Chương 1 3 Luận văn thạc sĩ 1,2/50 μs với biên độ 50kA, 2/77,5 μs với biên độ 100kA, 3/75 μs với biên độ 139kA… để đánh giá được tác động của dòng sét Điện trở nối đất của cột là 8, ở đây tác giả đã lấy điện trở nối đất cột là một hằng số. Thực chất điện trở nối đất của cột là một điện trở phi tuyến, nghĩa là giá trị điện trở thay đổi theo biên độ điện áp giáng trên điện trở nối đất xung của cột. Giá trị này cần tính toán và mô phỏng theo đúng bản chất để thấy được ảnh hưởng của điện trở nối đất đến việc tản dòng sét và giảm rủi ro phóng điện ngược. Tác giả đã mô hình hóa trạm còn đơn giản (chỉ mô phỏng máy biến áp đặt tại trạm) bởi thực tế trạm còn rất nhiều thiết bị đặt trong trạm như: biến điện áp, dao cách ly, máy cắt, biến dòng điện… trị số điện dung của chúng ít nhiều cũng có tác động giảm đi độ dốc đầu sóng truyền vào trạm… Công trình nghiên cứu “Mô hình xung sét cải tiến và quá điện áp do sét đánh trực tiếp vào đường dây phân phối trung áp” của PGS.TS Quyền Huy Ánh, Ths Lê Hữu Chí [2].
Bài báo giới thiệu mô hình xung sét 10/350 μs cải tiến mức độ tương thích cao với xung sét chuẩn quốc tế, đồng thời cũng đánh giá hiệu quả bảo vệ của chống sét van trung áp và sự cần thiết phải trang bị chống sét van nhằm bảo vệ thiết bị điện hạ áp khi sét lan truyền từ phía trung áp sang hạ áp của máy biến áp khi sét đánh trực tiếp vào đường dây phân phối trung áp. Công trình nghiên cứu “Tính toán lựa chọn số lượng và vị trí đặt chống sét van cho trạm biến áp 220kV Phả Lại bằng EMTP” của Trần Anh Tùng và các đồng tác giả [3]. Bài báo giới thiệu các mô phỏng quá trình quá độ trong hệ thống 220kV của trạm biến áp phả lại 2 bằng chương trình EMTP-RV. Quá điện áp khí quyển được tính toán cho 2 trường hợp: sét đánh vào đỉnh cột và sét đánh trực tiếp vào dây pha.
Các kết quả tính toán đã cho phép đề xuất phương án lắp đặt thêm chống sét van tại cuối đường dây vào trạm và thanh cái, và tại hai đầu thanh cái nhằm hạn chế quá điện áp lan truyền từ đường dây vào trạm. Và còn nhiều những nghiên cứu, những bài báo khác trong nước nhưng luận văn chỉ nêu lên một số bài báo điển hình mà tác giả tìm được cũng như có những trích dẫn từ số liệu từ những bài báo trên… 1.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế Công trình nghiên cứu “Detail Modeling of Overhead Line for the Elecromagnetic Transients Studies” của Selma Grebovic [4], tác giả đã nghiên cứu mô hình quá điện áp trên đường dây truyền tải 110kV với chiều dài 42,9km gồm 144 cột điện cao áp. Tuy nhiên, trong mô phỏng tác giả chỉ mô phỏng khoảng 10 cột, khoảng nhịp giữa các cột là 300m, điện trở suất của đất là 1200m. Ở đây tác giả đã thêm GVHD: PGS.
Phạm Đình Anh Khôi HVTH: Trần Thượng Sách Chương 1 4 Luận văn thạc sĩ vào mô hình cách điện của đường dây có xét đến phóng điện ngược trên chuỗi sứ để xem xét ảnh hưởng thực tế của dòng sét đến các pha khi đã có bảo vệ chống sét đánh trực tiếp bằng dây chống sét. Nhìn chung tác giả đã mô phỏng thành công quá điện áp lan truyền trên đường dây tải điện, với dòng sét có biên độ -52,86kA thì hiện tượng phóng điện ngược đã xảy ra ở pha A của đường dây tải điện và quá điện áp suất hiện làm ngắn mạch ở pha này tại đầu đường dây là 585,656kA, tại cuối đường dây là 373,027kV, tại điểm ngắn mạch là 848,468kV và tại đỉnh cột là 1385,290kV. Qua đó cho thấy mặc dù đã được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp nhưng sét vẫn đánh vào cột gây phóng điện ngược lên các pha của đường dây truyền tải và tác giả cũng đã đưa mô hình chống sét van vào mô hình đường dây truyền tải cho hiệu quả hoạt động của chống sét van đã giảm được đỉnh dòng sét và không gây nguy hiểm cho các pha của đường dây truyền tải. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này cần thảo luận như: Tác giả chưa nêu rõ trong nghiên cứu về việc lựa chọn mô hình đường dây truyền tải, việc này rất quan trọng trong mô phỏng quá trình lan truyền sét.
Tác giả cũng chưa đề cập đến hiện tượng vần quang suất hiện trên đường dây truyền tải, hiện hượng này có tác dụng làm giảm độ dốc đầu sóng là một nhân tố quan trọng trong việc nghiên cứu quá điện áp lan truyền do sét đánh. Như đã đề cập ở trên, việc mô phỏng cột điện trong nghiên cứu còn đơn giản. Tác giả tiến hành mô phỏng mỗi đoạn của cột điện là một cuộn cảm, điều này cần phải xem xét khi mô phỏng bởi các cột điện sử dụng trong mô phỏng thường được mô hình hóa bằng một mô hình đường dây không tổn thất nối tiếp với một mạch RL song song nhằm mô phỏng sự suy giảm của sóng quá điện áp khi lan truyền trên cột. Công trình nghiên cứu “Comparison between Different Installation Locations of Surge Arresters at Transmission Line Using EMTP-RV” [5] của hai tác giả Soheil Derafshi Beigvand và Mohammad Morady đã nghiên cứu vị trí đặt chống sét van đường dây tại một số cột trên đường dây tải điện cấp 220kV để so sánh và đánh giá vị trí đặt tối ưu của chúng trên 2 mạch đó.
