Luận văn thạc sĩ về quá trình quá độ và chế độ xác lập trong lưới điện trung áp tại Thủ Đức

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện phân tích quá trình quá độ và tính toán chế độ xác lập khi đóng cắt mạch vòng lưới điện trung áp Thủ Đức.

• Tác giả: Nguyễn Nhật Duy Khanh
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Đình Anh Khôi
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên cứu quá trình quá độ và tính toán chế độ xác lập khi đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện trung áp Công ty Điện lực Thủ Đức
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Mục tiêu tổng quát
• 0.4. Mục tiêu cụ thể
• 0.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.6. Phương pháp nghiên cứu
• 0.7. Bố cục luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỦ ĐỨC, TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
• 1.1. Giới thiệu về Công ty Điện lực Thủ Đức
• 1.2. Tổng quan về lưới điện Công ty Điện lực Thủ Đức
• 1.3. Tổng quan về tình hình vận hành lưới điện và thực hiện đóng, cắt mạch vòng lưới điện phân phối năm 2015 – 2018
• 1.4. Cơ sở pháp lý thực hiện đóng, cắt mạch vòng lưới điện phân phối
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN, CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ VÀ TÍNH TOÁN XÁC LẬP KHI THỰC HIỆN ĐÓNG, CẮT MẠCH VÒNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG
• 2.1. Mô hình hệ thống điện
• 2.2. Cơ sở lý thuyết phân tích quá độ và tính toán chế độ xác lập lưới điện
• 2.3. Giới thiệu chương trình mô phỏng ATP/EMTP và PSS/ADEPT
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP TRÊN TUYẾN DÂY TRUNG ÁP HIỆN HỮU CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỦ ĐỨC QUẢN LÝ
• 3.1. Mô tả, thông số kỹ thuật lưới điện phân phối (tuyến dây trung áp thực hiện đóng kết mạch vòng)
• 3.2. Thực hiện mô phỏng tính toán phân bố công suất bằng chương trình PSS/ADEPT khi thực hiện đóng, cắt mạch vòng
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRÊN TUYẾN DÂY TRUNG ÁP HIỆN HỮU CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỦ ĐỨC QUẢN LÝ
• 4.1. Mô tả, thông số kỹ thuật lưới điện phân phối (tuyến dây trung áp thực hiện đóng kết mạch vòng)
• 4.2. Thực hiện mô phỏng phân tích quá độ dòng điện và điện áp bằng chương trình EMTP khi thực hiện đóng, cắt mạch vòng
• 5. CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG CẮT MẠCH VÒNG VỚI THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN HIỆN HỮU, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TRONG THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về lưới điện trung áp

Lưới điện trung áp đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện năng ổn định cho các khu vực dân cư và công nghiệp. Trong bối cảnh phát triển kinh tế, nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng cao, việc quản lý và vận hành lưới điện trung áp trở nên cần thiết. Mạch vòng lưới điện được thiết kế nhằm tăng tính linh hoạt và độ tin cậy trong cung cấp điện. Việc thực hiện đóng, cắt mạch vòng sẽ ảnh hưởng đến quá trình quá độ và chế độ xác lập của lưới điện. Nghiên cứu này sẽ phân tích các thông số vận hành và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lưới điện trong quá trình thực hiện đóng, cắt mạch vòng.

1.1. Tình hình vận hành lưới điện tại Công ty Điện lực Thủ Đức

Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý một mạng lưới điện rộng lớn với nhiều trạm biến áp và tuyến dây trung áp. Việc đóng, cắt mạch vòng thường xuyên diễn ra nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho khách hàng. Tuy nhiên, trong quá trình này, có thể xảy ra hiện tượng quá tải và sự cố thiết bị. Các thông số như dòng điện, điện áp, và tín hiệu điện cần được theo dõi chặt chẽ để đảm bảo an toàn cho hệ thống. Các sự cố xảy ra trong quá trình vận hành có thể dẫn đến tổn thất điện năng và ảnh hưởng đến chất lượng cung cấp điện, do đó cần có các giải pháp kỹ thuật để cải thiện tình hình này.

