Hạn chế dòng ngắn mạch quá độ trong hệ thống phân phối thuộc điện lực Đà Nẵng

Chia sẻ: Tuong Vi Danh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

0
4
lượt xem
1
download

Hạn chế dòng ngắn mạch quá độ trong hệ thống phân phối thuộc điện lực Đà Nẵng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày các kết quả khảo sát cấu trúc, đánh giá về thực trạng vận hành và vấn đề quá dòng quá độ đang xảy ra trên hệ thống phân phối điện của Điện lực Đà Nẵng. Các tác giả cũng đề xuất một số phương án với giải pháp kỹ thuật cụ thể để hạn chế dòng ngắn mạch quá độ trên lưới điện trong phạm vi cho phép của các thiết bị đóng cắt hiện nay.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Hạn chế dòng ngắn mạch quá độ trong hệ thống phân phối thuộc điện lực Đà Nẵng

Lê Thành Bắc, Nguyễn Văn Tấn, Trần Ngọc Thiên Nam<br /> <br /> 6<br /> <br /> HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI<br /> THUỘC ĐIỆN LỰC ĐÀ NẴNG<br /> LIMITING THE SHORTCUT TRANSIENT OVERCURRENT IN THE ELECTRIC<br /> DISTRIBUTION SYSTEM OF DA NANG POWER<br /> Lê Thành Bắc1, Nguyễn Văn Tấn2, Trần Ngọc Thiên Nam2<br /> 1<br /> Đại học Đà Nẵng; lethanhbac2012@yahoo.com<br /> 2<br /> Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng<br /> Tóm tắt - Bài báo trình bày các kết quả khảo sát cấu trúc, đánh giá<br /> về thực trạng vận hành và vấn đề quá dòng quá độ đang xảy ra<br /> trên hệ thống phân phối điện của Điện lực Đà Nẵng. Các tác giả<br /> cũng đề xuất một số phương án với giải pháp kỹ thuật cụ thể để<br /> hạn chế dòng ngắn mạch quá độ trên lưới điện trong phạm vi cho<br /> phép của các thiết bị đóng cắt hiện nay. Các kết quả mô phỏng<br /> bằng các phần mềm chuyên dụng đã chứng minh tính hiệu quả<br /> của các phương án đề xuất. Giải pháp lắp đặt thiết bị tự động hạn<br /> chế dòng ngắn mạch kiểu máy biến áp (FCLT) cho phép hạn chế<br /> dòng xung kích quá độ với mức hạn chế bất kỳ, đồng thời vẫn giữ<br /> nguyên cấu trúc lưới cùng các thiết bị đóng cắt hiện nay, đây thực<br /> sự là phương án mang tính khả thi cao.<br /> <br /> Abstract - The paper present results of studying system structure,<br /> estimating the current state of system operation and the transient<br /> over-current problem occurring in the electricity distribution system<br /> of Da Nang Power Company. The authors also propose some<br /> methods with specific technical measures to limit short-circuit<br /> currents on the grid within allowable ranges of current switching<br /> devices. Simulated results from specialized softwares demonstrate<br /> the effectiveness of the proposed methods. The method of<br /> installing automatic Fault Current Limiting device of Transformer<br /> type (FCLT) allows limiting the flow of transient inrush current with<br /> any restriction, while maintaining the same grid structure and<br /> switching equipment. This is a highly feasible option.<br /> <br /> Từ khóa - dòng quá độ; hệ thống điện Đà Nẵng; ngắn mạch; thiết<br /> bị tự động hạn chế dòng ngắn mạch kiểu biến áp (FCLT); mô<br /> phỏng.