T ỔNG QUAN HƯỚNG NGHIÊN CỨU
T ỔNG QUAN VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
mạch trong hệ thống điện ngày càng trở nên quan trọng và cấp bách
1.2 TỔNG QUAN VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
Các nghiên cứu liên quan đến vấn đề giảm dòng ngắn mạch trong hệ thống truyền tải như sau :
Bài báo của KS Nguyễn Mạnh Cường và Ths Nguyễn Thế Thắng (2011) tập trung vào việc nghiên cứu hiện trạng dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện miền Đông Nam Bộ Nghiên cứu được thực hiện dựa trên tổng hợp các chương trình phát triển lưới điện truyền tải giai đoạn 2011 – 2015, khi có nhiều nguồn điện được kết nối vào lưới Tác giả đã áp dụng một số phương pháp giảm dòng điện ngắn mạch, bao gồm lắp đặt kháng nối tiếp, phát triển lưới điện siêu cao áp (UHV) 750kV hoặc 1000kV, và sử dụng công nghệ truyền tải điện một chiều.
Nguyễn Văn Quyết (2013) đã nghiên cứu về dòng ngắn mạch trên lưới truyền tải điện miền Bắc, đồng thời đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế dòng ngắn mạch tại các trạm biến áp 500kV và 220kV Mục tiêu của nghiên cứu là đảm bảo lưới điện vận hành an toàn, tránh tình trạng dòng ngắn mạch vượt ngưỡng cho phép.
Bài báo đề xuất nhiều giải pháp nhằm giảm dòng ngắn mạch trong hệ thống điện, bao gồm quy hoạch, thiết kế và xây dựng mới lưới điện truyền tải, cải tạo các thiết bị, sơ đồ điện trạm biến áp, cũng như việc lắp đặt kháng nối tiếp Những giải pháp này được mô phỏng để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện.
500 – 220kV tính toán và đưa ra các giải pháp thay đổi đấu nối
Bài báo “Voltage stability calculations in power transmission lines: indications
Dept of Electrical Engineering, Jabalpur Engineering College, Jabalpur (M.P), India
Sụp đổ điện áp là một mối đe dọa nghiêm trọng đối với sự ổn định và vận hành của hệ thống điện, việc xác định và phân bổ ổn định điện áp một cách nhanh chóng và chính xác là một thách thức lớn Khi các hệ thống điện hoạt động gần giới hạn dung lượng truyền dẫn, vi phạm điện áp và sự cố ngắn mạch có thể xảy ra Tình trạng tải tăng đột ngột hoặc thiếu hụt cung cấp công suất phản kháng có thể dẫn đến sự sụp đổ điện áp, gây nguy hiểm cho toàn bộ hệ thống điện.
Khả năng vẽ đồ thị rõ ràng về hệ thống ổn định điện áp và phân bổ sụp đổ điện áp chính xác giúp nhà khai thác thực hiện các biện pháp cần thiết để ngăn chặn sự cố Để tránh sự cố hệ thống sụp đổ, cần chú trọng đến độ chính xác của phương pháp, tốc độ tín hiệu và thời gian tính toán ngắn Bài báo này giới thiệu một phương pháp hiệu quả cho việc phân tích ổn định điện áp trong hệ thống điện.
Phương pháp mới này được phát triển để tìm kiếm điểm sụp đổ điện áp một cách chính xác và nhanh chóng Nó đã được chứng minh lý thuyết, giúp xác định độ ổn định điện áp cho từng đường truyền Lợi nhuận ổn định điện áp có thể tính toán dễ dàng, cung cấp thông tin về khoảng cách giữa các đường dây truyền tải và điều kiện tải nặng, đồng thời cho phép phân tích riêng biệt đối với các đường truyền chịu áp lực cao.
Bài viết này cung cấp một phân tích chi tiết về ổn định điện áp đường dây, với khả năng tính toán chính xác sự ổn định điện áp tại từng đường truyền và dự đoán chính xác hiện tượng sụp đổ điện áp trong hệ thống điện.
