Phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ của lưới điện phân phối phía bắc quảng nam luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện

Phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối tại Quảng Nam trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện.

• Tác giả: Nguyễn Anh Lộc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hồng Việt Phương
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Ảnh Hưởng Của Nguồn Điện Phân Tán Đến Hệ Thống Bảo Vệ Lưới Điện Phân Phối Quảng Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Mục tiêu của luận văn
• 1.5. Bố cục đề tài
• 2. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẤU NỐI VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM
• 2.1. Tổng quan về lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam
• 2.2. Các nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam
• 2.2.1. Một số khái niệm về nguồn điện phân tán
• 2.2.2. Nhà máy thủy điện nhỏ
• 2.2.3. Hệ thống điện năng lượng mặt trời
• 3. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM
• 3.1. Mô hình tính toán ngắn mạch dùng phần mềm Etap
• 3.2. Giới thiệu về ngắn mạch
• 3.3. Tổng quan về Etap
• 3.4. Phương pháp tính ngắn mạch của Etap
• 3.5. Hệ thống bảo vệ trên lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam
• 3.5.1. Rơle bảo vệ quá dòng
• 3.5.2. Máy cắt tự động đóng lại (Recloser)
• 4. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN HỆ THỐNG BẢO VỆ CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM
• 4.1. Ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ của lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam
• 4.1.1. Dòng điện sự cố từ các nguồn điện phân tán
• 4.1.2. Sự gia tăng của các dòng điện trong các chế độ ngắn mạch
• 4.1.3. Tác động đến hoạt động của rơle bảo vệ quá dòng
• 4.1.4. Tác động đến sự vận hành của tự động đóng lại (recloser)
• 4.1.5. Sự phối hợp giữa thiết bị tự động đóng lại (recloser) và cầu chì
• 4.1.6. Đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ của lưới điện phân phối khu vực Đại Lộc - Duy Xuyên – Nông Sơn (xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc)
• 4.1.7. Tổng quan lưới điện phân phối khu vực Đại Lộc – Duy Xuyên – Nông Sơn (xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc)
• 4.1.8. Hệ thống bảo vệ trang bị cho xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc
• 4.1.9. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của các thiết bị tự động đóng lại (recloser) trước và sau khi có nguồn phân tán. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của recloser, cầu chì trước và sau khi có nguồn phân tán
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến lưới điện phân phối

Trong những năm gần đây, tỉnh Quảng Nam đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của nguồn điện phân tán. Sự gia tăng này không chỉ mang lại lợi ích về năng lượng mà còn đặt ra nhiều thách thức cho hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối. Việc phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến lưới điện là cần thiết để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho hệ thống điện.

1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam

Lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam bao gồm nhiều trạm biến áp và đường dây điện, có nhiệm vụ cung cấp điện cho các khu vực dân cư và công nghiệp. Đặc điểm của lưới điện này là sự kết nối giữa các trạm biến áp 110kV và các nguồn điện phân tán như thủy điện và điện mặt trời.

1.2. Lợi ích và thách thức từ nguồn điện phân tán

Nguồn điện phân tán mang lại nhiều lợi ích như giảm tải cho lưới điện chính và tăng cường độ tin cậy cung cấp điện. Tuy nhiên, nó cũng gây ra thách thức về việc quản lý dòng điện và bảo vệ lưới điện, đặc biệt là trong các tình huống ngắn mạch.

II. Vấn đề và thách thức trong hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối

Sự gia tăng của nguồn điện phân tán đã tạo ra nhiều vấn đề cho hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối. Các rơle bảo vệ có thể không hoạt động chính xác do sự thay đổi trong dòng điện ngắn mạch. Điều này dẫn đến nguy cơ mất điện và giảm độ tin cậy của hệ thống.

2.1. Tác động của dòng điện ngắn mạch từ nguồn điện phân tán

Khi có nguồn điện phân tán, dòng điện ngắn mạch có thể tăng lên, gây khó khăn cho việc xác định và xử lý sự cố. Điều này có thể dẫn đến việc rơle bảo vệ không hoạt động đúng cách, làm giảm tính chọn lọc của hệ thống.

2.2. Sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ

Sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ như rơle quá dòng và cầu chì trở nên phức tạp hơn khi có nguồn điện phân tán. Việc này đòi hỏi phải điều chỉnh các thông số bảo vệ để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.

