Báo cáo nghiên cứu khoa học: HIỆU QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Bài báo trình bày về tính khả thi trong việc ứng dụng các thiết bị tự động hạn chế dòng điện ngắn mạch trong lưới điện phân phối ở Việt Nam hiện nay. Đồng thời phân tích và so sánh quá trình động học xảy ra trong quá trình quá độ khi có sự cố ngắn mạch ở lưới điện phân phối đối với đường dây có lắp đặt và không lắp đặt thiết bị tự động hạn chế dòng. Các kết quả mô phỏng nhận được bằng phần mềm chuyên dụng ATP cho thấy sự tác động tức thời...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " HIỆU QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010 HIỆU QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH EFFECTIVE IMPACTS OF AUTOMATIC FAULT CURRENT LIMITERS Lê Thành Bắc Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo trình bày về tính khả thi trong việc ứng dụng các thiết bị tự động hạn chế dòngđiện ngắn mạch trong lưới điện phân phối ở Việt Nam hiện nay. Đồng thời phân tích và so sánhquá trình động học xảy ra trong quá trình quá độ khi có sự cố ngắn mạch ở lưới điện phân phốiđối với đường dây có lắp đặt và không lắp đặt thiết bị tự động hạn chế dòng. Các kết quả môphỏng nhận được bằng phần mềm chuyên dụng ATP cho thấy sự tác động tức thời và khảnăng linh hoạt cho phép thay đổi mức hạn chế dòng điện ngắn mạch trong lưới điện của thiếtbị tự động hạn chế dòng kiểu máy biến áp. ABSTRACT This paper presents a feasible application of automatic fault current limiters (FCL) to thepower distribution grid in Vietnam. In addition, it analyses and compares electromagnetictransient results of two cases with/without automatic FCLs when short circuits occur in thedistribution network. The simulation of the transformer type automatic fault current limiters canbe obtained by specific Alternative Transients Program (ATP). The results indicate that theautomatic fault current limiters response is immediate and flexible, creating a change in theshort circuit of the transformer type automatic fault current limiters in the power grid.1. Đặt vấn đề Hiện nay, các thiết bị tự động hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới điện phânphối đã được lắp đặt trong hệ thống điện của nhiều nước trên thế giới. Các thiết bị nàycho phép tự động tăng nhanh tổng trở của đường dây khi có sự cố ngắn mạch xảy ra đểlàm giảm biên độ của dòng ngắn mạch xung kích qua các máy ngắt, máy biến áp và cácthiết bị trên đường dây, đồng thời tự động trở về trạng thái ban đầu khi sự cố được loạitrừ. Lắp đặt các thiết bị này cho phép tăng hơn đáng kể dòng cắt so với giá trị dòng cắtđịnh mức của máy ngắt và dòng điện ngắn mạch tính toán của các máy biến áp lực màkhông cần phải thay nâng cấp mới lưới điện khi mà phụ tải phát triển thêm đáng kể. Bộtự động hạn chế dòng ngắn mạch kiểu máy biến áp (TOY) là thiết bị cho phép tự độnghạn chế dòng ngắn mạch tác động nhanh gần như tức thời và có thể thay đổi dễ dàngmức hạn chế dòng điện ngắn mạch trong phạm vi rộng. Cấu trúc đơn giản gồm mạch tụđiện và máy biến áp nối song song (Hình 1,a), khi dòng trong lưới điện tăng lên đến giátrị đặt của TOY thì tổng trở của thiết bị TOY tăng đột ngột làm giảm nhanh dòng trênđường dây xuống lại. Trong chế độ làm việc bình thường của lưới điện thì máy biến áp10 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010trong thiết bị TOY làm việc không tải và thiết bị tương ứng như một tụ điện bù dọctrong hệ thống điện [1]. Hệ thống phân phối điện hiện nay của nước ta có phụ tải pháttriển với tốc độ tăng nhanh chóng tới khoảng 16% một năm, và liên tục trong nhữngnăm gần đây theo đà phát triển kinh tế. Nếu lắp đặt thiết bị tự động hạn chế dòng ngắnmạch sẽ cho phép tiết kiệm đáng kể việc xây dựng mới các đường dây phân phối haychi phí đầu tư nâng cấp các thiết bị điện trong các lưới điện hiện nay. Để tiến hành các bước nghiên cứu chi tiết tính kinh tế-kỹ thuật cho thiết kế, đầutư sản xuất và lắp đặt các thiết bị tự động hạn chế dòng ngắn mạch trong hệ thống phânphối điện thì các nghiên cứu đánh giá hiệu quả tác động của thiết bị này là bước quantrọng và cần thiết. Bài báo này đưa ra kết quả nghiên cứu, khảo sát hiệu quả tác độngtức thời của thiết bị tự động hạn chế dòng ngắn mạch kiểu máy biến áp trên đường dâyphân phối khi có sự cố ngắn mạch và có so sánh với phương án khi đường dây không cólắp thiết bị này.2. Ngắn mạch trên đường dây có lắp đặt TOY Phân tích nhằm làm sáng tỏ quá trình động lực học trên đường dây khi xảy rangắn mạch đột suất trong khoảng thời gian từ thời điểm xảy ra ngắn mạch đến thời điểmđánh thủng khoảng cách phóng điện bởi tia lửa trong công tắc chân không (ИП) của bộTOY. Sau khi ИП bị đánh thủng thì máy biến áp trong thiết bị hạn chế dòng đặt trênđường dây có thể coi như tương đương với mạch gồm r, LР tuyến tính (Hình 1,c). Mạchđiện thay thế tương đương bởi các phần tử phức để tính toán hệ thống khi làm việc bìnhthường và quá độ khi có ngắn mạch phía sau TOY như hình.1,b. Phương trình trạngthái biểu diễn quá trình quá độ hệ thống (Hình 1) khi ngắn mạch [2] là: ⎛2 2⎞ ...