Phương pháp VQ cho phép phân tích hiệu quả hơn trong việc xác định các điều kiện tải nặng và điểm sụp đổ của hệ thống điện, đặc biệt khi có sự gia tăng đột ngột trong nhu cầu công suất phản kháng VQ thiết lập mối quan hệ trực tiếp giữa điện áp đường dây và dòng nhận quyền phản ứng, giúp cải thiện độ chính xác trong phân tích ổn định điện áp và dự đoán sự cố sụp đổ Kết quả cho thấy lợi nhuận ổn định điện áp tương tự và các điểm sụp đổ của hệ thống điện áp so với các phương pháp hiện có Ngoài ra, một hoặc nhiều dòng có thể gặp vấn đề về khả năng cung cấp công suất phản kháng cần thiết, dẫn đến sự không đủ hỗ trợ cho nhu cầu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy VQ vượt trội hơn so với các hệ thống trước đó về sự đơn giản, tốc độ tính toán, độ chính xác và thời gian xử lý, điều này rất quan trọng để ngăn ngừa sự sụp đổ của hệ thống điện Bên cạnh đó, các sự kiện sụp đổ điện áp xảy ra nhanh hơn khi tải tại tất cả các nút gia tăng.
CÁC V ẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài :
Sự phát triển của lưới điện truyền tải nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao dẫn đến tổng trở hệ thống điện giảm và dòng ngắn mạch tăng Do đó, việc ngăn chặn dòng điện ngắn mạch vượt quá ngưỡng cho phép của thiết bị và quy định của Bộ Công Thương là rất cần thiết.
Để đảm bảo lưới điện truyền tải hoạt động liên tục và an toàn, cần triển khai các giải pháp hiệu quả nhằm ngăn ngừa sự gia tăng dòng điện ngắn mạch.
1.3.2 Tính thực tiễn của đề tài :
Hiện nay, dòng ngắn mạch trên lưới điện truyền tải đang gia tăng vượt mức cho phép, gây áp lực lớn lên các thiết bị Do đó, nghiên cứu các biện pháp giảm giá trị dòng ngắn mạch trên lưới truyền tải là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện hiện tại.
Việc tính toán lại thông số lưới điện truyền tải sẽ cung cấp dữ liệu quan trọng cho chính phủ và các công ty điện lực quốc gia, từ đó tạo cơ sở vững chắc cho việc xây dựng, phát triển lưới điện và đầu tư vào các công trình điện mới tại Việt Nam.
Nghiên cứu giảm dòng ngắn mạch trong hệ thống truyền tải là yếu tố quan trọng giúp đảm bảo an toàn và duy trì sự liên tục trong hoạt động của lưới điện.
M ỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Giảm giá trị dòng ngắn mạch cho lưới truyền tải điện khu vực Miền Nam nhằm:
- Xem xét giải pháp tổng thể để giảm giá trị dòng ngắn mạch đang tăng cao, mà một dự án cụ thể không thể giải quyết được
Để đạt được yêu cầu quy định về tiêu chuẩn hóa dòng điện ngắn mạch cho thiết bị, cần xây dựng một tiến trình thực hiện giải pháp tổng thể, đồng thời xem xét tính khả thi của việc áp dụng vào lưới điện truyền tải.
PH ẠM VI NGHIÊN CỨU
Dòng ngắn mạch trong hệ thống điện đang gia tăng do sự xuất hiện của nhiều nguồn điện mới, trải dài từ Bắc vào Nam Hơn nữa, việc liên kết lưới điện ngày càng chặt chẽ, đặc biệt là ở khu vực Miền Nam với lưới điện phức tạp, càng làm tăng nguy cơ này Do đó, việc hạn chế dòng ngắn mạch trở thành một vấn đề quan trọng trong nghiên cứu lưới điện truyền tải tại Miền Nam Việt Nam.
K ẾT QUẢ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI
Việc tính toán các giải pháp cụ thể giúp tối ưu hóa đầu tư hạn chế dòng ngắn mạch trên lưới truyền tải khu vực Miền Nam Bên cạnh đó, cần chú trọng nâng cao ổn định hệ thống để đảm bảo an ninh năng lượng, đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành và giảm tổn thất điện năng trên lưới điện truyền tải.
