Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này có những đóng góp tích cực về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật. Về mặt kinh tế, việc áp dụng mô hình này cho máy cắt cuộn kháng bù ngang sẽ đánh giá được mức chịu đựng được TRV của máy cắt trong vận hành thực tế, góp phần giảm phí bảo dưỡng và thay thế máy cắt. Về mặt kỹ thuật, giải pháp này sẽ giúp giải quyết các vấn đề lựa chọn máy cắt phù hợp, phương thức vận hành tốt nhất và giảm giá trị TRV hiệu quả.
Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 Bài Nghiên cứu Open Access Full Text Article Ảnh hưởng điện áp độ phục hồi biện pháp hạn chế cắt cuộn kháng bù ngang trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn Trần Tấn Phát1 , Võ Ngọc Điều2,* TÓM TẮT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Công ty Truyền tải điện 4, Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia, Tập đoàn Điện lực Việt Nam Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM Liên hệ Võ Ngọc Điều, Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM Email: vndieu@hcmut.edu.vn Lịch sử • Ngày nhận: 06-5-2019 • Ngày chấp nhận: 26-6-2019 • Ngày đăng: 20-8-2019 DOI : Bản quyền © ĐHQG Tp.HCM Đây báo công bố mở phát hành theo điều khoản the Creative Commons Attribution 4.0 International license Kháng bù ngang sử dụng lưới điện 500 kV dùng để điều chỉnh cân công suất phản kháng điều chỉnh điện áp nằm ngưỡng vận hành cho phép Vì vậy, việc đóng cắt kháng thường xun diễn hàng ngày Việc đóng cắt máy cắt cuộn kháng sinh thành phần độ trình đóng cắt máy cắt cuộn kháng Khi đóng cuộn kháng xuất dòng điện xung kích cắt cuộn kháng xuất điện áp độ phục hồi (Transient Recovery Voltage - TRV) hai tiếp điểm cắt máy cắt Bài báo tập trung phân tích thành phần TRV xảy cắt máy cắt tải có tính cảm với dòng điện nhỏ, cụ thể phân tích TRV xảy cắt máy cắt cuộn kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn phần mềm phân tích độ ATP/EMTP Từ trình mơ cho thấy kết đạt phù hợp với thực tế làm sở quan trọng để đưa giải pháp nhằm hạn chế TRV cho trạm 500 kV Ơ Mơn trạm 500 kV khác có cuộn kháng bù ngang Việt Nam Nghiên cứu có đóng góp tích cực mặt kinh tế lẫn kỹ thuật Về mặt kinh tế, việc áp dụng mơ hình cho máy cắt cuộn kháng bù ngang đánh giá mức chịu đựng TRV máy cắt vận hành thực tế, góp phần giảm phí bảo dưỡng thay máy cắt Về mặt kỹ thuật, giải pháp giúp giải vấn đề lựa chọn máy cắt phù hợp, phương thức vận hành tốt giảm giá trị TRV hiệu Từ khoá: Kháng bù ngang, điện áp độ phục hồi, đóng cắt tải có tính cảm, q áp đóng cắt GIỚI THIỆU Cuộn kháng bù ngang sử dụng để bù cho tác động điện dung sinh đường dây, đặc biệt để hạn chế tăng điện áp phía cuối đường dây cắt đột ngột vận hành non tải Việc đóng cắt kháng bù ngang thường xuyên phụ thuộc vào thay đổi phụ tải hệ thống Cuộn kháng bù ngang thường đưa vào vận hành mức tải thấp không tải đưa dự phòng lúc phụ tải cao Do việc đóng cắt kháng chế độ vận hành bình thường thực nhiều lần ngày Do đặc tính kỹ thuật mục đích đặc biệt kháng bù ngang, dòng điện qua kháng chủ yếu dòng cảm ứng có giá trị nhỏ Dòng điện nhỏ đáng kể (10 20 lần) so với dòng điện định mức máy cắt khí SF6 sử dụng phổ biến nay, chí nhỏ đến 200 lần so với dòng ngắn mạch máy cắt Các hoạt động đóng cắt máy cắt kháng bù ngang 128 MVar trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn thuộc hệ thống lưới điện truyền tải 500 kV Việt Nam thường xuyên xảy thay đổi phụ tải Nguyên tắc đóng cắt cuộn kháng bù ngang chế độ vận hành bình thường sau: với phụ tải thấp đóng cuộn kháng, tải tăng lên cắt cuộn kháng Các hoạt động đóng cắt cuộn kháng bù ngang dẫn đến độ điện từ số hiệu ứng học khác Tại thời điểm đóng cuộn kháng, dòng điện khởi động xuất với biên độ lớn (hay gọi dòng điện xung kích) số thời gian dài Tại thời điểm cắt cuộn