<br /> <br /> Key words - transient current; Da Nang power system; short<br /> circuit; automatic Fault Current Limiting device of Transformer type<br /> (FCLT); simulation.<br /> <br /> 1. Cấu trúc lưới điện phân phối Đà Nẵng<br /> 1.1. Giới thiệu chung<br /> Hiện nay, hệ thống điện của Công ty Điện lực Đà Nẵng<br /> (PCĐN) đang được cấp điện từ trạm biến áp (TBA) 500 kV<br /> Đà Nẵng qua các TBA (Hình 1): Trạm 110 kV Liên Trì<br /> (E11) và Xuân Hà (E10) cấp điện cho khu vực quận Hải<br /> Châu và quận Thanh Khê; Trạm 110 kV Cầu Đỏ (E12),<br /> Hòa Xuân cấp điện cho khu vực quận Cẩm Lệ, huyện Hoà<br /> Vang; Trạm 220kV Ngũ Hành Sơn và An Đồn (E14), 110<br /> <br /> kV Ngũ Hành Sơn cấp điện cho khu vực quận Sơn Trà và<br /> quận Ngũ Hành Sơn; Trạm 220 kV Hoà Khánh (E9), Liên<br /> Chiểu (Elc) và Hòa Khánh 2 cấp điện cho khu vực quận<br /> Liên Chiểu, huyện Hoà Vang; Trạm 110 kV Hòa Liên cấp<br /> điện khu vực Trường Định, Hòa Bắc, Hòa Liên, Khu Công<br /> nghệ cao.<br /> PCĐN hiện có tổng công suất đặt là 957 MVA, phụ tải<br /> cực đại năm 2017 là 503,8 MW, sản lượng ngày lớn nhất<br /> đạt 10,3 triệu kWh.<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ lưới điện phân phối 110 (220)/22kV thành phố Đà Nẵng<br /> <br /> ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(128).2018<br /> <br /> 1.2. Ưu điểm của lưới điện Đà Nẵng<br /> Các trạm biến áp 110(220) kV trên Hình 1 hiện đang<br /> phân bố đồng đều trên các khu vực trong thành phố, các<br /> trạm đang có nhiều kết nối lưới mạch vòng phía 22 kV cho<br /> phép linh hoạt chuyển tải qua lại khi có công tác yêu cầu<br /> hoặc khi sự cố. Các TBA đang được cấp điện từ nhiều<br /> nguồn khác nhau nên cũng đã góp phần tăng độ tin cậy<br /> cung cấp điện cho toàn hệ thống.<br /> 1.3. Những hạn chế đang tồn tại<br /> 1.3.1. Nhược điểm trong vận hành<br /> Hiện nay, khi công tác đường dây 110/220 kV Hòa<br /> Khánh thì TBA Hòa Khánh 2 bắt buộc phải giảm tải dưới<br /> 30 MW để đảm bảo chất lượng điện năng (điều này làm<br /> PCĐN không chủ động được lịch công tác và thông báo<br /> trước đến khách hàng).<br /> TBA 110 kV An Đồn hiện được cấp điện từ mạch đơn<br /> của TBA 220 kV Ngũ Hành Sơn, điều này khó khăn khi<br /> truyền tải điện công tác trên TU 174/E13 hoặc MC<br /> 174/E13, hoặc nếu xảy ra sự cố trên đường dây 110 kV từ<br /> Ngũ Hành Sơn về TBA An Đồn thì toàn bộ phụ tải thuộc<br /> quận Sơn Trà sẽ bị ảnh hưởng mất điện.<br /> TBA 110 kV Hòa Khánh 2 chủ yếu cung cấp cho các<br /> phụ tải nhà máy thép nên không thể dùng TBA này để<br /> chuyển tải cho phụ tải thuộc các TBA 220 kV Hòa Khánh<br /> hoặc Liên Chiểu khi có nhu cầu. Nếu muốn chuyển tải bắt<br /> buộc phải sa thải các phụ tải nhà máy thép… điều này sẽ<br /> gây thiệt hại lớn về kinh tế.<br /> Về kết lưới 22 kV, các xuất tuyến trung áp phần lớn có<br /> mức độ mang tải cao nên khả năng chuyển tải thực tế chưa<br /> linh hoạt.