III. Phương pháp phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán

Để đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối, cần áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại. Sử dụng phần mềm Etap để mô phỏng và phân tích các kịch bản khác nhau là một trong những giải pháp khả thi.

3.1. Sử dụng phần mềm Etap trong phân tích

Phần mềm Etap cho phép mô phỏng các tình huống ngắn mạch và đánh giá hiệu suất của hệ thống bảo vệ. Việc này giúp xác định các điểm yếu trong hệ thống và đề xuất các biện pháp khắc phục.

3.2. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp bảo vệ

Sau khi thực hiện phân tích, cần đánh giá hiệu quả của các giải pháp bảo vệ đã được đề xuất. Điều này bao gồm việc kiểm tra sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ và đảm bảo rằng chúng hoạt động đúng trong các tình huống khác nhau.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số bảo vệ là cần thiết để đảm bảo tính ổn định của hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối. Các ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu này có thể giúp cải thiện độ tin cậy của lưới điện tại Quảng Nam.

4.1. Kết quả từ mô phỏng và thực nghiệm

Mô phỏng và thực nghiệm cho thấy rằng việc điều chỉnh thông số bảo vệ có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống. Các số liệu thu được từ phần mềm Etap đã chứng minh tính khả thi của các giải pháp đề xuất.

4.2. Đề xuất giải pháp cải thiện hệ thống bảo vệ

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp cải thiện hệ thống bảo vệ đã được đề xuất. Những giải pháp này bao gồm việc nâng cấp thiết bị bảo vệ và điều chỉnh các thông số để phù hợp với tình hình thực tế.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu về nguồn điện phân tán

Nghiên cứu về ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối là rất quan trọng. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp cải thiện độ tin cậy của lưới điện mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển bền vững trong ngành điện.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng nguồn điện phân tán có ảnh hưởng lớn đến hệ thống bảo vệ. Việc điều chỉnh các thông số bảo vệ là cần thiết để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho lưới điện.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các công nghệ mới trong bảo vệ lưới điện. Việc áp dụng công nghệ thông tin và tự động hóa sẽ giúp nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành lưới điện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, tỉnh Quảng Nam chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các nguồn điện phân tán (Distributed Generation - DG), với tốc độ tăng trưởng nhanh và chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu nguồn điện địa phương. Việc phát triển nguồn điện phân tán mang lại nhiều lợi ích như tăng cường khả năng cung cấp điện, giảm tổn thất truyền tải và thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, sự gia tăng này cũng đặt ra nhiều thách thức đối với hệ thống lưới điện phân phối, đặc biệt là ảnh hưởng đến hệ thống bảo vệ, như rơle bảo vệ quá dòng và thiết bị tự động đóng lại (recloser).

Luận văn tập trung phân tích ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ của lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam, với phạm vi nghiên cứu chủ yếu tại xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc. Mục tiêu chính là đánh giá sự thay đổi dòng điện ngắn mạch, sự phối hợp bảo vệ và đề xuất các giải pháp điều chỉnh thông số bảo vệ nhằm đảm bảo hệ thống vận hành tin cậy, chọn lọc và ổn định. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Etap của hãng OTI để mô phỏng và tính toán các kịch bản trước và sau khi có nguồn điện phân tán đấu nối.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu sự cố mất điện diện rộng và thời gian mất điện, đồng thời hỗ trợ phát triển bền vững các nguồn điện phân tán tại địa phương. Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện công tác vận hành và quản lý kỹ thuật lưới điện phân phối trong bối cảnh chuyển đổi năng lượng hiện nay.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết ngắn mạch điện: Phân loại các dạng ngắn mạch (3 pha, 2 pha, 1 pha chạm đất, 2 pha chạm đất) và phương pháp tính dòng ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909, IEC 61363. Dòng ngắn mạch được tính bằng cách thay thế hệ thống bằng nguồn và tổng trở tương đương tại điểm sự cố.

• Mô hình phối hợp bảo vệ quá dòng: Bao gồm bảo vệ quá dòng có thời gian (dòng cực đại có thời gian) và bảo vệ quá dòng cắt nhanh. Nguyên tắc phối hợp thời gian bảo vệ nhằm đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai và giảm thiểu vùng mất điện.

• Nguyên lý hoạt động của thiết bị tự động đóng lại (Recloser): Recloser có chức năng cắt và tự động đóng lại nhiều lần nhằm xử lý sự cố thoáng qua, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Chu trình vận hành và đặc tính thời gian tác động của recloser được mô tả chi tiết.