II. Cơ sở lý thuyết về quá trình quá độ và chế độ xác lập

Quá trình quá độ trong lưới điện trung áp xảy ra khi có sự thay đổi đột ngột trong cấu trúc mạng lưới, chẳng hạn như khi đóng hoặc cắt mạch vòng. Chế độ xác lập là trạng thái ổn định của lưới điện sau khi quá trình quá độ kết thúc. Việc phân tích quá trình này giúp dự đoán và đánh giá các thông số như dòng điện, điện áp, và tín hiệu điện trong các tình huống khác nhau. Các phần mềm mô phỏng như PSS/ADEPT và EMTP cho phép thực hiện các tính toán cần thiết để xác định các thông số vận hành trong cả hai chế độ. Nghiên cứu này sẽ đánh giá tính hiệu quả của các mô hình mô phỏng trong việc phân tích quá trình quá độ và chế độ xác lập.

2.1. Phân tích quá trình quá độ

Phân tích quá trình quá độ là bước quan trọng trong việc hiểu rõ các phản ứng của lưới điện khi có sự thay đổi đột ngột. Khi thực hiện đóng, cắt mạch vòng, dòng điện có thể tăng mạnh, gây ra dòng điện xung lớn và ảnh hưởng đến hệ thống bảo vệ. Nghiên cứu này sẽ sử dụng các phương pháp mô phỏng để đánh giá các tác động của quá trình quá độ lên lưới điện. Các thông số như điện áp, dòng điện, và tín hiệu điện sẽ được phân tích để đưa ra các giải pháp cải thiện an toàn và hiệu suất cho lưới điện trung áp.

III. Ứng dụng phần mềm mô phỏng trong phân tích lưới điện

Việc sử dụng phần mềm mô phỏng như PSS/ADEPT và EMTP là rất cần thiết để phân tích các quá trình quá độ và chế độ xác lập trong lưới điện trung áp. Các phần mềm này cho phép mô phỏng các tình huống thực tế, từ đó đưa ra các dự đoán chính xác về các thông số vận hành. Chúng cung cấp một cái nhìn tổng quan về cách mà lưới điện phản ứng trước các thay đổi, từ đó giúp các kỹ sư đưa ra các quyết định hợp lý trong thiết kế và vận hành lưới điện. Nghiên cứu sẽ đánh giá hiệu quả của các phần mềm này trong việc mô phỏng và phân tích các hiện tượng xảy ra trong lưới điện trung áp.

3.1. Đánh giá hiệu quả của phần mềm PSS ADEPT

Phần mềm PSS/ADEPT được sử dụng rộng rãi trong ngành điện để mô phỏng và phân tích các hệ thống điện. Nó cho phép người dùng thực hiện các tính toán phức tạp về dòng điện, điện áp, và tín hiệu điện trong lưới điện trung áp. Nghiên cứu này sẽ đánh giá khả năng của phần mềm trong việc mô phỏng quá trình đóng, cắt mạch vòng và ảnh hưởng của nó đến các thông số vận hành. Kết quả từ mô phỏng sẽ giúp xác định các giải pháp tối ưu cho việc vận hành an toàn và hiệu quả của lưới điện.

IV. Đề xuất giải pháp cải thiện vận hành lưới điện

Dựa trên kết quả phân tích và mô phỏng, nghiên cứu sẽ đề xuất các giải pháp nhằm cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của lưới điện trung áp. Các giải pháp này có thể bao gồm việc cải tiến cấu trúc mạch vòng, nâng cấp thiết bị bảo vệ, và áp dụng công nghệ mới trong quản lý lưới điện. Việc áp dụng các giải pháp này không chỉ giúp tăng cường độ tin cậy cung cấp điện mà còn giảm thiểu các sự cố xảy ra trong quá trình vận hành. Nghiên cứu sẽ cung cấp các khuyến nghị cụ thể dựa trên các thông số vận hành thực tế và các mô phỏng đã thực hiện.