B Ố CỤC CỦA ĐỀ TÀI
Chương 1: Tổng quan hướng nghiên cứu
Chương 2: Hiện trạng lưới điện truyền tải
Chương 3: Cở sở lý thuyết tính toán dòng điện ngắn mạch của lưới điện truyền tải
Chương 4: Nghiên cứu các giải pháp giảm dòng điện ngắn mạch của lưới điện truyền tải
Chương 5: Đề xuất giải pháp giảm dòng điện ngắn mạch của lưới điện truyền tải Miền Nam – Việt Nam
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển tương lai
HI ỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI
H Ệ THỐNG ĐIỆN
Thông tư 25/2018 của Bộ Công Thương quy định rằng lưới điện truyền tải bao gồm tất cả các đường dây và trạm biến áp có điện áp từ 220kV trở lên, cũng như các đường dây truyền tải để tiếp nhận công suất từ các nhà máy điện vào hệ thống điện quốc gia.
Hình 2.1 Sơ đồ mô tả hệ thống điện từ khâu phát điện đến khâu tiêu thụ
CHƯƠNG TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC
Theo Quy hoạch Điện 7, tổng công suất điện quốc gia dự kiến đạt khoảng 57,200 MW vào năm 2020, 89,000 MW vào năm 2025 và 110,000 MW vào năm 2030, không bao gồm các nguồn năng lượng tái tạo chưa có chủ trương đầu tư Sự phát triển này chủ yếu tập trung ở khu vực miền Bắc và miền Nam, chiếm khoảng 41% tổng công suất.
Hình 2.2 Công suất nguồn trên toàn quốc ( nguồn Internet ).
Cơ cấu nguồn năng lượng đang có sự chuyển dịch rõ rệt, với xu hướng gia tăng tỷ trọng của nguồn nhiệt điện than và khí, trong khi tỷ trọng nguồn thủy điện đang giảm.
- Khu vực Miền Bắc: thủy điện giảm từ 45% năm 2016 xuống còn 26% năm 2030 trong khi nhiệt điện tăng từ 51% năm 2016 đến 72% năm 2030
- Khu vực Miền Trung: thủy điện giảm từ 90% năm 2016 xuống còn 58% năm
2030, trong khi nhiệt điện và tuabin khí tăng từ 2% năm 2016 đến 37% năm 2030
- Khu vực Miền Nam: thủy điện giảm từ 13.5% năm 2016 xuống 6% năm 2030, trong khi nhiệt điện và tuabin khí tăng từ 75% năm 2016 đến 80% năm 2030 Đến
2030 Miền nam được bổ sung thêm 9% công suất điện Hạt Nhân
Hình 2.3 Cơ cấu nguồn điện trên toàn quốc ( nguồn Internet ).
Cập nhật danh mục và tiến độ vận hành các công trình nguồn điện trên toàn quốc đến năm 2021 theo Quy hoạch Điện 7 đã được phê duyệt như sau:
Bảng 2.1: Danh mục nguồn điện dự kiến đi vào vận hành giai đoạn 2016-2020
TT Tên nhà máy Công suất đặt
Công trình vận hành năm 2016
13 TĐ Seekaman 1 ( lào ) 290 Công ty Điện Việt Lào
16 NĐ Formosa Hà Tĩnh 2 150 IPP
17 NĐ Formosa Hà Tĩnh 3,4 2x100 IPP
19 NĐ Formosa Đồng Nai 3 150 IPP
20 NĐ Than Vê Đan 60 IPP
22 NMĐ Sinh khối KCP 1 30 IPP (Phú Yên )
Công trình vận hành năm 2017
HI ỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC MIỀN NAM
4 TĐ Yên Sơn 70 Công ty CP tập đoàn
6 TĐ Seekama Xanxay 32 Công ty Điện Việt Lào
7 TĐ Thác Mơ mở rộng 75 EVN
9 NĐ Thái Bình II #1 600 PVN
10 NĐ Duyên Hải III #2 600 EVN
11 NĐ Hóa dầu Long Sơn 1 75 IPP
12 Điện sinh khối An Khê 1 55 Cty CP Đường Quảng
2.3 HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC MIỀN NAM
2.3.1 Hiện trạng nguồn điện khu vực miền nam
Năm 2014, sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu của toàn quốc đạt 130.99 tỷ kWh, công suất cực đại (P max ) toàn hệ thống là 20,010MW
Năm 2015, sản lượng điện sản xuất đạt 142,25 tỷ kWh với công suất tối đa (Pmax) khoảng 22.100 MW, tăng 10,4% so với năm 2014 Tốc độ tăng trưởng Pmax bình quân trong giai đoạn 2011 - 2013 là 9,1%/năm, thấp hơn so với giai đoạn 2006 - 2010, khi đạt 10,7%/năm.