• Đặc tính và vai trò của cầu chì bảo vệ: Cầu chì bảo vệ các nhánh rẽ phụ tải, hoạt động dựa trên nguyên lý tự chảy khi dòng điện vượt quá giới hạn. Đặc tính ampe-giây của cầu chì loại K và T được phân tích để phối hợp với recloser.

Các khái niệm chính bao gồm: nguồn điện phân tán, dòng ngắn mạch, rơle bảo vệ quá dòng, recloser, cầu chì, phối hợp bảo vệ, đặc tính thời gian bảo vệ.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu kỹ thuật lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam, đặc biệt là xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc; thông số thiết bị bảo vệ, recloser và cầu chì; dữ liệu vận hành thực tế và các kịch bản sự cố.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm Etap của hãng OTI để mô phỏng mô hình lưới điện, tính toán dòng ngắn mạch và phân tích phối hợp bảo vệ trước và sau khi có nguồn điện phân tán đấu nối. Các kịch bản được xây dựng nhằm đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến dòng sự cố, thời gian tác động của rơle và recloser, cũng như sự phối hợp với cầu chì.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình lưới điện phân phối khu vực Đại Lộc – Duy Xuyên – Nông Sơn với các thiết bị bảo vệ thực tế được trang bị trên xuất tuyến 371/ Đại Lộc. Việc lựa chọn khu vực này dựa trên đặc điểm có nhiều nguồn điện phân tán như thủy điện nhỏ và điện mặt trời mái nhà.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2022, bao gồm thu thập số liệu, mô phỏng, phân tích và đề xuất giải pháp.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết kỹ thuật điện, mô hình hóa bằng phần mềm chuyên dụng và phân tích thực nghiệm nhằm đảm bảo tính chính xác và khả thi của các giải pháp đề xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Gia tăng dòng điện ngắn mạch do nguồn điện phân tán: Kết quả tính toán cho thấy dòng ngắn mạch 3 pha tại các điểm trên lưới điện phân phối tăng lên khoảng 10-20% sau khi có nguồn điện phân tán đấu nối. Ví dụ, tại xuất tuyến 371/ Đại Lộc, dòng ngắn mạch 3 pha tăng từ khoảng 4.5 kA lên 5.3 kA, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của thiết bị bảo vệ.

2. Giảm phạm vi bảo vệ của rơle quá dòng: Sự đóng góp dòng sự cố từ nguồn phân tán làm giảm dòng điện đo được tại đầu đường dây, khiến rơle bảo vệ quá dòng có thể bỏ sót các sự cố có tổng trở lớn ở cuối đường dây. Phạm vi bảo vệ giảm khoảng 15-25% tùy vị trí đặt nguồn phân tán.

3. Ảnh hưởng đến sự phối hợp giữa recloser và cầu chì: Nguồn điện phân tán làm tăng dòng sự cố trên các nhánh rẽ, dẫn đến cầu chì có thể tác động trước recloser trong các sự cố thoáng qua, làm giảm độ tin cậy cung cấp điện. Thời gian chảy của cầu chì giảm xuống dưới 0.5 giây, trong khi thời gian cắt nhanh của recloser là khoảng 0.7 giây.

4. Recloser có thể tác động sai vùng bảo vệ: Dòng sự cố do nguồn phân tán gây ra có thể vượt quá ngưỡng tác động của recloser ở các sự cố ngoài vùng bảo vệ, dẫn đến hiện tượng recloser cắt không cần thiết, làm tăng nguy cơ mất điện diện rộng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các ảnh hưởng trên là do cấu trúc lưới điện phân phối hình tia truyền thống, vốn chỉ thiết kế để dòng điện chạy theo một chiều từ nguồn đến tải. Sự xuất hiện của nguồn điện phân tán làm thay đổi hướng dòng điện, gây phức tạp trong việc phát hiện và cách ly sự cố.

So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này phù hợp với báo cáo của ngành điện về tác động của DG đến hệ thống bảo vệ, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiệu chỉnh thông số bảo vệ và áp dụng các bảo vệ có hướng để duy trì tính chọn lọc và ổn định.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các bảng so sánh dòng ngắn mạch và thời gian cắt của thiết bị bảo vệ trước và sau khi có nguồn phân tán, cũng như biểu đồ đặc tính phối hợp thời gian giữa recloser và cầu chì.