4.1. Giải pháp kỹ thuật cho lưới điện trung áp

Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm việc tối ưu hóa thiết kế lưới điện, cải thiện các thiết bị đóng cắt và bảo vệ, cũng như đào tạo nhân viên vận hành. Việc áp dụng công nghệ mới trong quản lý lưới điện cũng sẽ được xem xét, nhằm nâng cao khả năng phản ứng trước các sự cố. Các giải pháp này sẽ được đánh giá dựa trên tính khả thi và hiệu quả trong thực tế, từ đó đảm bảo cung cấp điện ổn định cho khách hàng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và nâng cao chất lượng cuộc sống, yêu cầu về độ tin cậy và chất lượng điện năng ngày càng trở nên cấp thiết. Tại thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế lớn nhất cả nước, việc cung cấp điện ổn định, liên tục đóng vai trò then chốt cho sự phát triển bền vững. Công ty Điện lực Thủ Đức, thành viên của Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh, quản lý lưới điện trung áp 22kV trên địa bàn quận Thủ Đức với tổng chiều dài lưới điện trung áp khoảng 374 km, phục vụ hơn 131.000 khách hàng, sản lượng điện tiêu thụ 4 tháng đầu năm 2019 đạt 563,79 triệu kWh, tăng trưởng 8,62% so với cùng kỳ năm trước. Độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện rõ rệt qua các năm, với chỉ số SAIFI giảm từ 5,55 lần/năm năm 2015 xuống còn 1,23 lần/năm năm 2018, và SAIDI giảm từ 751,53 phút/năm xuống còn 149,9 phút/năm trong cùng giai đoạn.

Việc đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện trung áp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm thời gian và tần suất mất điện cho khách hàng. Tuy nhiên, quá trình này gây ra các hiện tượng quá độ như dòng điện xung lớn, dao động điện áp, có thể ảnh hưởng đến thiết bị bảo vệ và vận hành an toàn của lưới điện. Nghiên cứu tập trung vào phân tích quá trình quá độ và tính toán chế độ xác lập khi đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện trung áp của Công ty Điện lực Thủ Đức trong giai đoạn 2015-2018, sử dụng các phần mềm mô phỏng chuyên dụng như PSS/ADEPT và EMTP. Mục tiêu là đánh giá hiện trạng vận hành, xác định các thông số kỹ thuật quan trọng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành, đảm bảo an toàn và tin cậy cho hệ thống điện phân phối.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ bản trong kỹ thuật điện, bao gồm:

• Mô hình hệ thống điện: Hệ thống điện được mô hình hóa bằng các nút (bus) và nhánh (branch), với các đại lượng điện áp, dòng điện, công suất tác dụng và phản kháng. Phân loại các nút gồm nút tải (PQ bus), nút phát (PV bus) và nút chuẩn (Slack bus).

• Phân tích chế độ xác lập: Tính toán phân bố công suất, điện áp, dòng điện trên lưới điện ở trạng thái ổn định, sử dụng các định luật Ohm, Kirchhoff và các mô hình tương đương của máy phát, đường dây, máy biến áp.

• Phân tích quá trình quá độ: Mô tả hiện tượng chuyển tiếp giữa hai trạng thái xác lập khi đóng hoặc cắt mạch vòng, bao gồm dòng điện quá độ (surge current) và dao động điện áp. Các mô hình mạch RL, RC được sử dụng để phân tích dòng điện và điện áp quá độ.

• Điều kiện đóng cắt mạch vòng: Theo quy định pháp lý, việc đóng mạch vòng phải đảm bảo góc lệch pha điện áp giữa hai phía không vượt quá 30 độ và chênh lệch điện áp không quá 10% để tránh gây quá tải và sự cố.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu vận hành lưới điện trung áp 22kV của Công ty Điện lực Thủ Đức, bao gồm thông số kỹ thuật các tuyến dây, máy biến áp, thiết bị đóng cắt, số liệu tải và các sự kiện đóng cắt mạch vòng trong giai đoạn 2015-2018.

• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các tuyến dây trung áp tiêu biểu như tuyến 475 – Dưỡng Sanh và 477 – Linh Xuân để thực hiện mô phỏng và phân tích chi tiết.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT để tính toán phân bố công suất, điện áp, dòng điện ở chế độ xác lập; phần mềm EMTP để mô phỏng quá trình quá độ dòng điện và điện áp khi đóng, cắt mạch vòng.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 4/2018 đến tháng 8/2019, bao gồm thu thập dữ liệu, mô phỏng, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện rõ rệt: Từ năm 2015 đến 2018, chỉ số SAIFI giảm từ 5,55 lần/năm xuống còn 1,23 lần/năm, SAIDI giảm từ 751,53 phút/năm xuống còn 149,9 phút/năm, cho thấy hiệu quả của việc áp dụng đóng cắt mạch vòng trong vận hành lưới điện.

2. Số lần và số phương án đóng cắt mạch vòng tăng lên: Năm 2018, Công ty Điện lực Thủ Đức thực hiện 103 phương án với 374 lần đóng cắt mạch vòng, tăng so với 62 phương án và 218 lần năm 2015, góp phần giảm tần suất và thời gian mất điện tương ứng.

3. Dòng điện quá độ khi đóng mạch vòng có biên độ lớn: Mô phỏng trên EMTP cho thấy dòng điện xung có thể vượt quá dòng định mức thiết bị, đặc biệt khi chênh lệch điện áp và góc lệch pha gần giới hạn cho phép, gây nguy cơ tác động sai thiết bị bảo vệ.

4. Phân bố công suất và điện áp thay đổi đáng kể khi đóng mạch vòng: Mô phỏng PSS/ADEPT cho thấy khi đóng mạch vòng, dòng tải trên một số tuyến dây tăng lên đến 15-20% so với trạng thái mở mạch, đồng thời điện áp tại các nút phân phối có thể dao động trong khoảng ±5%, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng.

Thảo luận kết quả

Các kết quả mô phỏng và phân tích cho thấy việc đóng, cắt mạch vòng trung áp là giải pháp hiệu quả để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng. Tuy nhiên, dòng điện quá độ và dao động điện áp phát sinh trong quá trình này có thể gây quá tải tạm thời và ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị bảo vệ, nếu không được kiểm soát tốt sẽ dẫn đến sự cố và mất an toàn vận hành.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả phù hợp với các báo cáo về hiện tượng dòng điện xung khi đóng cắt mạch vòng trên lưới điện phân phối. Việc sử dụng đồng thời phần mềm PSS/ADEPT và EMTP giúp đánh giá toàn diện cả chế độ xác lập và quá độ, từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật phù hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phụ tải điển hình, bảng số liệu độ tin cậy SAIFI, SAIDI qua các năm, biểu đồ dòng điện quá độ và điện áp tại các nút khi đóng cắt mạch vòng, giúp minh họa rõ ràng ảnh hưởng của các thao tác vận hành đến hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa quy trình đóng, cắt mạch vòng: Áp dụng các thuật toán tính toán góc lệch pha và chênh lệch điện áp tự động trước khi thực hiện thao tác để đảm bảo điều kiện đóng cắt an toàn, giảm thiểu dòng điện quá độ. Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng; Chủ thể: Trung tâm Điều độ và Công ty Điện lực Thủ Đức.

2. Nâng cấp thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Lắp đặt các thiết bị đóng cắt có khả năng chịu dòng xung cao và hệ thống bảo vệ thông minh có thể nhận diện và xử lý dòng quá độ nhanh chóng, hạn chế tác động sai. Thời gian thực hiện: 12-18 tháng; Chủ thể: Ban kỹ thuật Công ty Điện lực Thủ Đức.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phân tích quá trình quá độ và vận hành mạch vòng cho cán bộ kỹ thuật và điều độ viên, nâng cao nhận thức và kỹ năng xử lý tình huống. Thời gian thực hiện: liên tục hàng năm; Chủ thể: Công ty Điện lực Thủ Đức phối hợp với Trường Đại học Bách Khoa.