kháng, gián đoạn đột ngột dòng điện cảm ứng nhỏ gây tượng điện áp Sự phản ứng hệ thống dòng cắt nguyên nhân sinh điện áp độ phục hồi (Transient recovery voltage - TRV) Các ảnh hưởng lâu dài gây nguy hại đến tiếp điểm máy cắt cuộn kháng vượt q điện áp chịu đựng xung đóng cắt máy cắt Gần lưới điện xảy số vụ trở ngại bất thường máy cắt cuộn kháng bù ngang 500 kV trạm biến áp 500 kV Sơng Mây Ơ Mơn mà điện áp độ phục hồi TRV nguyên nhân gây cố nêu Bài báo trình bày việc nghiên cứu ảnh hưởng điện áp đóng cắt máy cắt cuộn kháng bù ngang sử dụng phần mềm ATP/EMTP đặc biệt nghiên cứu giá trị TRV thực tế vận hành nhằm lựa chọn thiết bị phương thức vận hành phù Trích dẫn báo này: Tấn Phát T, Ngọc Điều V Ảnh hưởng điện áp độ phục hồi biện pháp hạn chế cắt cuộn kháng bù ngang trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn Sci Tech Dev J - Eng Tech.; 2(2):86-96 86 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 hợp làm giảm đáng kể cố tương tự xảy ra, đồng thời đưa giải pháp chọn lựa tối ưu làm giảm đáng kể giá trị TRV để làm tăng tuổi thọ máy cắt Hiện tượng độ cắt máy cắt cuộn kháng bù ngang tượng nghiên cứu trọng tâm báo PHÂN TÍCH CÁC ẢNH HƯỞNG KHI ĐĨNG CẮT KHÁNG BÙ NGANG Trong phần trình bày sơ lược ảnh hưởng độ trường hợp đóng cuộn kháng Trong trường hợp cắt cuộn kháng, tập trung phân tích chi tiết ảnh hưởng xảy cắt cuộn kháng để làm rõ tác hại điện áp độ phục hồi TRV Bài báo tập trung phân tích ảnh hưởng đóng cắt kháng bù ngang lưới điện 500 kV chế độ vận hành bình thường Việc đóng cắt điện áp cao thường gây nhiễu loạn ảnh hưởng điện thế, họa tần dòng khởi động Bảng trình bày ảnh hưởng đóng cắt loại phụ tải lưới điện cao áp Bảng 1: Các ảnh hưởng đóng cắt loại tải Loại tải Loại đóng cắt Hiện tượng độ Tải điện cảm: Máy biến áp, kháng bù ngang Cắt Đánh lửa lặp lại, q áp Đóng Dòng xung kích Cắt Đánh lửa lặp lại, q áp Đóng Q áp, q dòng tức thời Tải điện dung: Các tụ điện Hình ghi nhận số hình ảnh ảnh hưởng điện áp độ phục hồi TRV tác động lên máy cắt kháng, gây phóng điện bên tiếp điểm động máy cắt kháng K502 pha B ngăn lộ kháng bù ngang KH502 trạm 500kV Ơ Mơn Cuộn kháng bù ngang lắp đặt phía cuối đường dây nhằm mục đích giảm điện áp trường hợp non tải không tải, cách tiêu thụ công suất phản kháng tụ ký sinh đường dây sinh nhằm giữ điện áp xung quanh giá trị mong muốn Tuy nhiên việc vận hành cuộn kháng bù ngang có số ảnh hưởng đến hệ thống điện Chẳng hạn, vận hành đóng cắt cuộn kháng bù ngang tồn hai loại tượng q độ sau: • Khi đóng máy cắt cuộn kháng: xuất dòng điện xung kích lớn phát sinh từ đặc tính từ tính lõi cuộn kháng • Khi cắt máy cắt cuộn kháng: xuất điện áp độ lớn đặc tính máy cắt 87 Hình 1: Ảnh hưởng TRV gây phóng điện bên tiếp điểm phụ máy cắt PHÂN TÍCH ĐIỆN ÁP QUÁ ĐỘ PHỤC HỒI TRV VÀ HIỆN TƯỢNG QUÁ ĐIỆN ÁP PHÓNG ĐIỆN LẶP LẠI Điện áp độ phục hồi - TRV Điện áp phục hồi (Recovery Voltage - RV) máy cắt điện áp xuất hai đầu cực máy cắt xảy mở máy cắt Hình Khi mở máy cắt kháng bù ngang, thời điểm dòng điện dao động, lượng lượng nạp thành phần điện cảm điện dung cuộn kháng bù ngang trước thời điểm cắt kháng, lượng dao động điện cảm điện dung ký sinh kháng bù ngang tạo áp tạm thời hay gọi điện áp độ phục hồi (Transient Recovry Voltage - TRV) Điện áp độ phục hồi xuất với biên độ tần số dao động lớn thường pha cắt bị ảnh hưởng điện áp TRV nặng nề Hình mơ tả điện áp TRV xuất pha cắt (pha A) máy cắt kháng bù ngang 500 kV - 128 MVar trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn, điện áp TRV tăng lên khoảng 2.5 pu tương ứng với điện áp định mức máy cắt 550 kV điện áp TRV 1386 kV Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(2):86- 96 • Hình 4b: dạng sóng dao động q áp phóng điện lặp lại • Hình 4c: dạng sóng dao động q áp • Hình 4d: TRV vượt q cường độ điện mơi máy cắt, phóng điện lặp lại