Trung có tốc độ tăng trưởng Pmax bình quân cao nhất đạt 13.1%/năm, Miền Bắc đạt
11.5% và Miền Nam đạt 8.6%/năm
Năm 2016, công suất cực đại toàn quốc đạt khoảng 24,138MW Trong đó, Miền
Bắc đạt khoảng 10,502MW, Miền Trung khoảng 2,836MW và Miền Nam khoảng 11,550MW
Bảng 2.2:Tăng trưởng công suất cực đại giai đoạn 2011-2016
Chi tiết cơ cấu công suất nguồn theo nhiên liệu đến đầu năm 2017 được trình bày trong bảng sau:
Bảng 2.3: Công suất nguồn điện theo nhiên liệu
STT Thành Phần Tổng công suất đặt (MW) Ghi Chú
Tổng công suất đặt TĐ lớn Miền
Tổng công suất đặt TĐ nhỏ Miền
Tổng công suất đặt NĐ Than
Tổng công suất đặt TĐ lớn Miền
Tổng công suất đặt TĐ nhỏ Miền
Tổng công suất đặt NĐ Than
Tổng công suất đặt TĐ lớn Miền
Tổng công suất đặt TĐ nhỏ Miền
Tổng công suất đặt NĐ Than
- Tổng công suất đặt Turbine khí
- Tổng công suất đặt NMĐ Năng lượng tái tạo Miền Nam 16
Tổng công suất đặt nguồn điện toàn quốc (MW)
- Tổng công suất đặt TĐ lớn 15349.90
- Tổng công suất đặt TĐ nhỏ ( 40kA ở phía hệ thống 220kV vì vậy luận văn chỉ xem xét ở hệ thống điện 220kV
4.4.2.1 Chế độ vận hành bình thường (PA0)
Bảng 4.3: Dòng ngắn mạch chế độ vận hành bình thường (PA0)
Như vậy, khi ở chế độ vận hành bình thường thì tại Trạm 220kV Thủ Đức và
Trạm 220kV Cát Lái xuất hiện dòng ngắn mạch tại thanh cái 220kV > 40kV so với dòng ngắn mạch cho phép
4.4.2.2 Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức (PA1)
Dựa vào Bảng 4.3 ta thấy dòng ngắn mạch đi qua từng ngăn lộ tại Trạm Thủ Đức
> 40kA rất nhiều Giải pháp đưa ra là tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA)
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA)
Bảng 4.5: Dòng ngắn mạch ở chế độ vận hành phương án 1 (PA1)
Sau khi tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức, dòng ngắn mạch tại đây đã được giải quyết hiệu quả Tuy nhiên, cần lưu ý rằng dòng ngắn mạch tại các khu vực khác vẫn cần được xem xét và xử lý để đảm bảo an toàn và ổn định hệ thống điện.
Trạm 220kV Cát Lái vẫn còn cao hơn ngưỡng cho phép 40kA
4.4.2.3 Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và Trạm 220kV Cát Lái
Dựa vào Bảng 4.3, có thể thấy rằng dòng ngắn mạch các ngăn lộ đấu vào thanh cái 220kV Cát Lái cần được cải thiện Giải pháp đề xuất là tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và đồng thời tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Cát Lái để nâng cao hiệu quả vận hành.
Bảng 4.7: Dòng ngắn mạch ở chế độ vận hành phương án 2 (PA2)
Việc tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và Trạm 220kV Cát Lái sẽ giúp giải quyết tình trạng dòng ngắn mạch ngay tại hai trạm này.
