểm ngắn mạch Hộp thoại có 4 tùy chọn: Complete, Complete LL, LG, LLG, cho phép xuất báo cáo kết quả ngắn mạch cho tất cả các tình huống, bao gồm 2 pha chạm nhau, 1 pha chạm đất, và 2 pha chạm đất.
- Input: Hiển thị tất cả các thông số đầu vào của hệ thống: Cáp, tải, động cơ,…
- Result: Chỉ hiển thị kết quả của quá trì phân tích cũng có bốn trường hợp như trên: Short Circuit report, Short Circuit LG, LL, LLG.
- Summary: Hiển thị tóm tắt kết quả của tất cả các trường hợp Chỉ hiển thị dòng điện tổng và trở kháng nhìn từ bus gặp sự cố.
3.6.1 Kết quả chạy ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909 a Kết quả hiển thị trên mô hình đường dây
Hình 3.24 Kết quả hiển thị khi phân tích ngắn mạch 3-Phase
Hình 3.25 Kết quả hiển thị khi phân tích ngắn mạch L-G
Hình 3.26 Kết quả hiển thị khi phân tích ngắn mạch L-L
Hình 3.27 Kết quả hiển thị khi phân tích ngắn mạch L-L-G b Trường hợp xuất báo cáo Summary
Hình 3.27 Bảng kết quả các trường hợp ngắn mạch
Nhận xét: Từ bảng 3.2 ta thấy rằng:
Ngắn mạch 3 pha tại Bus 2 có giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất là 15.252 kA và dòng ngắn mạch cực đại lên đến 41.080 kA, trong khi Bus 14 chỉ có dòng ngắn mạch 2.778 kA và dòng ngắn mạch cực đại 5.588 kA Sự chênh lệch này dễ hiểu do Bus 2 kết nối với nhiều nhánh và đường dây hơn, dẫn đến tổng dòng ngắn mạch lớn hơn Giá trị đỉnh và chu kỳ của ngắn mạch 3 pha thường cao hơn các loại ngắn mạch khác Loại sự cố này được coi là nguy hiểm và nghiêm trọng nhất, mặc dù rất hiếm khi xảy ra trên các đường dây truyền tải.
Khi xảy ra ngắn mạch 1 pha chạm đất, giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất được ghi nhận tại Bus 2 với mức 16.809 kA và dòng ngắn mạch cực đại lên tới 45.275 kA Ngược lại, tại Bus 14, dòng ngắn mạch thấp nhất chỉ đạt 1.668 kA và dòng ngắn mạch cực đại là 3.354 kA Loại ngắn mạch này chiếm khoảng 70 - 80% tổng số ngắn mạch trên các đường dây.
Trong trường hợp ngắn mạch 2 pha, giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất đạt 13.208 kA tại Bus 2, với dòng ngắn mạch cực đại lên tới 35.576 kA Ngược lại, dòng ngắn mạch thấp nhất được ghi nhận tại Bus 14 với giá trị 2.406 kA, trong khi dòng ngắn mạch đỉnh tại dây là 4.839 kA.
Giá trị dòng ngắn mạch 2 pha chạm nhau tại Bus 2 đạt mức cao nhất với 16.263 kA, trong khi dòng ngắn mạch cực đại lên tới 43.804 kA Ngược lại, tại Bus 14, dòng ngắn mạch thấp nhất ghi nhận là 2.529 kA và dòng ngắn mạch đỉnh là 5.087 kA.
Xuất đồ thị dòng điện theo tiêu cuẩn IEC 61363
Hình 3.28 Chọn vẽ đồ thị tiêu chuẩn IEC 61363
Ta chọn icon như hình 3.28 để xuất đồ thị của dòng điện, sau đó chọn các phần tử cần hiển thị thông qua hộp thoại Plot Selection.
Hình 3.29 Hộp thoại Plot Selection
- Faulted Bus ID: Chọn Bus gặp sự cố muốn vẽ đồ thị dòng điện
- Plot Type: Các dòng điện muốn ETAP xuất dòng điện.
- Combine Plots: Kết hợp các dòng điện đã chọn trong một đồ thị. Đồ thị các Bus dưới máy biến áp: 1,2,3
Hình 3.30 AC Component of Fault Current (rms) Bus dưới máy biến áp
Dòng ngắn mạch từ hệ thống và các đường dây khi xảy ra sự cố cho thấy Bus 2 có dòng AC cao nhất gần 15.65 kA, nhờ vào nhiều dòng ngắn mạch từ các đường dây Ngược lại, Bus 3 ghi nhận dòng AC thấp nhất với giá trị lớn nhất là 13.65 kA.