diễn Hình 2: Điện áp độ phục hồi TRV xảy 02 tiếp điểm máy cắt Hình 4: Mơ tả q trình cắt thành cơng khơng thành cơng máy cắt Hình 3: Kết mơ điện áp độ phục hồi TRV xảy cắt kháng bù ngang 500 kV – 128 Mvar trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn trường hợp đường dây non tải Hiện tượng điện áp phóng điện lặp lại Đỉnh TRV với đỉnh điện áp dòng điện ngắt mạch cộng với đỉnh điện áp phía nguồn Nếu máy cắt có đủ cường độ điện mơi, khơng đánh lửa lặp lại thời điểm hồ quang dập tắt thành công Nhưng thời điểm tiếp điểm cắt vừa mở khoảng hở tiếp điểm cắt chưa đủ độ bền điện môi để chịu điện áp xuất tiếp điểm cắt, xảy đánh lửa lại Khi xảy đánh lửa lại, điện áp phía tải nhanh chóng có xu hướng quay điện áp phía nguồn tạo mức, hay nói cách khác điện áp phóng điện lặp lại Điện áp (tại thời điểm phóng điện lặp lại) tạo điện áp độ đặt lên cuộn kháng Thời gian trước sóng thay đổi từ micro giây đến vài micro giây phân bố khơng cuộn dây kháng Hình trình bày số hình ảnh minh họa cho trình phóng điện lặp lại diễn bên máy cắt • Hình 4a : dạng sóng TRV diễn thời điểm cắt máy cắt kháng bù ngang PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM ATP/EMTP Mơ hình mô xây dựng dựa sơ đồ lưới điện truyền tải Việt Nam năm 2015 Mục đích lựa chọn xây dựng mơ hình mơ theo giai đoạn nhằm khảo sát lại trạng xảy trở ngại bất thường máy cắt kháng bù ngang 500 kV – 128 Mvar trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn Các kết mơ phần mềm ATP việc phân tích ảnh hưởng độ xảy đóng cắt cuộn kháng bù ngang thực chế độ vận hành bình thường Bài báo tập trung phân tích đóng cắt máy cắt kháng bù ngang KH502 - 128 MVar đặt trạm biến áp 500 kV Ô Môn thuộc ngăn lộ đường dây 500 kV Nhà Bè - Ơ Mơn có chiều dài 152,83 km Trong mơ hình mơ nguồn cấp từ trạm Nhà Bè trạm Ơ Mơn, trào lưu cơng suất chế độ vận hành bình thường đường dây 500 kV Nhà Bè - Ơ Mơn Điện áp đầu nguồn điện áp trạm Nhà Bè, điện áp cuối nguồn điện áp trạm Ơ Mơn Đường dây mơ hình mơ có chiều dài thực tế 152,83 km, thuộc loại đường dây có chiều dài trung bình mơ hình mạch π tương đương sử dụng mô cho loại đường dây Đường dây thực tế Hình mơ hình hóa ATP Hình Phụ tải mơ hình mơ đại diện cho phụ tải khu vực Miền Tây Nam Bộ cung cấp từ lưới điện 500 kV Bắc - Nam cho phân bố phụ tải 88 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 15 + 6,6 (ms), Pha C: 15 + 3,3 (ms) Theo kết mô phỏng, d ao động điện áp pha cắt máy cắt kháng góc cắt 00 đường dây khơng tải biểu diễn Hình trường hợp dao động điện áp pha A biểu diễn Hình Hình 5: Ngăn lộ kháng bù ngang 500 kV – 128 Mvar TBA 500 kV Ô Mơn Hình 7: TRV – trường hợp cắt góc cắt 00 Hình 6: Sơ đồ mơ đóng cắt kháng bù ngang đường dây 500 kV Nhà Bè – Ơ Mơn phần mềm ATP thơng qua 02 máy biến áp đặt trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn Do q áp phía cuối đường dây xảy trường hợp non tải không tải nên mô thông số phụ tải 03 pha phải cài đặt cho phù hợp Các khối chức Hình bao gồm: • SOURCE: Khối nguồn Hình 8: Dao động điện áp pha A cắt máy cắt kháng góc cắt 00 Tại góc cắt 900 : Máy cắt 03 pha độc lập CB_3 cắt thời điểm 20 ms với thời gian 03 pha sau: Pha A: 20 (ms), Pha B: 20 + 6,6 (ms), Pha C: 20 + 3,3 (ms) Từ kết mô phỏng, d ao động điện áp pha cắt máy cắt kháng góc cắt 00 đường dây không tải biểu diễn Hình trường hợp dao động điện áp pha A biểu diễn Hình 10 • LCC: Mơ hình đường dây trung bình • CB_1, CB_2, CB_3: Máy cắt 03 pha rời • Shunt_React: Kháng bù ngang • Neutra_react: Kháng trung tính • Neutral_Res: Điện trở trung tính • LOAD: Tải • VS, VR, I : Đầu dò để đo điện áp, dòng điện Hình 9: TRV – trường hợp cắt góc cắt 900 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CẮT MÁY CẮT KHÁNG BÙ NGANG Trường hợp đường dây khơng tải Tại góc cắt 00 : Máy cắt 03 pha độc lập CB_3 cắt thời điểm 15 ms