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA) Ghi chú
Hệ thống vận hành tại hai Trạm Thủ Đức và Cát Lái không đảm bảo tính tin cậy khi xảy ra sự cố, điều này có thể dẫn đến tình trạng sự cố dây chuyền và ảnh hưởng đến an toàn rộng rãi.
4.4.2.4 Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và lắp đặt kháng hạn dòng tại Thanh Cái 220kV Cát Lái (PA3)
Bảng 4.9: Dòng ngắn mạch ở chế độ vận hành phương án 3 (PA3)
Việc tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và lắp đặt kháng tại thanh cái 220kV của Trạm 220kV Cát Lái sẽ giúp giải quyết vấn đề dòng ngắn mạch tại cả hai trạm này.
4.5 GIẢI PHÁP 3: TRANG BỊ CÁC MBA ĐẦU CỰC MÁY PHÁT CÓ TRỞ KHÁNG CAO
Theo kết quả tính toán, dòng ngắn mạch tại các nút 500kV và 220kV từ các MBA đầu cực máy phát vào thanh cái 500kV và 220kV của lưới điện truyền tải được thể hiện rõ ràng Dòng ngắn mạch mỗi ngăn lộ máy phát - MBA đổ vào thanh cái đã được phân tích chi tiết.
Bảng 4.11 Thống kê dòng ngắn mạch tại các điểm nút thanh cái nhà máy điện như sau:
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA)
Nút Điện áp truyền tải (kV) Dòng NM đổ vào TC
Nhơn Trạch 220 2,377 kA Ô Môn 500 0,940 kA Ô Môn 220 2,176 kA
GI ẢI PHÁP 2: THAY ĐỔI CẤU HÌNH VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN
Trong quy hoạch các trạm biến áp và đường dây 500kV, 220kV, cần áp dụng tiêu chí 2 để đảm bảo tính khả thi cho các giai đoạn tiếp theo Đối với các trạm biến áp và đường dây hiện hữu có dòng ngắn mạch cao, cần xem xét thực hiện chuyển đấu nối nhằm giảm thiểu dòng ngắn mạch, đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.
Tiêu chí 3: Giảm số liên kết giữa các trạm nguồn lớn
Giảm số lượng xuất tuyến đấu nối phía 220kV giữa các trạm 500/220kV sẽ cải thiện hiệu quả truyền tải điện, đồng thời giảm thiểu dòng ngắn mạch, từ đó nâng cao độ an toàn và hiệu suất của hệ thống điện.
4.4 GIẢI PHÁP 2: THAY ĐỔI CẤU HÌNH VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN
4.4.1 Định nghĩa các cấu hình vận hành sẽ xem xét tính toán (PA0): Vận hành bình thường
Bảng 4.1: Các điểm mở của hệ thống điện truyền tải miền nam theo phương thức vận hành
STT Điểm thường mở Trạng thái Ghi Chú
1 MC 200A NMĐ Phú Mỹ 1 Mở
2 MC 200B NMĐ Phú Mỹ 1 Mở
3 MC 212 Trạm Nhà Bè Mở
4 MC 212 Trạm Bình Chánh Mở
Để cải thiện cấu hình lưới điện truyền tải miền Nam, cần phân tích kỹ lưỡng từng vị trí vi phạm trong Bảng 4.2 nhằm đưa ra các giải pháp cụ thể cho trạm Tân Định.
Bảng 4.2 : Thống kê dòng ngắn mạch tại các trạm biến áp của hệ thống điện Miền Nam
Stt Tên Trạm Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 500kV (A)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(A)
Stt Tên Trạm Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 500kV (A)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(A)
Sau khi phân tích dòng ngắn mạch trong hệ thống điện Miền Nam theo Bảng 4.2, chúng tôi đề xuất ba phương án thử nghiệm để thay đổi cấu hình lưới điện nhằm giảm giá trị dòng ngắn mạch.