<br /> 1.3.2. Quá dòng quá độ khi sự cố ngắn mạch<br /> Bảng 1. Giá trị dòng ngắn mạch xung kích tại xuất tuyến khi<br /> được vận hành có khép vòng và không có khép vòng<br /> <br /> Trạm biến<br /> áp trung<br /> gian<br /> <br /> Máy cắt đang dùng<br /> <br /> Mã hiệu<br /> <br /> Giá trị dòng ngắn mạch<br /> xung kích các xuất<br /> tuyến có mạch khép<br /> vòng lớn nhất (kA)<br /> <br /> Dòng cắt Khi khép<br /> Không<br /> Iđm (kA)<br /> vòng<br /> khép vòng<br /> <br /> An Đồn<br /> <br /> GMH/V20<br /> <br /> 25<br /> <br /> 29,3<br /> <br /> 21,5<br /> <br /> Hòa Khánh<br /> <br /> HVX24<br /> <br /> 31,5<br /> <br /> 58,0<br /> <br /> 31,3<br /> <br /> Liên Chiểu<br /> <br /> 3AH5283<br /> <br /> 25<br /> <br /> 33,1<br /> <br /> 19,0<br /> <br /> Liên Trì<br /> <br /> GVBM/2000<br /> <br /> 25<br /> <br /> 42,1<br /> <br /> 27,5<br /> <br /> 220 kV-Ngũ<br /> Hành Sơn<br /> <br /> HVX24<br /> <br /> 31,5<br /> <br /> 45,1<br /> <br /> 31,5<br /> <br /> Xuân Hà<br /> <br /> EVOLIS<br /> <br /> 25<br /> <br /> 32<br /> <br /> 23,7<br /> <br /> Ngoài các nhược điểm nêu trên, việc tăng trị số dòng<br /> xung kích nếu có ngắn mạch tại một số điểm (Bảng 1) như<br /> ở các trạm Liên Trì, Ngũ Hành Sơn, Xuân Hà khi có nối<br /> vòng sẽ vượt xa dòng cắt cho phép của các máy cắt, cũng<br /> như giới hạn độ bền điện động cho phép của các thiết bị đóng<br /> cắt khác đang dùng trong hệ thống. Điều này thực sự là một<br /> nguy cơ tạo rủi ro rất lớn, có thể xảy ra sự cố mất điện trên<br /> diện rộng, gây thiệt hại lớn về kinh tế và an ninh. Hạn chế trị<br /> <br /> 7<br /> <br /> số dòng xung kích khi ngắn mạch qua các thiết bị đóng cắt<br /> trong giới hạn cho phép nhằm nâng cao độ tin cậy của hệ<br /> thống điện phân phối, đây là yêu cầu cấp thiết đang đặt ra<br /> đối với PCĐN. Thực tế đang đòi hỏi phải sớm tìm ra giải<br /> pháp kỹ thuật hợp lý khắc phục tình trạng tăng quá lớn của<br /> dòng ngắn mạch xung kích xảy ra trên lưới phân phối hiện<br /> nay.<br /> 2. Các giải pháp chung về hạn chế dòng ngắn mạch<br /> xung kích<br /> Để giảm trị số xung kích của dòng điện quá độ trong<br /> trường hợp sự cố, thế giới hiện nay đang có 8 giải pháp kỹ<br /> thuật và vận hành [1, 4, 7], tuy nhiên, mỗi giải pháp đều<br /> tồn tại những hạn chế nhất định. Cụ thể: Dùng các cuộn<br /> kháng không lõi sắt nối tiếp trên lưới, giải pháp kinh điển<br /> này lại gây sụt áp lưới ngay khi làm việc bình thường; Nâng<br /> cấp các thiết bị đóng cắt hiện tại hoặc nâng cấp điện áp<br /> lưới, giải pháp này chi phí sẽ rất cao; Sử dụng thiết bị tự<br /> động hạn chế dòng điện ngắn mạch với vật liệu siêu dẫn,<br /> giải pháp này luôn cần có thiết bị làm lạnh kèm theo, sẽ<br /> tăng tổn hao và chi phí đắt; Sử dụng thiết bị hạn chế dòng<br /> điện ngắn mạch có dạng van bán dẫn kết hợp với điện<br /> kháng hoặc sử dụng các thiết bị chuyển mạch công suất<br /> kiểu mới tác động cực nhanh, cả hai giải pháp này đều có<br /> nhược điểm là yêu cầu cần phải thay thế nhiều thiết bị, sơ<br /> đồ điều khiển phức tạp, giá thành cao, độ tin cậy thấp, rất<br /> tốn