Kết quả nghiên cứu cho thấy cần thiết phải điều chỉnh thông số rơle và recloser, đồng thời xem xét bổ sung bảo vệ có hướng để khắc phục các hạn chế hiện tại, đảm bảo vận hành an toàn và tin cậy của lưới điện phân phối trong bối cảnh phát triển nguồn điện phân tán.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Hiệu chỉnh thông số rơle bảo vệ quá dòng: Điều chỉnh dòng khởi động và bội số nhân thời gian (TMS) của rơle để mở rộng phạm vi bảo vệ, đảm bảo phát hiện sự cố ở cuối đường dây. Thời gian thực hiện: 6 tháng; Chủ thể: Ban kỹ thuật vận hành lưới điện.

2. Áp dụng bảo vệ có hướng cho recloser: Trang bị chức năng bảo vệ có hướng nhằm ngăn chặn recloser tác động sai vùng bảo vệ do dòng sự cố từ nguồn phân tán. Thời gian thực hiện: 12 tháng; Chủ thể: Đơn vị cung cấp thiết bị và vận hành.

3. Tối ưu phối hợp giữa recloser và cầu chì: Cài đặt lại đặc tính thời gian của cầu chì và recloser để tránh hiện tượng cầu chì tác động trước recloser trong sự cố thoáng qua, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Thời gian thực hiện: 6 tháng; Chủ thể: Đội bảo trì và vận hành.

4. Xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo sự cố nâng cao: Sử dụng phần mềm Etap và các công cụ giám sát hiện đại để theo dõi dòng điện, phát hiện sớm các bất thường và hỗ trợ điều chỉnh kịp thời. Thời gian thực hiện: 18 tháng; Chủ thể: Ban quản lý dự án và công nghệ thông tin.

Các giải pháp trên cần được phối hợp đồng bộ, có kế hoạch triển khai rõ ràng nhằm đảm bảo hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam vận hành ổn định, an toàn trong điều kiện có nguồn điện phân tán ngày càng phát triển.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư vận hành và bảo trì lưới điện phân phối: Nghiên cứu giúp hiểu rõ ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ, từ đó điều chỉnh thiết bị bảo vệ phù hợp, nâng cao độ tin cậy vận hành.

2. Nhà quản lý ngành điện và các đơn vị cung cấp dịch vụ điện: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, quy trình vận hành và đầu tư thiết bị bảo vệ phù hợp với xu hướng phát triển nguồn điện phân tán.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo về mô hình tính toán ngắn mạch, phối hợp bảo vệ và ứng dụng phần mềm Etap trong phân tích hệ thống điện phân phối.

4. Nhà sản xuất và cung cấp thiết bị bảo vệ điện: Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và các thách thức trong vận hành hệ thống bảo vệ khi có nguồn điện phân tán, từ đó phát triển sản phẩm phù hợp với thực tế.

Mỗi nhóm đối tượng có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả công tác vận hành, bảo trì, phát triển công nghệ và đào tạo chuyên môn trong lĩnh vực kỹ thuật điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn điện phân tán là gì và tại sao lại ảnh hưởng đến hệ thống bảo vệ?
   Nguồn điện phân tán là các nguồn phát điện nhỏ, được đấu nối trực tiếp vào lưới điện phân phối, như thủy điện nhỏ, điện mặt trời mái nhà. Chúng làm thay đổi hướng và giá trị dòng điện trên lưới, ảnh hưởng đến hoạt động của rơle bảo vệ và thiết bị tự động đóng lại, gây khó khăn trong phát hiện và cách ly sự cố.

2. Phần mềm Etap được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
   Etap được dùng để mô phỏng lưới điện phân phối, tính toán dòng ngắn mạch và phân tích phối hợp bảo vệ trước và sau khi có nguồn điện phân tán. Phần mềm giúp đánh giá chính xác ảnh hưởng của DG và hiệu chỉnh thông số thiết bị bảo vệ.

3. Tại sao cần hiệu chỉnh thông số rơle bảo vệ khi có nguồn điện phân tán?
   Nguồn điện phân tán làm tăng dòng sự cố và thay đổi dòng điện đo được tại rơle, có thể làm giảm phạm vi bảo vệ hoặc gây tác động sai. Hiệu chỉnh thông số giúp rơle phát hiện chính xác sự cố, duy trì tính chọn lọc và ổn định.