với thời gian 03 pha sau: Pha A: 15 (ms), Pha B: 89 Qua kết mô cắt máy cắt kháng bù ngang trường hợp đường dây không tải góc cắt 00 900 ta có nhận xét sau: • Giá trị đỉnh TRV (peak value): khơng đổi (990 kV) Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 Tại góc cắt 900 : Hình 10: Dao động điện áp pha A cắt máy cắt kháng góc cắt 900 Máy cắt 03 pha rời CB_3 cắt thời điể m 20 ms với thời gian 03 pha sau: Pha A: 20 (ms), Pha B: 20 + 6,6 (ms), Pha C: 20 + 3,3 (ms) Kết mô d ao động điện áp pha cắt máy cắt kháng góc cắt 900 đường dây non tải biểu diễn Hình 13 trường hợp dao động điện áp pha A biểu diễn Hình 14 • Xảy phóng điện lặp lại (reignition): xảy nhiều cắt góc 900 (Hình 9) Như nên chọn lựa thời điểm cắt tối ưu góc cắt 00 nhằm hạn chế xảy điện áp phóng điện lặp lại Hình 13: TRV – trường hợp cắt góc cắt 900 Trường hợp đường dây non tải Thông số phụ tải thể Hình 11 Hình 14: Dao động điện áp pha A cắt máy cắt kháng góc cắt 900 Hình 11: Thơng số phụ tải dòng điện 03 pha tải Tại góc cắt 00 : Máy cắt 03 pha độc lập CB_3 cắt thời điểm 15 ms với thời gian 03 pha sau: Pha A: 15 (ms), Pha B: 15 + 6,6 (ms), Pha C: 15 + 3,3 (ms) Theo kết mô d ao động điện áp pha cắt máy cắt kháng góc cắt 00 đường dây non tải biểu diễn Hình 12 Hình 12: TRV – trường hợp cắt góc cắt 00 Kết mô cho giá trị TRV xảy máy cắt CB_3 trường hợp xem xét cho Bảng Bảng 2: Bảng liệt kê giá trị TRV Tại góc cắt 00 Tại góc cắt 900 Đường dây không tải 990 (kV) 990 (kV) Đường dây non tải 1386 (kV) 1386 (kV) Điện áp độ phục hồi TRV xảy cắt kháng bù ngang hai trường hợp không tải non tải có giá trị lớn, xuất lớn trường hợp non tải 1386 kV, lớn gấp 2,52 lần điện áp định mức máy cắt với Ur = 550 kV Điện áp độ phục hồi TRV có biên độ lớn xảy pha cắt (pha A) dao động với biên độ lớn khoảng hàng chục kHz Thời gian diễn trình dao động khoảng vài trăm micro giây (µ s) Qua kết mơ tương ứng với sơ đồ vận hành thực tế chế độ non tải ta thấy giá trị TRV có biên độ 90 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 gấp 2,5 lần điện áp định mức máy cắt Với kết mô cần phải xem lại liệu máy cắt vận hành thực tế lưới có khả chịu giá trị TRV khơng, phải xem xét cụ thể tiêu chuẩn TRV dành riêng cho máy cắt kháng Nếu máy cắt thực tế khơng có khả chịu đựng giá trị TRV cần phải đưa giải pháp cụ thể để hạn chế ảnh hưởng TRV đến mức thấp Các vấn đề đặt giải cụ thể phần nói giải pháp hạn chế TRV THẢO LUẬN VÀ CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ TRV Các tiêu chuẩn quy định giá trị TRV cho máy cắt kháng bù ngang Tiêu chuẩn quy định giá trị TRV cho máy cắt dùng cắt tải có tính cảm Trong năm gần đây, nhu cầu thử nghiệm chức đóng cắt dòng tải cảm ứng tăng đáng kể nhiều cuộn kháng bù ngang lắp đặt vận hành lưới truyền tải Song song với điều này, loạt thay đổi tiêu chuẩn máy cắt để phù hợp với nhu cầu đóng cắt dòng điện cảm đời, tiêu chuẩn IEC 62271-110 trở nên hiệu áp dụng phổ biến Nhiệm vụ đóng cắt tải cảm tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn IEC IEC 62271-110 Phiên (IEC 62271-110 - Edition 4.0 2017-10) xác định hai yêu cầu kiểm tra cho máy cắt cao áp bao gồm đóng cắt động điện áp cao đóng cắt cuộn kháng bù ngang Tiêu chuẩn áp dụng cho máy cắt AC thiết kế để lắp đặt nhà trời hoạt động tần số 50 Hz 60 Hz hệ thống có điện áp 1000V áp dụng cho đóng cắt dòng điện cảm ứng Tiêu chuẩn áp dụng cho máy cắt (bao gồm máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 62271-100) sử dụng để đóng cắt dòng điện động cao áp dòng điện kháng bù ngang công tắc tơ cao áp sử dụng để đóng cắt dòng điện động cao áp quy định tiêu chuẩn IEC 62271-106 Đối với cuộn kháng bù ngang vận hành lưới điện truyền tải 500 kV Việt Nam thường có dòng định mức qua kháng nhỏ, khoảng 200 A đến 400 A Trong máy cắt 500 kV dùng cho đóng cắt kháng có dòng định mức