Phương án 1 (PA1): Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức
Phương án 2 (PA2): Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và Trạm 220kV Cát Lái
Phương án 3 (PA3): Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và lắp đặt kháng hạn dòng tại thanh cái 220kV Cát Lái
4.4.2 Xem xét khu vực hệ thống điện Miền Nam
Sau khi phân tích dòng ngắn mạch trong hệ thống điện Miền Nam hoạt động bình thường, đã phát hiện rằng dòng ngắn mạch tăng cao vượt mức cho phép.
> 40kA ở phía hệ thống 220kV vì vậy luận văn chỉ xem xét ở hệ thống điện 220kV
4.4.2.1 Chế độ vận hành bình thường (PA0)
Bảng 4.3: Dòng ngắn mạch chế độ vận hành bình thường (PA0)
Như vậy, khi ở chế độ vận hành bình thường thì tại Trạm 220kV Thủ Đức và
Trạm 220kV Cát Lái xuất hiện dòng ngắn mạch tại thanh cái 220kV > 40kV so với dòng ngắn mạch cho phép
4.4.2.2 Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức (PA1)
Dựa vào Bảng 4.3 ta thấy dòng ngắn mạch đi qua từng ngăn lộ tại Trạm Thủ Đức
> 40kA rất nhiều Giải pháp đưa ra là tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA)
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA)
Bảng 4.5: Dòng ngắn mạch ở chế độ vận hành phương án 1 (PA1)
Sau khi tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức, vấn đề dòng ngắn mạch tại đây đã được giải quyết Tuy nhiên, vẫn cần chú ý đến tình trạng dòng ngắn mạch ở những khu vực khác.
Trạm 220kV Cát Lái vẫn còn cao hơn ngưỡng cho phép 40kA
4.4.2.3 Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và Trạm 220kV Cát Lái
Dựa vào Bảng 4.3, có thể nhận thấy rằng dòng ngắn mạch các ngăn lộ đấu vào thanh cái 220kV Cát Lái cần được cải thiện Giải pháp đề xuất là tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và đồng thời tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Cát Lái.
Bảng 4.7: Dòng ngắn mạch ở chế độ vận hành phương án 2 (PA2)
Việc tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và Trạm 220kV Cát Lái giúp giải quyết hiệu quả dòng ngắn mạch tại hai trạm này.
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA) Ghi chú
Hệ thống vận hành tại 2 Trạm Thủ Đức và Cát Lái không đảm bảo tính tin cậy khi xảy ra sự cố, điều này có thể dẫn đến tình trạng sự cố dây chuyền an toàn rộng hơn.
4.4.2.4 Tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và lắp đặt kháng hạn dòng tại Thanh Cái 220kV Cát Lái (PA3)
Bảng 4.9: Dòng ngắn mạch ở chế độ vận hành phương án 3 (PA3)
Việc tách thanh cái 220kV tại Trạm 220kV Thủ Đức và lắp đặt kháng tại thanh cái 220kV của Trạm 220kV Cát Lái sẽ giúp giải quyết vấn đề dòng ngắn mạch tại cả hai trạm này.
4.5 GIẢI PHÁP 3: TRANG BỊ CÁC MBA ĐẦU CỰC MÁY PHÁT CÓ TRỞ KHÁNG CAO
Theo kết quả tính toán, dòng ngắn mạch tại các nút 500kV và 220kV từ các MBA đầu cực máy phát vào thanh cái của lưới điện truyền tải được thể hiện rõ Dòng ngắn mạch mỗi ngăn lộ máy phát - MBA đổ vào thanh cái 500kV và 220kV đã được phân tích chi tiết.
Bảng 4.11 Thống kê dòng ngắn mạch tại các điểm nút thanh cái nhà máy điện như sau:
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA)
Nút Điện áp truyền tải (kV) Dòng NM đổ vào TC
Nhơn Trạch 220 2,377 kA Ô Môn 500 0,940 kA Ô Môn 220 2,176 kA
Theo thống kê, dòng ngắn mạch MF+MBA đầu cực máy phát vào lưới điện truyền tải rất cao Để giảm thiểu dòng ngắn mạch này, các nhà máy điện cần sử dụng máy biến áp và máy phát có trở kháng cao hợp lý khi đấu nối vào lưới điện truyền tải.