4. Triển khai hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu thời gian thực: Sử dụng hệ thống SCADA nâng cao để giám sát dòng điện, điện áp và trạng thái thiết bị đóng cắt, hỗ trợ phân tích và dự báo sự cố kịp thời. Thời gian thực hiện: 12 tháng; Chủ thể: Ban công nghệ thông tin và vận hành Công ty Điện lực Thủ Đức.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên viên vận hành lưới điện phân phối: Nghiên cứu cung cấp kiến thức chuyên sâu về quá trình đóng cắt mạch vòng, giúp cải thiện quy trình vận hành và xử lý sự cố.

2. Nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành điện: Thông tin về hiệu quả và rủi ro của việc đóng cắt mạch vòng hỗ trợ xây dựng các chính sách nâng cao độ tin cậy và an toàn lưới điện.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo thực tiễn kết hợp lý thuyết và mô phỏng, phục vụ giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu.

4. Các công ty điện lực và nhà thầu thi công lưới điện: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật đề xuất để thiết kế, cải tạo và vận hành lưới điện phân phối hiệu quả hơn, giảm thiểu sự cố và tổn thất.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao việc đóng cắt mạch vòng lại gây ra dòng điện quá độ?
   Dòng điện quá độ xuất hiện do sự chênh lệch điện áp và góc lệch pha giữa hai phía mạch vòng khi đóng cắt, tạo ra dòng xung lớn vượt quá dòng định mức, ảnh hưởng đến thiết bị bảo vệ và vận hành an toàn.

2. Phần mềm PSS/ADEPT và EMTP có vai trò gì trong nghiên cứu này?
   PSS/ADEPT được sử dụng để tính toán chế độ xác lập như phân bố công suất, điện áp, dòng điện ổn định; EMTP mô phỏng quá trình quá độ dòng điện và điện áp khi đóng cắt, giúp đánh giá tác động tạm thời và nguy cơ sự cố.

3. Điều kiện pháp lý nào quy định việc đóng cắt mạch vòng?
   Theo Thông tư 44/2014/TT-BCT, việc đóng mạch vòng phải đảm bảo góc lệch pha ≤ 30 độ và chênh lệch điện áp ≤ 10% để đảm bảo an toàn và tránh gây quá tải thiết bị.

4. Các giải pháp kỹ thuật nào được đề xuất để giảm thiểu rủi ro khi đóng cắt mạch vòng?
   Bao gồm tối ưu hóa quy trình đóng cắt, nâng cấp thiết bị đóng cắt và bảo vệ, đào tạo nhân lực vận hành, và triển khai hệ thống giám sát thời gian thực.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các khu vực khác không?
   Kết quả và giải pháp có thể áp dụng cho các khu vực có lưới điện phân phối tương tự, giúp nâng cao độ tin cậy và an toàn vận hành lưới điện phân phối trên phạm vi rộng.

Kết luận

• Nghiên cứu đã phân tích chi tiết quá trình quá độ và chế độ xác lập khi đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện trung áp của Công ty Điện lực Thủ Đức, sử dụng phần mềm PSS/ADEPT và EMTP.
• Độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện rõ rệt nhờ áp dụng đóng cắt mạch vòng, tuy nhiên dòng điện quá độ và dao động điện áp cần được kiểm soát chặt chẽ.
• Các giải pháp kỹ thuật và vận hành được đề xuất nhằm nâng cao an toàn, giảm thiểu sự cố và tối ưu hóa hiệu quả vận hành lưới điện phân phối.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc thiết kế, vận hành lưới điện phân phối tại các khu vực tương tự trong Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh và các địa phương khác.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thử nghiệm các giải pháp đề xuất, đào tạo nhân lực và phát triển hệ thống giám sát hiện đại để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện.