lớn, thơng thường từ 3000 A đến 4000 A với dòng điện ngắn mạch đến 65 kA Điện áp TRV chịu đựng dành cho máy cắt quy định theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 Tiêu chuẩn quy định kiểu thử nghiệm ngắn mạch chế độ dòng ngắn mạch định mức khác 10%, 30%, 60%, 100% cố ngắn mạch đường 91 dây pha để tìm giá trị TRV chịu đựng máy cắt Riêng máy cắt dùng để vận hành đóng cắt cuộn kháng bù ngang ứng dụng đặc biệt dòng qua cuộn kháng có tính cảm nhỏ, thường từ 200 - 400 A Việc đóng cắt cuộn kháng đặc tính khó, cắt với dòng điện nhỏ gây điện áp độ lớn xuất tiếp điểm cắt máy cắt Tiêu chuẩn IEC 62271-100 dùng riêng cho máy cắt không quy định riêng cho trường hợp Vì IEC đưa tiêu chuẩn riêng cho đóng cắt cuộn kháng với dòng điện nhỏ tiêu chuẩn IEC 62271-110 Giá trị TRV máy cắt thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 Máy cắt cuộn kháng bù ngang K502 dùng để đóng cắt cuộn kháng bù ngang 500 kV - 128 MVar đặt ngăn lộ đường dây 500 kV 562-572 trạm Ơ Mơn, thuộc đường dây 500 kV Nhà Bè - Ơ Mơn Đây máy cắt 500 kV hiệu AREVA, sản xuất thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 Thông số báo cáo thử nghiệm máy cắt hiệu AREVA kiểu GL317 cho Bảng Bảng 3: Thông số TRV máy cắt hiệu AREVA kiểu GL317 theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 Điện áp định mức Ur (kV) Kiểu thí nghiệm Giá trị đỉnh TRV Uc (kV) 550 Ngắn mạch 817 Dựa vào bảng báo cáo, giá trị TRV định mức máy cắt thí nghiệm cố ngắn mạch 817 kV Nghĩa theo tiêu chuẩn thí nghiệm điều kiện vận hành xảy cố tìm giá trị chịu đựng TRV định mức máy cắt Tiêu chuẩn không quy định máy cắt hoạt động điều kiện vận hành bình thường (đóng cắt cuộn kháng bù ngang với dòng tải nhỏ) giá trị TRV chịu đựng Giá trị TRV máy cắt thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 Bảng liệt kê giá trị TRV chịu đựng máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 với điện áp định mức từ 100 kV đến 1200 kV dành cho cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất trực tiếp Bảng liệt kê giá trị TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-110:2017 trình bày chi tiết Bảng Giá trị uc bảng tính sau: √ (1) × k pp × 1.9 uc = Ur Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 Bảng 4: Bảng liệt kê giá trị TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 máy cắt Điện áp định mức Ur (kV) Kiểu thí nghiệm Giá trị đỉnh TRV Uc (kV) 550 Cắt kháng bù ngang với trung tính nối đất trực tiếp 853 Bảng 5: Bảng liệt kê giá trị TRV máy cắt k pp hệ số giải tỏa cực máy cắt cắt Thí nghiệm theo tiêu chuẩn k pp = Th ay giá trị vào (1), ta : √ uc = 550 × × 1.9 = 853(kV ) (2) Kết (2) cho thấy dùng máy cắt để cắt cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất trực tiếp thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 điện áp độ phục hồi xuất pha cắt có biên độ 853 kV Như máy cắt sử dụng để đóng cắt cuộn kháng bù ngang với dòng điện nhỏ, trước đưa vào sử dụng phải thí nghiệm giá trị TRV đạt theo tiêu chuẩn IEC 62271-110, nghĩa giá trị TRV thí nghiệm máy cắt phải lớn 853 kV Giá trị TRV máy cắt theo vận hành thực tế Sơ đồ vận hành theo khảo sát thực tế cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng qua cuộn kháng trung tính điện trở trung tính Theo kết mô B ảng 2, trường hợp máy cắt cắt cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng qua cuộn kháng trung tính giá trị TRV lớn xảy lúc cắt máy cắt góc cắt 900 đường dây non tải thể Hình 15 Hình 15: Giá trị TRV pha A cắt máy cắt kháng góc cắt 900 đường dây non tải Bảng tổng hợp giá trị TRV chịu đựng máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 62271-110, IEC 62271-100 theo sơ đồ vận hành thực tế Bảng Các kiểu thí nghiệm TRV Giá trị TRV (kV) Trường hợp thí nghiệm IEC 62271-100 817 Chỉ thí nghiệm ngắn mạch IEC 62271-110 853 Trung tính kháng