Bài báo này được thực hiện ở trên nghiên cứu cho tất cả các vị trí trên một phần của đường dây tải điện trên không cao áp 220kV mạch kép tới so sánh và đánh giá các vị trí tối ưu. Vì vậy đã chủ động thay đổi thông số của mô hình chống sét van do IEEE đề xuất cũng như dựa trên kết quả mô phỏng khuyến nghị số lượng chống sét van là 2, 3, 4, 5, 6 cái đặt trên hai mạch của đường dây để giảm suất cắt của đường dây tới giá trị phù hợp với quy định GVHD: PGS. Phạm Đình Anh Khôi HVTH: Trần Thượng Sách Chương 1 5 Luận văn thạc sĩ Và còn nhiều những nghiên cứu, những bài báo khác ở ngoài nước nhưng luận văn chỉ nêu lên một số bài báo điển hình mà tác giả tìm được cũng như có những trích dẫn từ số liệu từ những bài báo trên… Qua hai mục trên cho thấy đề tài mà luận văn thực hiện đã được thực hiện khá nhiều ở trong và ngoài nước, ở các khía cạnh khác nhau của vấn đề quá điện áp do sét. Ở đây luận văn cũng tiếp nối các lý thuyết, các tiêu chuẩn quốc tế mà các bài báo này đề cập, tuy nhiên các thông số có sự thay đổi để phù hợp với tình hình thực tế của đề tài.4 MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu tổng quan Đề tài này nhằm mục tiêu xây dựng mô hình đường dây và trạm biến áp cùng các thiết bị quan trọng của trạm biến áp theo điện dung của chúng nhằm có thể tính toán chính xác tác động của sóng quá điện áp lan truyền vào trạm và tác dụng lên cách điện của trạm để có thể yêu cầu mức cách điện xung của thiết bị cao hơn đối với nhà cấp hàng cùng các biện pháp làm giảm độ dốc đầu sóng cũng như giảm giá trị điện trở của hệ thống nối đất trong trạm một cách có hiệu quả khi có quá điện áp khí quyển hoặc quá điện áp nội bộ xảy ra.2 Mục tiêu cụ thể (a) Đối với khảo sát quá điện áp khí quyển Xây dựng sơ đồ điện dung tương đương của các thiết bị trong trạm biến áp gồm máy biến áp, máy biến điện áp đo lường, máy biến dòng điện đo lường, chống sét van…bằng phần mềm EMTP-RV Từ mô hình cột điện thực tế, xây dựng mô hình cột trên phần mêm EMTP-RV, cũng như các thành phần của cột như chuỗi sứ cách điện, điện trở nối đất … Xây dựng mô hình đường dây truyền tải có tính đến ảnh hưởng tổn thất như mô hình đường dây đáp ứng theo tần số kết nối với trạm biến áp đối với dữ liệu dây dẫn thực tế.
Xây dựng mô hình nguồn sét có biên độ 200kA, dạng sóng 3/100μs gần giống với thực tế là 196kA. Phân tích quá điện áp khí quyển đối thực tế đã xảy ra đối với trạm biến áp như đã đề cập ở mục “Tóm tắt luận văn thạc sĩ” cũng như đề xuất thêm một số dạng quá điện áp nhằm mục đích nghiên cứu. Phạm Đình Anh Khôi HVTH: Trần Thượng Sách Chương 1 6 Luận văn thạc sĩ (b) Đối với khảo sát quá điện áp nội bộ Tiếp nối mô hình đã đề cập ở trên, mục này xây dựng mô hình máy cắt nhằm tính toán quá điện áp phục hồi (Transient Recovery Voltage) và tốc độ quá điện áp phục hồi (Rate-of -Rise of Restriking Voltage) từ dữ liệu vận hành thực tế tại trạm phụ tải cực đại năm 2020 để khảo sát cũng như xem xét liệu rằng máy cắt có chịu được điện áp đóng cắt khi vận hành hay không 1.2 Đối tượng nghiên cứu Luận văn tập trung phân tích quá điện áp tại trạm biến áp 500kV Đức Hòa và đường dây đấu nối thuộc địa phận xã Hòa Khánh Đông, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An với hai dạng quá điện áp là: quá điện áp khí quyển và quá điện áp nội bộ lan truyền trong trạm từ đó đề xuất mức cách điện xung của thiết bị hoặc có biện pháp làm giảm đến mức thấp nhất độ lớn của quá điện áp khi có sự cố xảy ra.3 Phương pháp nghiên cứu Dựa vào Luận cứ lý thuyết tức là các mô hình trong mô phỏng mà luận văn sử dụng đều được tham khảo, trích dẫn từ các sách giáo khoa trong nước, cũng như các bài bào trên các tạp chí khoa học uy tín. Từ dữ liệu thực tế về sự cố đã xảy ra đối với trạm 500kV Đức Hòa, tiến hành mô phỏng đối với mô hình đã xây dựng để xem mức tác động đối với cách điện của trạm, qua đó để thấy được điện áp mà cách điện phải chịu trước khi sự cố xảy ra.
Sử dụng phương pháp mô phỏng kiểm chứng là mô phỏng lại một bài báo khoa học nhằm so sánh kết của bài báo với kết quả của mô hình để chứng minh tính đúng đắn của mô hình.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.