Hành động khuyến nghị: Các đơn vị quản lý và vận hành lưới điện nên áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến quy trình đóng cắt mạch vòng, đảm bảo cung cấp điện an toàn, ổn định và tin cậy cho khách hàng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Tổng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức các thiết bị đóng cắt và bảo vệ trung áp: Dao cách ly – DS – Disconected Switch, dao cắt tải – LBS – Load Break Switch, máy cắt tự động đóng lại – ACR – Auto Circuit Recloser, gọi tắt là Recloser, tủ đóng cắt trung thế - RMU – Ring Main Unit. Trên mỗi phân đoạn tuyến dây trung áp có các các thiết bị đóng cắt trung áp giao lưới với các tuyến dây trung áp khác tạo thành mạch vòng kín nhưng vận hành hở (Hình 1. Các thiết bị đóng cắt trung áp được lắp đặt thao tác vận hành tại chỗ hoặc từ xa qua hệ thống điều khiển SCADA kết nối với Trung tâm Điều độ Thành phố Hồ Chí Minh. Other Feeder Other Feeder TR Bus 110/22kV 22kV SW1.1 (NO) (NO) Other Feeder Feeder 1 SW1 SW2 SW3 SW3.1 (NC) (NC) (NC) (NO) SW - Switch NC - Normal Close NO - Normal Open Switch - Close Switch - Open Hình 1.3: Sơ đồ một tuyến dây trung áp điển hình 1.

Kết cấu lưới điện Lưới điện trung áp 22kV Công ty Điện lực Thủ Đức quản lý vận hành là lưới điện trung áp 3 pha 4 dây, trung tính nối đất trực tiếp. Lưới điện trung áp nổi: được lắp đặt trên trụ bê tông ly tâm với chiều cao từ 12 đến 14m với cánh xà dài từ 2,0 – 2,4m; dây dẫn được bọc cách điện 24kV với tiết diện ACSR 240mm2 đối với đường trục và ACSR 95mm2 đối với nhánh rẽ. Lưới điện trung áp ngầm: Sử dụng cáp ngầm trung áp 3 pha cách điện 24kV, lắp đặt trong ống bảo vệ cáp ngầm được chôn trực tiếp trong đất (tại vị trí đầu nguồn cáp ngầm được lắp đặt trong mương cáp); Tiết diện cáp ngầm 3M240-XLPE đối với đường trục (2 mạch cáp ngầm) và cáp ngầm 3M50-XLPE hoặc 3M95-XLPE đối với nhánh rẽ (1 hoặc 2 mạch cáp ngầm). TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ THỰC HIỆN ĐÓNG CẮT MẠCH VÒNG TRUNG ÁP 1.

Tình hình vận hành lưới điện Trong các năm vừa qua, Công ty Điện lực Thủ Đức luôn cung cấp đầy đủ nhu cầu sử dụng điện của khách hàng. Độ tin cậy cung cấp điện luôn được nâng cao qua các năm. Cụ thể: 8 Chương I: Tổng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức Chỉ tiêu độ tin cậy Năm 2015 Năm 2016 Năm 2017 Năm 2018 SAIFI (lần/năm) 5,55 4,38 2,56 1,23 SAIDI (phút/năm) 751,53 459,00 272,55 149,90 Bảng 1.1: Độ tin cậy cung cấp điện 2015 – 2018 1. Tình hình thực hiện đóng cắt mạch vòng lưới điện trung áp Nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, từ năm 2015, Công ty Điện lực Thủ Đức áp dụng việc đóng kết mạch vòng lưới điện trung áp để phục vu chuyển nguồn công tác, chuyển nguồn trạm trung gian, qua đó, giảm số lầ, thời gian mất điện hệ thống điện.