nối đất trực tiếp Theo sơ đồ vận hành thực tế 1386 Trung tính kháng – nối đất thơng qua kháng trung tính Dựa vào kết liệt kê Bảng ta nhận thấy máy cắt K502 thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 có giá trị TRV chịu đựng (817 kV) nhỏ so với giá trị TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 (853 kV) theo vận hành với sơ đồ thực tế (1386 kV) Tuy nhiên giá trị TRV thí nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 thích hợp cho trường hợp cắt ngắn mạch với dòng điện lớn, vận hành đóng cắt kháng bình thường với dòng điện nhỏ máy cắt khơng có quy định Giá trị TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 thường nhỏ tiêu chuẩn IEC 62271-110 (phiên 2017) dùng cho cắt tải có tính cảm với dòng điện nhỏ Vì máy cắt dùng để đóng cắt kháng trước đưa vào vận hành phải kiểm tra thử nghiệm theo hai tiêu chuẩn Nếu tính tốn giá trị TRV chịu đựng máy cắt dựa theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 giá trị TRV (853 kV) thấp giá trị mô theo sơ đồ vận hành thực tế (1386 kV) Như vậy, sơ đồ vận hành cuộn kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng qua cuộn kháng trung tính có giá trị TRV lớn, lớn khả chịu đựng TRV máy cắt vận hành Đây ngun nhân gây phóng điện bên tiếp điểm động máy cắt cuộn kháng K502 pha B ngăn lộ cuộn kháng bù ngang KH502 trạm 500 kV Ơ Mơn Để giải vấn đề phần trình bày giải pháp nhằm hạn chế giá trị TRV mức thấp đưa giải pháp vận hành tốt đóng cắt máy cắt cuộn kháng bù ngang Các giải pháp hạn chế TRV Lắp đặt chống sét van Theo sơ đồ vận hành thực tế ngăn kháng bù ngang 128 Mvar trạm biến áp 500 kV Ơ Mơn có lắp đặt chống sét van 03 pha rời hiệu AREVA kiểu PS2B 444 Z 468, đặt máy cắt K5 02 kháng bù ngang KH502 Hình 16 92 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 Bảng 6: Bảng tổng hợp giá trị TRV trước sau lắp đặt chống sét van Hình 16: Vị trí lắp đặt chống sét van Vận dụng mơ hình chống sét van thực tế để đưa vào mơ hình mơ đề tài Hình 17 nhằm đánh giá hiệu hạn chế TRV chống sét Trường hợp mơ TRV góc cắt 900 (kV) Khơng có chống sét van 1386 Có chống sét van 818 xảy tượng đếm sét pha tăng lên, hai pha lại không thay đổi Sau áp dụng giải pháp lắp đặt chống sét van giá trị biên độ đỉnh TRV giảm đáng kể giá trị cho phép chịu đựng TRV máy cắt (818 kV < 853 kV) Tuy nhiên giá trị TRV lớn Lắp dao cách ly nối đất trung tính kháng bù ngang Dựa vào kết phân tích Bảng giá trị TRV trường hợp kháng bù ngang có trung tính nối đất trực tiếp thấp trường hợp kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng qua kháng trung tính Như mục đích lắp đặt dao cách ly (DCL-2) nhằm thay đổi đấu nối phía trung tính kháng bù ngang sang đấu nối trực tiếp xuống đất theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 Vị trí lắp đặt thể hiệ n Hình 19 mơ hình mơ ATP Hình 20 Hình 17: Mơ hình mơ giải pháp lắp đặt chống sét van phần mềm ATP Kết mô TRV sau áp dụng giải pháp lắp đặt chống sét van Hình 18 tổng hợp giá trị TRV trước sau lắp đặt chống sét van cho Bảng Hình 18: Giá trị TRV dao động điện áp pha A cắt máy cắt kháng góc cắt 900 lắp đặt chống sét van Dựa vào kết mô ta thấy TRV xuất pha A cắt máy cắt 03 pha độc lập nên chống sét van pha A làm việc điện áp TRV đạt mức điện áp làm việc chống sét van Điều dễ nhận vận hành cắt máy cắt cuộn kháng bù ngang 93 Hình 19: Lắp đặt dao cách ly (DCL-2) nối đất trung tính kháng bù ngang Kết mô TRV sau áp dụng giải pháp lắp đặt chống sét van kết hợp lắp dao cách ly nối đất trung tính kháng bù ngang Hình 21 Bảng tổng hợp giá trị TRV trước sau áp dụng giải pháp hạn chế biên độ điện áp phục hồi TRV Sau áp dụng giải pháp lắp đặt dao cách ly để thay đổi phương thức vận hành phía trung tính cuộn Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 Những đóng góp nghiên cứu vào hệ thống điện Miền Nam - Việt