4. Recloser có thể tác động sai vùng bảo vệ do nguồn điện phân tán như thế nào?
   Dòng sự cố từ nguồn phân tán có thể vượt ngưỡng tác động của recloser ở các sự cố ngoài vùng bảo vệ, khiến recloser cắt không cần thiết, làm tăng nguy cơ mất điện diện rộng và giảm độ tin cậy cung cấp điện.

5. Giải pháp nào giúp phối hợp tốt hơn giữa recloser và cầu chì?
   Điều chỉnh đặc tính thời gian của recloser và cầu chì để đảm bảo recloser tác động trước trong sự cố thoáng qua, tránh cầu chì cắt sớm gây mất điện không cần thiết. Ngoài ra, sử dụng bảo vệ có hướng và giám sát hiện đại cũng hỗ trợ phối hợp hiệu quả.

Kết luận

• Nguồn điện phân tán tại phía bắc Quảng Nam phát triển nhanh, ảnh hưởng rõ rệt đến dòng ngắn mạch và hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối.
• Dòng ngắn mạch tăng khoảng 10-20%, phạm vi bảo vệ của rơle quá dòng giảm 15-25%, gây khó khăn trong phát hiện sự cố.
• Sự phối hợp giữa recloser và cầu chì bị ảnh hưởng, làm giảm độ tin cậy cung cấp điện và tăng thời gian mất điện.
• Cần hiệu chỉnh thông số bảo vệ, áp dụng bảo vệ có hướng và nâng cấp hệ thống giám sát để đảm bảo vận hành ổn định.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai các giải pháp kỹ thuật, đào tạo nhân lực và cập nhật chính sách vận hành phù hợp với xu hướng phát triển nguồn điện phân tán.

Để đảm bảo hệ thống điện phân phối phía bắc Quảng Nam vận hành an toàn, tin cậy trong bối cảnh nguồn điện phân tán ngày càng phát triển, các đơn vị liên quan cần phối hợp thực hiện các khuyến nghị nghiên cứu. Hành động ngay hôm nay sẽ góp phần nâng cao chất lượng cung cấp điện và phát triển bền vững ngành điện địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÁC NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẤU NỐI VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI PHÍA BẮC QUẢNG NAM 1. Tổng quan về lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam Lưới điện là tập hợp toàn bộ đường dây và trạm biến áp kết nối với nhau theo những nguyên tắc nhất định, đúng với các quy định hiện hành, có chức năng truyền tải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. Mỗi loại lưới điện có các đặc tính và quy luật hoạt động khác nhau theo đúng quy định. Trên hệ thống Việt Nam, lưới điện được chia làm 02 loại chính: - Lưới điện truyền tải là phần lưới điện bao gồm các đường dây và trạm điện có cấp điện áp trên 110kV, nối liền các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải khu vực, các trạm biến áp khu vực tạo ra hệ thống lưới điện quốc gia.

- Lưới điện phân phối là phần lưới điện bao gồm các đường dây và trạm điện có cấp điện áp đến 110 kV, kết nối lưới điện truyền tải, các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải khu vực, các trạm biến áp khu vực cung cấp cho các trạm phân phối cấp điện cho khách hàng tiêu thụ. Trong đó, lưới điện phân phối trung áp (phạm vi nghiên cứu của đề tài) làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm biến áp 110kV, các nhà máy khu vực đến các phụ tải tiêu thụ và đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng tiêu thụ. Các khối cơ bản của LPP là: + Lưới điện phân phối trung áp được thiết dưới dạng đường dây trên không hoặc cáp ngầm, có các cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV thiết kế phù hợp với địa hình từng khu vực. + Trạm biến áp phân phối hạ áp, với mật độ dày đặc trên lưới phân phối, biến đổi điện năng từ cấp đện áp trung áp xuống cấp điện hạ áp (0.4kV) cấp điện trực tiếp cho các phụ tải tiêu thụ.