Bộ Công Thương đang xem xét quy định về giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất mà các nhà máy điện có thể đổ vào hệ thống điện với mức giá phù hợp Việc áp dụng quy định hạn chế dòng ngắn mạch từ các máy phát (MF) qua máy biến áp (MBA) đầu cực MF sẽ giúp giảm giá trị dòng ngắn mạch.
GI ẢI PHÁP 4: LẮP ĐẶT KHÁNG ĐIỆN HẠN DÒNG
4.6 GIẢI PHÁP 4: LẮP ĐẶT KHÁNG ĐIỆN HẠN DÒNG
Thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch phổ biến bao gồm kháng hạn dòng ngắn mạch, sử dụng kháng điện khô và lõi không khí 500kV hoặc 220kV được lắp đặt tại các ngăn phân đoạn, ngăn kết giàn thanh cái và các xuất tuyến đường dây tại trạm biến áp Việc này cho phép tiếp tục sử dụng thiết bị hiện có tại các trạm điện, đồng thời vận hành thanh cái theo sơ đồ thiết kế, như đóng máy cắt liên lạc 220kV (MCLL) hoặc máy cắt phân đoạn (MCPĐ) Nhờ đó, chi phí đầu tư được giảm thiểu trong bối cảnh kinh tế đất nước còn thấp so với các nước tiên tiến trên thế giới.
4.6.1.2 Vị trí kháng điện trong trạm biến áp
Sơ đồ nối điện chính cần thỏa mãn các điều kiện sau:
Đảm bảo hạn chế dòng ngắn mạch theo yêu cầu
Đảm bảo liên tục cung cấp điện trong trạm hiện hữu
Vận hành kinh tế trạm điện, linh hoạt xử lý lúc sự cố
Dựa vào các yêu cầu nêu trên, sơ đồ nối điện chính phía 220kV dự kiến lựa chọn theo các phương án như sau:
Phương án 1: Lắp ngăn phân đoạn mới có kháng CLR song song với ngăn kết giàn hiện hữu
Phương án 2: Như phương án 1 và bổ sung kháng CLR ngăn lộ tổng MBA (tăng cường hạn chế dòng ngắn mạch)
Phương án 3: Lắp kháng CLR phân đoạn cho phân đoạn thanh cái
Phương án 4 đề xuất lắp kháng CLR xen vào ngăn máy cắt kết giàn và phân đoạn hiện hữu, đồng thời bổ sung dao nối tắt kháng điện Phương án này cũng nhằm hạn chế dòng ngắn mạch tương tự như phương án 1.
Hình 4.5 Phương án 1: Lắp ngăn phân đoạn mới có kháng điện phân đoạn song song với ngăn phân đoạn hiện hữu
Hình 4.6 Phương án 2: Lắp như PA1 và thêm kháng ngăn MBA.
Hình 4.7 Phương án 3: Lắp kháng phân đoạn giữa các thanh cái 220kV hiện hữu
Hình 4.8 Phương án 4: Lắp kháng tại ngăn phân đoạn hiện hữu, kèm dao nối tắt DS
4.6.2 Tính toán lựa chọn lựa chọn thông số kháng hạn dòng
Sau khi xem xét các giải pháp vận hành liên quan đến việc tách thanh cái, dòng ngắn mạch tại thanh cái 220kV Trạm Cát Lái vẫn vượt ngưỡng cho phép Để chọn giá trị kháng hạn dòng tối ưu, cần hạn chế dòng ngắn mạch đồng thời giảm thiểu tổn thất điện năng do trở kháng gây ra Việc này cũng phải đảm bảo không làm ảnh hưởng đến khả năng truyền tải của lưới điện khi đưa kháng điện vào hệ thống Tại thanh cái 220kV TBA 220kV Cát Lái, các giá trị kháng hạn dòng từ 0 đến vô cùng lớn sẽ được áp dụng để đánh giá xu hướng và đưa ra quyết định về giá trị kháng hạn dòng phù hợp.
Hình 4.9 Biểu đồ lắp kháng hạn dòng trên trên thanh cái Trạm 220kV Cái Lái.