Nam Về mặt kinh tế Hình 20: Mơ hình mơ giải pháp lắp đặt chống sét van kết hợp dao cách ly phần mềm ATP Đối với máy cắt cuộn kháng bù ngang vận hành lưới khơng thí nghiệm giá trị chịu đựng TRV theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 dành cho phụ tải có tính cảm với dòng điện nhỏ Cụ thể với máy cắt cuộn kháng bù ngang việc áp dụng mơ hình đánh giá mức độ chịu đựng TRV máy cắt sơ đồ vận hành thực tế, góp phần giảm chi phí bảo trì bảo dưỡng thay máy cắt Về mặt kỹ thuật Hình 21: Giá trị TRV dao động điện áp pha A cắt máy cắt kháng góc cắt 900 lắp đặt chống sét van kết hợp dao cách ly nối đất trung tính kháng bù ngang Bảng 7: Bảng so sánh giá trị TRV trước sau áp dụng giải pháp Trường hợp mơ TRV góc cắt 900 (kV) Khơng có chống sét van 1386 Có chống sét van 818 Chống sét van + dao cách ly nối đất trung tính kháng bù ngang 800 kháng bù ngang 500 kV - 128 MVar thay đổi từ kháng bù ngang có trung tính nối đất thơng qua kháng trung tính → kháng bù ngang có trung tính nối đất trực tiếp, theo Bảng giá trị TRV giảm mức cho phép chịu đựng máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 62271-110 (800 kV < 853 kV) Qua phân tích kết mơ nêu cho thấy giải pháp lắp đặt chống sét van kết hợp với lắp dao cách ly nối đất trực tiếp trung tính cuộn kháng bù ngang giải pháp hiệu quả, làm giảm đáng kể giá trị điện áp độ phục hồi TRV xảy tiếp điểm cắt máy cắt cắt cuộn kháng bù ngang, làm tăng tuổi thọ vận hành máy cắt góp phần trì ổn định hệ thống điện Lựa chọn máy cắt phù hợp, chịu đựng giá trị TRV cắt cuộn kháng bù ngang phương thức đấu nối vận hành thực tế Lựa chọn phương thức vận hành tốt nhằm giảm giá trị TRV mức thấp để phù hợp mức chịu đựng máy cắt vận hành cách tính tốn mơ trường hợp kháng có trung tính nối đất trực tiếp nối đất thơng qua cuộn kháng trung tính Đưa giải pháp tốt nhằm làm giảm đáng kể giá trị TRV để làm tăng tuổi thọ máy cắt góp phần làm ổn định hệ thống điện KẾT LUẬN Bài báo phân tích ảnh hưởng điện áp độ phục hồi TRV xảy cắt máy cắt cuộn kháng bù ngang 500 kV – 128 MVar dựa vào việc xây dựng mơ hình mơ theo sơ đồ vận hành thực tế phần mềm phân tích độ ATP/EMTP Qua đánh giá khả chịu đựng TRV máy cắt đề giải pháp tốt nhằm hạn chế ảnh hưởng TRV lên máy cắt Kết tính tốn mơ cho thấy hiệu mang lại giải pháp làm giảm đáng kể giá trị TRV giá trị cho phép chịu đựng máy cắt phù hợp với tiêu chuẩn kiểm tra khả chịu đựng TRV dành cho máy cắt cuộn kháng bù ngang áp dụng giới Do đó, kết đạt nghiên cứu làm tảng cho việc phát triển giải pháp hạn chế TRV cho trạm biến áp có cuộn kháng bù ng ang Việt Nam DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ATP: Alternative Transient Program ( Chương trình độ thay thế) CB: Circuit breaker (Máy cắt điện) EMTP: Electromagnetic Transients Program (Chương trình độ điện từ) IEC: International Electrotechnical Commission (Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế) 94 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):86- 96 TRV: Transient recovery voltage (Điện áp độ phục hồi) RV: Recovery voltage (Điện áp phục hồi) DCL: Dao cách ly KH502: Cuộn kháng mã số 502 XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Nhóm tác giả xin cam đoan khơng có xung đột lợi ích cơng bố báo ĐÓNG GÓP CỦA TÁC GIẢ Trần Tấn Phát tham gia vào việc đưa ý tưởng, thu thập liệu, tính tốn, viết thảo Võ Ngọc Điều đóng góp định hướng nghiên cứu chỉnh sửa viết 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO Uglešić I, Hutter S, Krepela M, Filipović-Grčić B, Jakl F Transients Due to Switching of 400 kV Shunt Reactor IEEE Guide For The Application of Shunt Reactor Switching Std C37015-2017 (Revision of IEEE Std C37015-2009); Grid Solution SAS, GE and Alstom joint venture Damages on main contact of Circuit breaker switching shunt reactor Wong SM, Snider