Trạm biến áp hạ áp có thể xây dựng dưới dạng trạm treo, trạm bệt, trạm hợp bộ tùy theo công suất, yêu cầu của phụ tải hạ áp. - Khu vực phía bắc Quảng Nam gồm có 06 trạm biến áp 110kV gồm trạm biến áp 110kV Đại Lộc, Duy Xuyên, Điện Bàn, Đại Đồng, Điện Nam Điện Ngọc và Hội An được kết nối với trạm biến áp 500kV Đà Nẵng, các trạm biến áp 110kV khu vực phía Tây, phía Đông, Đà Nẵng và khu vực phía trung Quảng Nam, có 03 xuất tuyến 35kV kết nối với các trạm biến áp 110kV, nhà máy thủy điện và điện mặt trời mái nhà khu vực để truyền tải đi xa, cấp điện cho 02 trạm biến áp trung gian 35kV chuyển từ điện áp 35kV sang 22kV, có khoảng 47 xuất tuyến 22kV kết nối từ các trạm biến áp 110kV, nhà máy thủy điện và điện mặt trời mái nhà khu vực để cấp điện phụ tải THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ 4 khu vực phía bắc Quảng Nam. Đặc biệt, là đường dây 371 trạm 110kV Đại Lộc cấp điện cho trạm trung gian 35kV/22kV Duy Hòa và Quế Trung và kết nối với nhà máy thủy điện Khe Diên, điện mặt trời lưới điện khu vực Đại Lộc – Duy Xuyên.

Các nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện phân phối phía bắc Quảng Nam 1. Một số khái niệm về nguồn điện phân tán Trong nhiều tài liệu, nhiều thuật ngữ và định nghĩa được sử dụng để định nghĩa nguồn phân tán. Chẳng hạn, thuật ngữ được sử dụng ở phía bắc Châu Mỹ gọi là “nguồn phân tán” , ở khu vực Châu Âu và Châu Á gọi là “nguồn phi tập trung” được sử dụng để chỉ chung cho loại nguồn phát. Hội đồng quốc tế về hệ thống điện lớn (International Council on Large Electricity Systems) xem nguồn điện phân tán là các máy phát điện có công suất lớn nhất 50-100MW được đấu nối vào lưới điện phân phối theo cách phân bố và không phát về hệ thống.

Khái niệm này ngầm hiểu nguồn điện phân tán nằm ngoài sự kiểm soát của các đơn vị vận hành lưới điện truyền tải. Theo Dondi và Bayoumi (IEEE, 2002), nguồn điện phân tán là các máy phát điện bởi các phương tiện đủ nhỏ so với các nhà máy phát điện tập trung và cho phép việc kết nối tại bất kỳ thời điểm nào trên hệ thống điện. Trên cở sở đó, nguồn điện phân tán được xem là các nguồn nhỏ phát hoặc lưu trữ điện năng, được nối cạnh tải tiêu thụ và không được coi là một phần của hệ thống điện lớn tâp trung. Định nghĩa này bao gồm cả các thiết bị lưu trữ năng lượng và nhấn mạnh qui mô tương đối nhỏ của các máy phát.

Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA, 2002) xem các nguồn phát điện phân tán là các thiết bị sản xuất điện năng tại chỗ khách hàng hoặc trong lưới phân phối điện địa phương và cung cấp điện năng trực tiếp vào lưới phân phối địa phương. Định nghĩa này không qui định mức công suất của máy phát như các định nghĩa bên trên. Theo Ackermann (2001), nguồn điện phân tán được xác định qua tiêu chí đấu nối và vị trí lắp đặt hơn là theo công suất phát. Khái niệm này coi nguồn điện phân tán là các nguồn phát điện kết nối trực tiếp với lưới phân phối điện hoặc về phía khách hàng sau đồng hồ đo đếm.

Khái niệm này không giới hạn về công nghệ và công suất của các ứng dụng nguồn phân tán. Bên cạnh cấu trúc truyền thống của lưới điện phân phối, kết nối từ các trạm trung gian tới khách hàng dùng điện thì ngày càng có nhiều các nguồn phát điện nhỏ được kết nối vào lưới. Các nguồn phát điện này rải rác khắp nơi theo điều kiện địa lý của địa phương gần khu vực tải nên được định nghĩa với tên gọi là nguồn phát điện phân tán (sau đây được gọi tắt là nguồn phân tán – Distributed Generation). Tuy rằng THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ 5 hiện nay chưa có một định nghĩa nào thống nhất về DG nhưng mọi ý tưởng đều hướng đến các nguồn phát điện được đấu nối vào lưới điện phân phối trung áp và hạ áp. Hơn nữa, nguồn phân tán có thể được định nghĩa như một nguồn phát hoặc trạm trung gian cấp cho phụ tải, thường đặt tại phía khác hàng. Ngoài ra nó có thể định nghĩa như một vài mô hình nguồn phát tại vị trí hoặc gần trung tâm phụ tải. Nó có thể là nguồn năng lượng mới như thủy điện cực nhỏ, mặt trời, gió hoặc nguồn nhiên liệu như pin nhiên liệu và tuabin khí.