Khi lắp đặt kháng điện, dòng ngắn mạch trên thanh cái sẽ giảm, nhưng với giá trị điện kháng (X) lớn hơn 1.5(Ω), mức giảm dòng ngắn mạch trở nên rất nhỏ Cụ thể, khi X đạt 1.5(Ω), giá trị này ổn định và nếu tiếp tục tăng lên 3.751(Ω), chi phí kháng sẽ tăng cùng với tổn hao cho lưới truyền tải mà không mang lại lợi ích kỹ thuật đáng kể.
Việc lắp kháng chỉ có tác dụng cục bộ, tức là khi lắp trên ngăn lộ nào thì sẽ giảm dòng ngắn mạch tại điểm đó do nguồn cung cấp Tuy nhiên, điều này không có ảnh hưởng đáng kể đến việc giảm dòng ngắn mạch ở các thanh cái của các trạm khác.
Biểu đồ lắp kháng hạn dòng tại thanh cái
4.6.3 Kết quả lắp đặt kháng hạn dòng tại Trạm Cát Lái
GI ẢI PHÁP 5: CHIẾN LƯỢC CẮT TUẦN TỰ ĐỂ GIẢM DÒNG NGẮN
Trong các giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch, giải pháp cắt tuần tự cũng được xem xét đến
Nguyên tắc cắt tuần tự bao gồm 03 bước cắt:
Bước 1: Mở máy cắt của các xuất tuyến tải công suất nhỏ
Bước 2: Mở máy cắt phân đoạn thanh cái
Bước 3: Mở máy cắt các xuất tuyến còn lại
Việc áp dụng giải pháp này yêu cầu phải đảm bảo cấu trúc hệ thống bảo vệ, khả năng phát hiện sự cố ngắn mạch và khả năng truyền tín hiệu cắt nhanh chóng và chính xác.
Giải pháp này gặp khó khăn trong việc áp dụng do thời gian truyền cắt xa luôn có độ trễ (t≠0s) so với thời gian cần thiết để tác động ngay lập tức tại điểm ngắn mạch (thanh cái), tức là t=0s.
Giải pháp chiến lược cắt tuần tự chỉ được áp dụng trong những trường hợp cụ thể khi có cấu hình vận hành xác định điểm cắt, và việc áp dụng này có giới hạn nhất định.
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV(kA)
GI ẢI PHÁP 6: THAY THIẾT BỊ
4.8.1 Đối với các Trạm biến áp xây dựng mới
Các trạm xây dựng mới với dòng ngắn mạch lớn hơn 40kA cần được trang bị thiết bị có khả năng chịu dòng ngắn mạch ≥ 50kA cho phía 220kV và ≥ 63kA cho phía 500kV.
Danh mục các trạm biến áp xây dựng mới đến năm 2025, có dòng ngắn mạch lớn hơn 40kA được liệt kê ở dưới đây:
Bảng 4.12: Thống kê các trạm biến áp xây dựng mới có dòng ngắn mạch lớn
Stt Tên TBA Điện áp
Dòng ngắn mạch lựa chọn cho thanh cái 500kV
Dòng ngắn mạch lựa chọn cho thanh cái 220kV(kA)
Tính đến năm 2020, có tổng cộng 20 trạm biến áp (TBA) mới cần được trang bị thiết bị có dòng ngắn mạch cao, bao gồm 07 TBA 500kV và 08 TBA 220kV.
4.8.2 Đối với các Trạm biến áp hiện hữu Đối với các trạm biến áp hiện hữu, thiết bị 500kV và 220kV đều có dòng ngắn mạch là 40kA
Danh sách các trạm biến áp hiện có với dòng ngắn mạch lớn hơn 40kA được đề xuất thay thế thiết bị có khả năng chịu dòng ngắn mạch ≥ 50kA cho phía 220kV và ≥ 63kA cho phía 500kV như sau:
Bảng 4.13: Khả năng cắt dòng ngắn mạch của thiết bị tại các trạm biến áp
Stt Tên TBA Điện áp (kV)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 500kV (kA)
Dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái 220kV (kA)