Hình 3.31 DC Component of Fault Current Bus dưới máy biến áp
Nhận xét cho thấy dòng DC của Bus 1 và 3 tương đối giống nhau với độ chênh lệch không đáng kể do tổng dòng ngắn mạch gần bằng nhau Đặc biệt, Bus 3 ghi nhận độ dốc dòng ngắn mạch DC lớn nhất, giảm từ 19.2 kA xuống 13.5 kA trong 0.02 giây và tiếp tục giảm xuống 7.5 kA tại thời điểm 0.1 giây Sự thay đổi này có ảnh hưởng đến thời gian giảm từ dòng ngắn mạch đỉnh đến dòng ngắn mạch ổn định.
Hình 3.32 Total Fault Current Bus dưới máy biến áp
Do dòng DC của hai Bus 1 và 3 gần bằng nhau, hai dạng sóng này được coi là tương đương khi so sánh dạng ngắn mạch tổng hợp Tại Bus 3, do dòng AC thấp nhất và dòng DC có độ dốc lớn nhất, đồ thị tổng hợp có giá trị thấp nhất với giá trị đỉnh đạt 36 kA Trong khi đó, dòng đỉnh của Bus 2 cao nhất, khoảng 44 kA Dạng sóng bị lệch lên trên so với trục hoành do ảnh hưởng của dòng AC.
Hình 3.33 Đồ thị tổng hợp Bus dưới máy biến áp
Từ đồ thị tổng hợp, có thể nhận thấy rằng dòng ngắn mạch luôn ảnh hưởng đến dòng ngắn mạch tổng của các Bus Khi dòng AC tăng, dòng ngắn mạch tổng sẽ lệch nhiều hơn so với trục hoành Dòng DC có vai trò làm tăng hoặc giảm thời gian từ dòng đỉnh đến dòng điều hoà của dòng ngắn mạch Đặc biệt, dòng DC của Bus 3 có giá trị nhỏ nhất, dẫn đến dao động giảm dần từ dòng đỉnh xuống dòng điều hoà, ảnh hưởng đến dòng ngắn mạch của hai Bus còn lại Đồ thị các Bus trung gian bao gồm 10, 12, 15, 16, và 17.
Hình 3.34 AC Component of Fault Current (rms) Bus trung gian
Bus 16 có dòng ngắn mạch AC lớn nhất đạt 15 kA, trong khi Bus 12 có dòng ngắn mạch AC nhỏ nhất là 9.4 kA Sự chênh lệch này xảy ra do Bus 12 nhận dòng ngắn mạch lớn từ Bus 1, làm cho giá trị dòng ngắn mạch tại đây cao hơn so với các bus khác.
Hình 3.35 DC Component of Fault Current Bus trung gian
Nhận xét cho thấy dòng DC của Bus 16 và 17 tương tự nhau với độ lớn chênh lệch không đáng kể, do tổng dòng ngắn mạch gần bằng nhau Đặc biệt, Bus 12 ghi nhận độ dốc dòng ngắn mạch DC lớn nhất, giảm từ 14 kA xuống 4.5 kA trong 0.02 giây và tiếp tục giảm dần, gần đạt 0 kA tại thời điểm 0.1 giây.
Hình 3.36 Total Fault Current Bus trung gian
Dòng ngắn mạch đỉnh cao nhất của Bus 16 đạt gần 40 kA, vượt trội hơn so với giá trị đỉnh của Bus 12 là 22 kA Bởi vì dòng DC của Bus 12 là nhỏ nhất, nên sự dao động từ dòng đỉnh xuống dòng điều hoà sẽ giảm nhanh hơn so với các dòng ngắn mạch khác.
Hình 3.37 Đồ thị tổng hợp Bus 16
Hình 3.38 Đồ thị tổng hợp Bus 12
Hình 3.37 và 3.38 thể hiện đồ thị dòng ngắn mạch của Bus 16 và Bus 12, trong đó Bus 16 có dòng ngắn mạch cao nhất với giá trị cao hơn khoảng 14 kA so với Bus 12 Mặc dù độ lệch của đồ thị dòng điện trên Bus 16 lớn hơn, nhưng độ dốc dòng DC của Bus 12 lại cao hơn, với thời gian giảm từ giá trị cao nhất xuống gần 0 trong 0.09 giây.