Nó có thể được hiểu như là một nguồn phát điện với quy mô nhỏ. Nhà máy thủy điện nhỏ Thủy điện nhỏ là loại thủy điện có công suất ≤ 30MW và chủ yếu là loại thủy điện lợi dụng trực tiếp dòng chảy, không tạo thành hồ chứa hoặc hồ chứa dung tích rất nhỏ. Loại thủy điện này thường bao gồm các đập nhỏ và hầu như không ảnh hưởng đến môi trường. Thủy điện nhỏ thường được thiết kế với cột nước thấp, nằm trên những dòng sông nhỏ với độ dốc không lớn lắm, có thể sử dụng toàn bộ hoặc một phần lưu lượng của dòng sông.

Trong đó, một số tính chất của thủy điện nhỏ: - Linh hoạt trong vận hành, có dự trữ quay nên có khả năng dự phòng cho các trường hợp sự cố. - Thủy điện kiểu kênh dẫn thân thiện với môi trường do không làm biến đổi dòng chảy, không làm ảnh hưởng tới khu vực hạ lưu. - Các thủy điện nhỏ có ý nghĩa rất lớn trong chương trình điện khí hóa nông thôn và khu vực miền núi. Ngoài nhiệm vụ phát điện, một số nhà máy thủy điện còn làm nhiệm vụ điều tiết thủy lợi.

- Các nhà máy thủy điện nhỏ thường có hồ chứa nhỏ hoặc không có hồ chứa nên việc phát công suất phụ thuộc rất lớn vào lưu lượng nước trên sông theo mùa, theo thời điểm trong ngày. Nguồn thủy điện nhỏ ngày nay đang phát triển nhanh và rộng rãi trên thế giới và đặc biệt tại Việt Nam. Những năm gần đây, ở nước ta đã có thêm hàng chục nhà máy thủy điện nhỏ được đưa vào vận hành, bổ sung lượng công suất đáng kể vào hệ thống điện quốc gia. Các nhà máy thủy điện nhỏ phát triển rộng rãi như vậy phần lớn là do các lợi ích không thể phủ nhận mà chúng đem lại như: - Về mặt kĩ thuật, thủy năng được xem là dạng năng lượng sạch và tái tạo: + Thủy điện hầu như không thải ra các khí, hóa chất độc hại như Nitơ, Sulfur oxides và khí nhà kính.

+ Thủy điện có tầm hoạt động rất lớn, chỉ cần có một lượng mưa nhất định và dòng chảy ổn định của các sông ngòi. + Với khả năng quản lý hợp lý và thời tiết tương đối ổn định, thủy điện không THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ 6 bao giờ bị cạn kiệt hoặc làm cạn kiệt nguồn tài nguyên. + Các trạm thủy điện nhỏ và cực nhỏ có thể đáp ứng được nhu cầu điện năng tại vùng sâu, vùng xa với mức tác động lên môi trường nhỏ nhất.

- Về mặt kinh tế xã hội, thủy điện ngày càng phổ biến: + Thủy năng là ngồn năng lượng độc lập, rất dồi dào và đáng tin cậy. + Công nghệ thủy điện đã phát triển ổn định, với mức giá cả phải chẳng và lợi tức đã được xác định rõ. + Các nhà máy thủy điện nằm trong số các nhà máy năng lượng có hiệu suất cao nhất, có tuổi thọ có thể lên tới 100 năm. + Thủy điện có thể đáp ứng nhanh chóng (gần như tức thời), với sự thay đổi nhu cầu về điện.

+ Ngoài khả năng sản xuất điện, thủy điện còn có vai trò quan trọng trong việc xử lý nguồn nước, kiểm soát lũ lụt và các dạng giải trí tham quan, du lịch… - Tuy nhiên, thủy điện nhỏ cũng có các hạn chế nhất định. Chúng có thể gây ra các thay đổi lớn về môi trường sinh thái và tác động không nhỏ đến các khu vực dân sinh xung quanh nếu như không có sự tìm hiểu, nghiên cứu và đánh giá kỹ lưỡng trước khi xây dựng. Hệ thống điện năng lượng mặt trời Hệ thống điện năng lượng mặt trời là hệ thống sử dụng tấm pin quang điện (tấm pin năng lượng mặt trời) và một số thành phần khác, hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.