LA, Lo EWC Overvoltages and reignition behavior of vacuum circuit breaker In: International Conference on Power Systems Transients; Tập đoàn điện lực Việt Nam, Tổng công ty truyền tải điện quốc gia Sơ đồ lưới điện truyền tải Việt Nam năm 2015 IEC 62271-110, High voltage switchgear and controlgear – Part 110: Inductive load switching IEC 62271-100, High voltage switchgear and controlgear – Part 100: Alternating current circuitbreakers Data sheets for circuit breaker, type GL 317D, Areva Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 2(2):86- 96 Research Article Open Access Full Text Article Effects of transient recovery voltage and degradation solutions when opening shunt reactor at 500 kV O Mon substation Tran Tan Phat1 , Vo Ngoc Dieu2,* ABSTRACT Use your smartphone to scan this QR code and download this article In 500 kV power systems, shunt reactors are usually used to control the reactive power balance and regulate the operating voltage within the permissible limits Therefore, shunt reactors may be frequently switched daily Using circuit breakers to switch shunt reactors will produce transient components during this period When a shunt reactor is switched on, the inrush current will appear and when the shunt reactor is switched off, the transient recovery voltage (TRV) will occur between two terminal contacts in the circuit breaker This paper will focus on analyzing TRV components that occur when opening the circuit breaker to interrupt inductive loads with small currents, namely the analysis of TRV that occurs when opening the circuit breaker of the shunt reactor 500 kV - 128 MVar at 500 kV O Mon substation by using ATP/EMTP transient analysis software The simulation has indicated that the obtained results are suitable to the practical case and they are can be used a basis for a suggestion of solutions to reduce the TRV for other 500 kV substations with shunt reactors in Vietnam This study also has significant technical and economic contributions In the economy, the application of this model for shunt reactor circuit breakers will provide an evaluation of their TRV standing level in the practical operation, leading to reducing the maintenance and replacement costs of circuit breakers In the technique, this solution will help to solve the problems of selecting appropriate circuit breakers, the best operation procedure, and effective reduction of TRV Key words: Shunt reactor, Transient Recovery Voltage, Inductor load switching, switching overvoltage Power Transmission Company 4, National Power Transmission Copration, Electrcity of Vietnam Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM Correspondence Vo Ngoc Dieu, Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM Email: vndieu@hcmut.edu.vn History • Received: 06-5-2019 • Accepted: 26-6-2019 • Published: 28-8-2019 DOI : Copyright © VNU-HCM Press This is an openaccess article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license Cite this article : Tan Phat T, Ngoc Dieu V Effects of transient recovery voltage and degradation solutions when opening shunt reactor at 500 kV O Mon substation Sci Tech Dev J – Engineering and Technology; 2(2):86-96 96 ... xảy trở ngại bất thường máy cắt kháng bù ngang 500 kV – 128 Mvar trạm biến áp 500 kV Ô Môn Các kết mô phần mềm ATP việc phân tích ảnh hưởng độ xảy đóng cắt cuộn kháng bù ngang thực chế độ vận... hình ảnh ảnh hưởng điện áp độ phục hồi TRV tác động lên máy cắt kháng, gây phóng điện bên tiếp điểm động máy cắt kháng K502 pha B ngăn lộ kháng bù ngang KH502 trạm 50 0kV Ơ Mơn Cuộn kháng bù ngang. .. TƯỢNG QUÁ ĐIỆN ÁP PHÓNG ĐIỆN LẶP LẠI Điện áp độ phục hồi - TRV Điện áp phục hồi (Recovery Voltage - RV) máy cắt điện áp xuất hai đầu cực máy cắt xảy mở máy cắt Hình Khi mở máy cắt kháng bù ngang,