Cụ thể: Đóng kết mạch vòng Năm 2015 Năm 2016 Năm 2017 Năm 2018 Số phương án thực hiện 62 94 100 103 Số lần thực hiện 218 352 493 374 SAIFI giảm (lần) 16,11 18,42 12,52 7,12 SAIDI giảm (phút) 164,5 181,4 375,7 195,7 Bảng 1.2: Số phương án và số lần đóng kết mạch vòng trung áp 2015 - 2018 1. Mô hình đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp Việc đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp được thực hiện tại thiết bị đóng cắt giao lưới, thiết bị đóng cắt phân đoạn của các tuyến dây trung áp. Sơ đồ đóng / cắt mạch vòng trung thế như hình 1.4 TR Bus 110/22kV 22kV Feeder 1 SW1.3 (NC) (NC) (NC) SW TIE (NO) TR Bus 110/22kV 22kV Feeder 2 SW2.3 (NC) (NC) (NC) SW - Switch NC - Normal Close NO - Normal Open Switch - Close Switch - Open Hình 1.4: Sơ đồ đóng kết mạch vòng 02 tuyến dây trung áp Việc đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp bao gồm 4 loại (Hình 1.5) bao gồm các loại sau: 9 Chương I: Tổng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức - Loại 1: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện cùng 01 máy biến áp trạm trung gian 110kV; - Loại 2: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện từ 02 máy biến áp của một trạm trung gian 110kV; - Loại 3: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện từ 02 trạm trung gian 110kV và cùng nguồn 220kV; - Loại 4: Đóng kết mạch vòng giữa 02 tuyến dây trung áp nhận điện từ 02 trạm trung gian 110kV và khác nguồn 220kV; TR1 TR2 220/110kV 220/110kV Bus 110kV Bus 110kV TR1 TR2 TR4 110/22kV 110/22kV 110/22kV Bus 22kV Bus 22kV Bus 110kV Bus 22kV TR3 110/22kV Type 2 Bus 22kV Type 1 Type 3 Type 4 Hình 1.3: Phân loại đóng kết mạch vòng trung áp 10 Chương I: Tổng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức 1. Quy định về thực hiện đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp a.

Quy định pháp lý thực hiện Quy định về thực hiện thao tác đóng cắt mạch vòng lưới điện trung áp được thực hiện theo Điều 31 và 32 của Thông tư 44/2014/TT-BCT ngày 28/11/2014 của Bộ Công thương về Quy định quy trình thao tác trong hệ thống điện quốc gia [4]. Cụ thể như sau: Điều 31. Thao tác khép mạch vòng 1. Chỉ được phép khép kín 01 (một) mạch vòng trong hệ thống điện khi tại điểm khép mạch vòng đã chắc chắn đồng vị pha và cùng thứ tự pha.

Điều kiện khép mạch vòng trên hệ thống điện: a) Góc lệch pha của điện áp giữa hai phía điểm khép vòng:   300; b) Chênh lệch điện áp giữa hai phía điểm khép vòng: U  10%. Thao tác khép mạch vòng phải kiểm tra điều kiện góc lệch pha và chênh lệch điện áp theo quy định tại Khoản 2 Điều này. Trường hợp không kiểm tra được góc lệch pha thì phải có tính toán trước để kiểm tra góc lệch pha. Lưu ý đến hoạt động của rơ le bảo vệ và tự động, thay đổi trào lưu công suất và điện áp trong hệ thống điện khi khép mạch vòng.

Thao tác mở mạch vòng 1. Trước khi thao tác mở mạch vòng, phải điều chỉnh giảm công suất hoặc dòng điện qua máy cắt là nhỏ nhất và tính toán kiểm tra không bị quá điện áp phục hồi của máy cắt trước khi thực hiện thao tác mở mạch vòng này. Khi thao tác tách các hệ thống điện ra vận hành độc lập, các cấp điều độ phải cùng phối hợp để điều chỉnh công suất giữa các nhà máy hoặc cân bằng công suất các hệ thống điện sao cho duy trì được tình trạng vận hành bình thường của các hệ thống điện sau khi mở vòng mất liên kết hệ thống. Trình tự thực hiện đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp Việc đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp nhằm mục đích thay đổi phương thức vận hành lưới điện, chuyển nguồn phục vụ công tác, xử lý sự cố, từ đó hạn chế việc giảm mức cung cấp điện (mất điện) khách hàng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng.

11 Chương I: Tổng quan về Công ty Điện lực Thủ Đức Trình tự thao tác đóng, cắt mạch vòng lưới điện trung áp tại Công ty Điện lực Thủ Đức: 1. Lập phương án đóng kết mạch vòng 02 tuyến dây trung áp: dòng tải vận hành; Tiết diện dây dẫn; Dòng tải định mức; Vị trí / chỉ danh thiết bị đóng mạch vòng; Vị trí / chỉ danh thiết bị đóng cắt mở mạch vòng; Thời gian dự kiến thao tác vận hành. Lập phiếu thao tác đóng, cắt mạch vòng trung áp, bao gồm các nội dung và trình tự thao tác: - Kiểm tra đồng vị pha và thứ tự pha tại vị trí thiết bị đóng cắt dự kiến thao tác đóng mạch vòng; - Kiểm tra độ lệch áp giữa 02 tuyến dây tại vị trí thiết bị đóng cắt dự kiến thao tác đóng mạch vòng (U  10%); - Kiểm tra góc lệch pha điện áp giữa 02 tuyến dây tại vị trí thiết bị đóng cắt dự kiến thao tác đóng mạch vòng (  300); - Thao tác đóng thiết bị đóng cắt đóng mạch vòng trung thế (thực hiện thao tác tải chỗ hoặc thao tác xa SCADA); - Thao tác cắt thiết bị đóng cắt mở mạch vòng trung thế (thực hiện thao tác tải chỗ hoặc thao tác xa SCADA); Tùy theo loại đóng cắt của thiết bị, việc đóng cắt thiết bị được thực hiện bởi Trung tâm Điều độ Hệ thống điện TpHCM (đối với thiết bị thao tác xa SCADA) và Công ty Điện lực Thủ Đức (đối với thiết bị thao tác trực tiếp tại chỗ). Những vấn đề xảy ra khi thực hiện đóng, cắt mạch vòng trên lưới điện Trong quá trình vận hành lưới điện đóng kết mạch vòng lưới điện trung áp trên địa bàn Công ty Điện lực Thủ Đức đã xảy ra 02 hiện tượng bất thường sau: - Khi thực hiện thao tác đóng kết mạch vòng lưới điện trung áp để chuyển tra bình thường phương thức vận hành tuyến 475 – Dưỡng Sanh và 477 – Linh Xuân đã xảy ra hiện tượng bật Recloser Hồng Điệp do vượt dòng chỉnh định 51N.

- Do hư hỏng (chạm chập) cáp điều khiển thiết bị đóng cắt, thiết bị đóng cắt giao lưới giữa 02 tuyến dây 472 – Lạc Cảnh và 474 – Suối Cái tự động đóng và vận hành mạch vòng giữa 02 tuyến dây gây quá tải đường dây tuyến 474 - Suối Cái. 12 Chương II: Mô hình hệ thống điện, cơ sở lý thuyết và giới thiệu phần mềm mô phỏng CHƯƠNG II MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN, CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ GIỚI THIỆU CÁC PHẦM MỀM MÔ PHỎNG Chương này giới thiệu về mô hình hệ thống điện, mô hình toán học các phần tử trong hệ thống điệ, cơ sở lý thuyết về quá trình quá độ, tính toán hệ thống điện ở chế độ xác lập khi đóng, cắt mạch vòng lưới điện và giới thiệu các phần mềm mô phỏng tính toán lưới điện phân phối PSS/ADEPT và EMTP. MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN 2. Hệ thống điện Hệ thống lưới điện bao gồm các nhà máy điện, hệ thống điện truyền tải và hệ thống điện phân phối để cung cấp điện từ nhà máy sản xuất đến người tiêu dùng.1: Mô hình hệ thống điện 13 Chương II: Mô hình hệ thống điện, cơ sở lý thuyết và giới thiệu phần mềm mô phỏng Phân tích hệ thống điện ở trạng thái xác lập bằng phương pháp mô phỏng toán học đóng một vai trò quan trọng trong vận hành hệ thống và quy hoạch phát triển.

Phần này đưa ra mô hình toán học và các đại lượng trong hệ thống điện. Mô hình này được sử dụng để tính toán phân bố công suất và quá độ trong hệ thống điện.