16 là hơn 0.1s nhưng vẫn chưa đạt được giá trị 0. Đồ thị các Bus trên phụ tải: 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 18, 19
Hình 3.39 AC Component of Fault Current (rms) Bus trên phụ tải
Nhận xét: Bus 6 có dòng ngắn mạch AC lớn nhất với giá trị gần 14.4 kA và dòng ngắn mạch AC nhỏ nhất là 0.8 kA của Bus 14.
Hình 3.40 DC Component of Fault Current Bus trên phụ tải
Dòng DC của các Bus có sự khác biệt rõ rệt về độ lớn và độ dốc giữa các dòng ngắn mạch Đặc biệt, Bus 18 ghi nhận độ dốc dòng ngắn mạch DC lớn nhất, khi trong 0.02 giây, dòng giảm từ 10.6 kA xuống 2.4 kA, sau đó tiếp tục giảm dần cho đến gần 0 kA chỉ trong 0.065 giây.
Hình 3.41 Total Fault Current Bus phụ tải
Dòng ngắn mạch đỉnh cao nhất của Bus 6 đạt 37 kA, vượt trội hơn khoảng 29 kA so với Bus 14 Các dòng ngắn mạch đều lệch so với trục hoành, trong đó Bus 6 có độ lệch lớn nhất Với giá trị dòng DC nhỏ nhất, Bus 14 cho thấy sự giảm dần dao động từ dòng đỉnh xuống dòng điều hoà nhanh nhất trong các dòng ngắn mạch.
Hình 3.42 Đồ thị tổng hợp Bus 6
Hình 3.43 Đồ thị tổng hợp Bus 14
Hình 3.42 và 3.43 thể hiện rằng Bus 6 có dòng ngắn mạch cao nhất với giá trị xấp xỉ 38 kA, trong khi Bus 14 có dòng ngắn mạch thấp nhất chỉ khoảng 5.7 kA Đồ thị dòng điện trên Bus 6 có độ lệch lớn hơn, nhưng độ dốc dòng DC của Bus 14 lại cao hơn, với dòng giảm từ giá trị tối đa đến 0 trong khoảng 0.065 giây, so với Bus 6 là hơn 0.1 giây nhưng chỉ đạt giá trị xấp xỉ bằng 0.
Tính toán ngắn mạch là công cụ thiết yếu và cơ bản trong phân tích hệ thống điện, đóng vai trò nền tảng cho các công cụ khác như tính phối hợp bảo vệ và tối ưu hóa hệ thống.
Tính toán ngắn mạch là quá trình quan trọng giúp xác định các giá trị điện áp và dòng điện ngắn mạch trên Bus, từ đó hỗ trợ trong việc lựa chọn thiết bị phù hợp và hiệu chỉnh các phần tử bảo vệ cho hệ thống Ngoài ra, việc này còn cho phép nghiên cứu các hiện tượng quá độ điện từ và đánh giá sự ổn định của hệ thống, giúp chọn phương pháp vận hành tối ưu nhất.
Việc ứng dụng phần mềm ETAP trong tính toán ngắn mạch là rất quan trọng, giúp rút ngắn thời gian tính toán và nâng cao độ chính xác của kết quả.
* Sau quá trình thực hiện đề tài:
- Hiểu rõ hơn về lưới điện 110kV của Thành phố Cần Thơ.
- Biết sử dụng cơ bản phần mềm ETAP.
- Biết được giá trị dòng ngắn mạch của các nút trong hệ thống.
Trong phiên bản dùng thử, chương trình gặp một số lỗi không mong muốn, gây khó khăn cho việc tính toán và mô phỏng Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện, chúng tôi đã khắc phục được một số lỗi để hoàn thành đề tài một cách hiệu quả.
Chương trình ETAP có nhiều ứng dụng hữu ích, trong đó bài viết này chỉ tập trung vào việc phân tích tính ngắn mạch của lưới 110kV Hiện tại, các tính năng khác của chương trình như mô phỏng quá trình quá độ điện cơ và tối ưu hóa trào lưu công suất vẫn chưa được khai thác triệt để Do đó, cần thực hiện các ứng dụng còn lại của ETAP để phục vụ cho việc nghiên cứu, vận hành và quy hoạch hệ thống điện một cách hiệu quả.