kém. Hai trong những giải pháp kỹ thuật - vận hành còn<br /> lại, khả năng có tính khả thi cao đối với hệ thống điện phân<br /> phối Đà Nẵng cũng như của Việt Nam nói chung là: thay<br /> đổi cấu trúc lưới (tách lưới, tách thanh cái, áp dụng các biện<br /> pháp cắt liên động loại dần nguồn cung cấp cho dòng sự<br /> cố) và giải pháp tính toán lắp đặt thiết bị hạn chế dòng ngắn<br /> mạch với chi phí hợp lý để giảm dòng điện sự cố đến giới<br /> hạn cho phép của các thiết bị đóng cắt [2, 6, 7]. Trong bài<br /> báo này, các tác giả trình bày nhóm hai giải pháp kỹ thuật<br /> nêu trên, bằng kết quả mô phỏng qua các phần mềm chuyên<br /> dụng minh chứng hiệu quả cách giải quyết vấn đề dòng quá<br /> độ ngắn mạch khi sự cố trong hệ thống phân phối điện<br /> PCĐN. Thiết bị hạn chế dòng nghiên cứu ở đây là loại tự<br /> động hạn chế dòng ngắn mạch kiểu FCLT.<br /> 3. Đề xuất giải pháp hạn chế dòng quá độ trong hệ<br /> thống điện Đà Nẵng<br /> 3.1. Giải pháp cắt lưới vòng, tách thanh cái trong vận hành<br /> Trị số dòng ngắn mạch xung kích khi có nối vòng<br /> (Hình 1) xét khi sự cố ngắn mạch ngay đầu cực của máy<br /> cắt 22 kV, cấu trúc lưới hiện tại sẽ có 6 TBA trong hệ thống<br /> của PCĐN có dòng vượt trị số dòng cho phép của máy cắt<br /> (Bảng 1). Trong đó, đặc biệt tại 02 trạm biến áp Hòa Khánh<br /> và Liên Trì, trị số dòng xung kích rất lớn (TBA Hòa Khánh<br /> tăng tới 58 kA; TBA Liên Trì 42,1 kA). Nếu dùng giải pháp<br /> thực hiện cắt các nối vòng khi vận hành, kiểm tra với ngắn<br /> mạch đầu cực các máy cắt 22 kV (cho trong Bảng 1) thì<br /> các trị số dòng xung kích đều đã giảm xuống dưới trị số<br /> dòng cắt định mức của máy cắt. Đặc tính quá độ dòng điện<br /> ngắn mạch tại TBA Hòa Khánh và TBA Liên Trì nhận<br /> được trên Bảng 1, Hình 2 và Hình 3 khi thực hiện 2 phương<br /> án cắt mạch vòng.<br /> <br /> Lê Thành Bắc, Nguyễn Văn Tấn, Trần Ngọc Thiên Nam<br /> <br /> 8<br /> <br /> trở tương đương của FCLT chính là Xc. Khi sự cố ngắn<br /> mạch xảy ra, dòng qua tụ C tăng cao, đồng thời điện áp<br /> tăng sẽ làm tiếp điểm chân không K phóng điện, máy BA<br /> chuyển sang chế độ ngắn mạch (XBA giảm nhanh) làm tổng<br /> trở ZFLC tăng. Trở kháng ZFLC của FCLT được xác định<br /> theo quan hệ:<br /> <br /> z FLC = RFLC + X FLC<br /> 2<br /> <br /> Hình 2. Dòng ngắn mạch tại thanh góp 22 kV của<br /> TBA Hòa Khánh tương ứng với các phương án có nối vòng và<br /> cắt nối vòng<br /> <br /> 2<br /> <br />  X FLC <br /> <br /> X С  X BA<br /> <br /> (1)<br /> <br /> X C - X BA<br /> <br /> Dòng ngắn mạch chu kỳ cực đại [3, 4] khi chưa lắp đặt<br /> FCLT là:<br /> I n.m =<br /> <br /> Um<br /> <br /> Um<br /> <br /> =<br /> <br /> z<br /> <br /> ( RHT + X HТ )<br /> <br /> <br /> <br /> 2<br /> <br /> Um<br /> <br /> (2)<br /> <br /> X HТ<br /> <br /> Với: Um là trị số biên độ điện áp pha của hệ thống; RHT và<br /> XHT là điện trở và điện kháng của hệ thống quy về điểm ngắn<br /> mạch (RHT

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản