Nghiên cứu thiết bị facts statcom đặt trên đường dây truyền tải ảnh hưởng sự làm việc của bảo vệ khoảng cách

Nội dung text: Nghiên cứu thiết bị facts statcom đặt trên đường dây truyền tải ảnh hưởng sự làm việc của bảo vệ khoảng cách

1. NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ FACTS STATCOM ĐẶT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ẢNH HƯỞNG SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH RESEARCH STATCOM FACTS EQUIPMENT ON TRANSMISSION LINE EFFECT THE OPERATION OF DISTANCE RELAY PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt 1) Bùi Văn Hiền 2) 1) Trường Đại Bách Khoa TP.HCM , 2) Công ty TNHH MTV Điện lực Đồng Nai TÓM TẮT Thiết bị truyền tải điện AC linh hoạt (FACT) thường được sử dụng để nâng cao khả năng điều khiển và tăng khả năng truyền tải công suất của lưới điện. Tuy nhiên, trong mạng lưới hệ thống điện, khi lắp đặt thiết bị FACTS như STATCOM thường bị ảnh hưởng đến các phần tử hoạt động của hệ thống như rơle khoảng cách. Bài viết này trình bày mục đích nghiên cứu sự ảnh hưởng của thiết bị Facts STATCOM đặt trên đường dây 500kV Nhà Bè – Ô MÔN ảnh hưởng đến sự làm việc của rơ le bảo vệ khoảng cách khi có ngắn mạch xảy ra, khi không có và có lắp đặt thiết bị STATCOM cho những vị trí đầu đường dây Ô MÔN, giữa đường dây và cuối đường dây NHÀ-BÈ. Từ kết quả nghiên cứu, giúp ta tìm ra phương án vận hành tốt hơn lúc chạm đất một pha, hai pha hoặc ba pha trên hệ thống truyền tải khi lắp đặt STATCOM đã được nghiên cứu, kết quả mô phỏng bằng phần mềm PSCAD cho thấy rõ tác động của các thiết bị STATCOM ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của rơ le khoảng cách. Từ khóa: Quá độ, Hệ thống truyền tải, Rơle khoảng cách , FACTS, STATCOM. ABSTRACT Flexible AC Transmission (FACT) devices are normally used to enhance controllability and increase power transfer capability of the grid. However, in power systems grids, presence of FACT devices such as STATCOM (Static Synchronous Compensator) usually affects the operation of some subsystems such as distance relays. This paper presents purpose of studying the influence Facts STATCOM devices placed on 500kV Nha Be- OMON affect to the work of the distance protection relay when a short circuit occurs in the absence of equipment and installation STATCOM at near OMON line, mid-point and far Nha-Be. From the research results, help us find a better plan operating at single line to ground fault, two-phase or three-phase transmission system when installing STATCOM was original research, simulation results using PSCAD software for clearly see the impact of STATCOM devices affect the performance of the distance relay. Key words: Transient, Transmission System, Distance Relay, FACTS, STATCOM. 1. Giới thiệu Cập nhật thông số để tính toán xây dựng dây tải điện hiện có, mà không ảnh hưởng đến chất mới đường dây truyền tải trở nên vô cùng khó khăn lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi về vấn đề kinh tế và môi trường. Hiệu quả cao phải áp dụng các công nghệ mới cần phải lắp đặt trong điều kiện của việc sử dụng tốt hơn các đường thay thế các đường dây hiện hữu để đảm bảo chất 1
2. lượng điện năng và nâng cao khả năng truyền tải STATCOM (Static Synchronous Compensator) cần được quan tâm. Trong lĩnh vực này, do sự tiến là một thiết bị chuyển đổi nguồn áp (VSC – bộ gần đây trong công nghệ bán dẫn công suất cao, Voltage Source Converter). Nó chuyển đổi nguồn công nghệ truyền tải điện xoay chiều AC linh hoạt điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều để bù (FACTS) đã được đề xuất để giải quyết vấn đề này. công suất phản kháng cho hệ thống. STATCOM là Tuy nhiên, do sự phức tạp của các thiết bị FACTS một thiết bị bù ngang, điều khiển điện áp tại vị trí với hệ thống truyền tải, quá độ xếp chồng dạng lắp đặt đến giá trị cài đặt (Uref) thông qua việc điều sóng tần số, điện áp và dòng điện (đặc biệt là khi có chỉnh biên độ và góc pha của điện áp rơi giữa sự cố) có thể khác nhau đáng kể so với các hệ STATCOM và hệ thống. Bằng cách đều khiển điện thống khi không sử dụng các thiết bị FACTS và nó áp của STATCOM cùng pha với điện áp của hệ sẽ cho kết quả thay đổi nhanh chóng trong các thống nhưng có biên độ lớn hơn khiến dòng công thông số trong hệ thống như các dòng trở kháng và suất phản kháng chạy từ STATCOM vào hệ thống góc pha. Như vậy để nghiên cứu ảnh hưởng tác qua đó nâng cao điện áp hệ thống lên. Ngược lại động của các thiết bị FACTS STACOM trên rơle nếu điều khiển điện áp của STATCOM thấp hơn bảo vệ khoảng cách như trở kháng trên đường dây điện áp hệ thống, nó chảy từ hệ thống vào cần phải được tính toán STATCOM do vậy hạn chế quá điện áp trên lưới STATCOM là một trong những thiết bị điện xem ở hình 1. FACTS sử dụng rộng rãi nhất. Nó dựa trên nguồn Bộ chuyển Nguồn Máy biến áp chuyển đổi điện áp và có thể bơm vào dòng điện đổi nguồn dự trử cấp nguồn điện áp DC gần như hình sin với biên độ khác nhau và vuông góc với điện áp đường dây đang được kết nối. Nó được sử dụng rộng rãi tại khu vực để duy trì điện áp bằng cách phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng V cấp trên hệ thống điện.Vì sự xuất hiện của các thiết bị nguồn STATCOM trong đường dây khi xảy ra sự cố, hoặc Hình 1: Thiết bị bù đồng bộ tĩnh STATCOM các tín hiệu điện áp và tại điểm rơle sẽ bị ảnh 2.1 Nguyên tắc làm việc của STATCOM. hưởng cả hai trạng thái ổn định và quá độ.Tác động này sẽ ảnh hưởng đến việc thực hiện các phương pháp bảo vệ, chẳng hạn như rơle bảo vệ khoảng cách. Điều này sẽ ảnh hưởng đến tác động thực hiện các phương pháp bảo vệ: như rơle khoảng cách. Một số nghiên cứu, được thực hiện hiệu xuất làm việc của rơle khoảng cách trên một hệ thống đường dây truyền tải với các thiết bị FACTS khác nhau. Hình 2 Sơ đồ tương đương của STATCOM 2. Hoạt động của Statcom V E I (1) r X ' 2
3. Từ hình 2, công suất tác dụng và phản kháng P=0; Q E(E V)/ X ' (4) do STATCOM sinh ra có thể tính theo công thức Từ (4) ta thấy Q tỉ lệ với hai đện áp (E-V). E.V - Khi E = V thì Q = 0 bộ bù không phát ra hay hấp sau: P sin (2) X ' thụ CSPK. E 2 E.V - Khi E > V thì Q > 0 tồn tại thành phần điện áp Q ' ' cos (3) X X EV tương ứng dòng cảm kháng IL chậm sau E, V Nguyên lý hoạt động của STATCOM được thể hiện một góc 900, lưới sẽ truyền CSPK vào bộ bù sơ đồ tương đương trong hình 2, thể hiện công suất (STATCOM hấp thụ CSPK). tác dụng và phản kháng truyền giữa điện áp hệ - Khi E < V thì Q < 0 tồn tại thành phần điện áp thống để điều khiển là E và điện áp được tạo ra EV tương ứng dòng điện dung IC vượt trước E, V bởi VSC là V. STATCOM là một thiết bị bù một góc bằng 900 bộ bù phát CSPK lên lưới điện. ngang, nó điều chỉnh điện áp tại vị trí nó lắp Từ phân tích trên ta thấy rằng khi thay đổi biên độ đặt đến giá trị cài đặt (Vref) thông qua việc điện áp đầu ra của bộ bù trong khi giữ góc lệch δ = điều chỉnh biên độ và góc pha của điện áp rơi 0 ta có thể điều khiển dòng CSPK trao đổi giữa giữa STATCOM và HTĐ. Trong chế độ hoạt lưới và bộ bù. động ổn định điện áp phát ra bởi STATCOM là 2.2 Mô hình điều khiển của STATCOM V là cùng pha với E (δ = 0), do đó chỉ có công suất phản kháng truyền tải. Bằng cách điều khiển điện áp V tạo ra bởi VSC cùng pha với điện áp E của hệ thống nhưng có biên độ lớn hơn khiến dòng phản kháng (Ir) chạy từ STATCOM vào hệ thống, lúc này dòng điện Ir hoạt động như một điện dung cung cấp công suất phản kháng đến hệ thống, qua đó nâng cao điện áp hệ thống lên. Ngược lại, nếu điện áp V tạo ra bởi VSC Hình 3 Sơ đồ khối của STATCOM với điều khiển có biên độ thấp hơn điện áp E của hệ thống điện áp độ rộng xung (PWM). khiến dòng phản kháng (Ir) chạy từ hệ thống Cấu trúc cơ bản của STATCOM với điều vào STATCOM, lúc này dòng điện Ir hoạt động khiển điện áp dựa trên độ rộng xung PWM được như một điện cảm tiêu thụ công suất phản mô tả xem hình 3. Loại bỏ các vòng lặp điều khiển kháng từ hệ thống, qua đó hạn chế quá điện áp điện áp dc trong hình này sẽ mang lại sơ đồ khối cơ trên lưới điện. Nếu điện áp V tạo ra bởi VSC và bản của bộ điều khiển góc pha điển hình. điện áp hệ thống E bằng nhau thì không có trao Các mô hình STATCOM đề xuất ở đây đổi công suất phản kháng. hình 2.9 là sơ đồ nguyên được dựa trên phương trình cân bằng công suất lý trao đổi CSPK và CSTD giữa bộ bù và lưới. P = Pdc + Ploss (5) Trong chế độ hoạt động chỉ bù CSPK thì δ = 0 do Về cơ bản điều khiển sự cân bằng giữa công suất đó từ (2) và (3) ta có: AC và công suất một chiều Pdc hoạt động dưới sự cân bằng ở tần số cơ bản (đây là những giả định cơ 3
4. bản mà các nghiên cứu trạng thái ổn định và thoáng Bảo vệ khoảng cách là chức năng chính của qua dựa trên công suất của hệ thống). Cho các mô rơle. Nó gồm một hệ thống dò tìm sự cố, một hệ hình được chính xác, điều quan trọng để đại diện thống đo khoảng cách và một hệ thống xác định cho các tổn thất của các bộ điều khiển (Ploss). Điều hướng công suất (dòng điện) sự cố. Tuỳ vào mỗi khiển PWM đang trở thành một lựa chọn thực tế loại rơle của từng hãng chế tạo mà các rơle khoảng hơn cho các ứng dụng hệ thống truyền tải của bộ cách có các phương pháp dò tìm phát hiện sự cố và điều khiển dựa trên bộ chuyển đổi nguồn điện áp đưa ra những phương thức xử lý khác nhau nhưng (VSC-voltage-source converter), do một số diễn nhìn chung đều dựa trên nguyên lý cơ bản là dựa biến gần đây trên thiết bị đóng cắt điện tử mà vào giá trị dòng điện và điện áp đo được từ đó tính không trình bày các tổn thất thiết bị đóng cắt cao toán giá trị tổng trở đo rồi so sánh với giá trị đặt của GTOs, chúng thường hạn chế sử dụng các loại vùng cùng với hướng công suất trên đường dây để kỹ thuật kiểm soát các ứng dụng điện áp tương đối tổng hợp đưa ra quyết định thao tác. thấp. 3.1 Nguyên tắc hoạt động và vùng bảo vệ. Bảo vệ khoảng cách (BVKC) là loại bảo vệ có bộ phận đo khoảng cách, làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ bảo vệ đến điểm ngắn mạch. Thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp UR và dòng điện IR đưa vào phần đo lường và góc φR giữa chúng. U R t f ( , R ) (6) IR Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách từ chỗ nối bảo vệ đến điểm sự cố tăng lên. Bảo vệ đặt Hình 4. Mô hình ổn định quá độ của STATCOM với gần chỗ sự cố nhất có thời gian làm việc bé nhất. bộ điều khiển điện áp PWM. Nếu nối rơle tổng trở của bảo vệ khoảng cách vào Trong điều khiển PWM, Tổn thất do đóng hiệu các dòng pha và điện áp dây tương ứng (ví du, cắt liên quan đến việc chuyển đổi tương đối nhanh 2 pha A,B) thì khi ngắn mạch 2 pha A, B ta có: của các thiết bị điện tử và thiết bị của chúng đóng 1 một vai trò quan trọng trong mô phỏng, điều này có Dòng vào rơle: I R .(I A I B ) (7) nI ảnh hưởng trực tiếp trên việc nạp và xả của tụ điện, Áp đặt vào rơle: và do đó cần được xem xét trong mô hình. Các mô 1 1 hình được thảo luận trong bài viết này cho rằng U R (U A U B ) (I A I B ).Z1.l (8) (3.2) nU nU việc sử dụng công nghệ điều khiển PWM, như cho U phép sự phát triển các mô hình tổng quát hơn, có Như vậy: R Z .l (9) I 1 thể dễ dàng được điều chỉnh các công nghệ điều R Trong đó : khiển khác (chẳng hạn như điều khiển góc pha). Z : tổng trở thứ tự thuận của 1 km đường dây. 3. Bảo vệ khảng cách 1 4
5. nI, nU: tỷ số biến đổi của TI và TU cung cấp cho bảo vệ. IA, IB: dòng chạy qua cuộn sơ cấp của TI đặt ở pha A, B. UA, UB: áp pha A, B tại chỗ nơi bảo vệ. l : khoảng cách từ chổ đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch. Hình 5. Sơ đò khối một thành phần khoảng cách Bảo vệ khoảng cách cần lấy tín hiệu dòng như mô hình mô phỏng. Z V / I điện, điện áp và góc lệch φ giữa chúng. Bảo vệ X X X (11) khoảng cách xác định tổng trở từ chổ đặt bảo vệ 3.3 Phần sơ đồ bảo vệ đến điểm ngắn mạch từ các tín hiệu trên. Tác động Bảo vệ khoảng cách kỹ thuật số là một bảo khi tổng trở rơle đo được bé hơn giá trị tổng trở vệ ngắn mạch phổ biến. Đó là nguyên tắc hoạt động chỉnh định của bảo vệ. dựa trên đo lường và các trở kháng ngắn mạch, ZR < Zcđ (10) được đặt tên bằng các thuật toán của rơle khoảng Khi bình thường điện áp rơle bằng điện áp cách kỹ thuật số. Thuật toán này được sử dụng để định mức, dòng điện qua rơle là dòng tải, nên tổng đưa tín hiệu đầu vào bởi điện áp và dòng điện trở rơle đo có các giá trị lớn và rơle không tác riêng biệt để đánh giá sự xuất hiện xảy ra sự cố hay động. Khi ngắn mạch điện áp giảm còn dòng điện không sự cố. Chúng được sử dụng để tính toán trở tăng lên tổng trở rơle đo được nhỏ nên rơle tác kháng của đường dây bằng cách đo điện áp và dòng động. trên một tín hiệu duy nhất. Ví dụ, đối với loại rơle 3.2 Mô tả rơle bảo vệ khoảng cách trở kháng, so sánh cài đặt rơle trở kháng với trở Rơle theo nghiên cứu được trình bày xem hình 5 kháng đo lường để xác định sự cố là trong hay được mô hình hóa dưới hình thức mô phỏng như 6 ngoài khu vực được bảo vệ. Công thức khác nhau đại lượng khoảng cách MHO với phân cực điện áp nên được áp dụng khi tính toán các sự cố trở kháng thứ tự thuận, 3 đại lượng cho vòng lặp pha-pha và 3 với các loại sự cố khác nhau. đại lượng cho vòng lặp pha-đất. Rơle tính toán giá Bảng 2: Tính toán trở kháng sự cố trong các trị trở kháng biểu kiến của vòng lặp sự cố để so loại sự cố khác nhau. sánh với điện kháng và điện trở tới hạn xác định LOẠI SỰ CỐ CÔNG THỨC bởi các giá trị cài đặt của rơle. AG VA/(IA + k IO) Theo đó, giá trị sau đây là trở kháng biểu kiến BG V /(I + k I ) B B O cho các vòng lặp sự cố khác nhau. CG VC/(IC + k IO) AB or ABG (VA-VB)/(IA-IB) BC or BCG (VB-VC)/(IB-IC) CA or CAG (VC-VA)/(IC-IA) 5
6. Trong đó A, B và C cho biết số thứ tự của mỗi pha, l l l 0line 0S 0Sh (17) G sự cố đất, V và I là các pha điện áp và dòng điện, Trong đó V1S, V2S và V0S là các thành phần điện k = (Zo-Z1) / Z1, Zo và Z1 là trở kháng đường dây áp pha tại vị trí rơle, I1S, I2S và I0S là các thành phần thứ tự không, thứ tự thuận. I0 dòng thứ tự không dòng diện pha tại vị trí rơle, l1line, l2line và l0line là các với I0=(IA+IB+IC)/3. thành phần dòng diện pha trong các đường dây 3.4. Tính toán trở kháng của rơle khoảng cách truyền tải, l1f, l2f và l0f là các thành phần dòng diện Với các phân tích kết hợp với hoạt động pha trong lúc sự cố, l1sh, l2sh và l0sh là các thành phần của rơle khoảng cách, hệ thống điện khi có lắp đặt dòng diện pha mắc song song bởi STACOM, Z1 và thiết bị STATCOM; rơle được nối vào phía phải Z0 là các thành phần trở kháng của đường dây, 'n' là của thanh dẫn S. Tính toán trở kháng xuất hiện dựa trên một đơn vị khoảng cách từ vị trí đặt rơle đến trên sự chuyển đổi thành phần đối xứng sử dụng điểm sự cố. các thành phần tần số nguồn điện áp và dòng điện Từ trên, điện áp tại điểm đặt rơle có thể được đo được tại vị trí rơle. Giả sử rằng các tính toán cho bởi: thành phần tuần tự, thành phần tín hiệu,trình tự đã V nI Z nI (Z Z ) I (n 0.5)Z được thực hiện trước đó. Khi xảy ra sự cố một một S S 1 0S 0 1 Sh 1 (n 0.5)I sh0 (Z 0 Z1 ) I f R f pha chạm đất tại phía phải của STATCOM và (18) khoảng cách là n*L tính từ vị trí rơle, các thành Khi Vs= V1s+ V2s+V0s (19) phần thứ tự không, thứ tự thuận và thứ tự nghịch Is= I1s+ I2s+I0s (20) của hệ thống trong quá trình sự cố xảy ra có thể Ish= I1sh+ I2sh+I0sh (21) được mô tả ở hình 6. Một pha chạm đất, trở kháng xuất hiện của rơle Mạch tương tự sẽ được xem xét các thành phần khoảng cách có thể được tính bằng công thức dưới thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không. Đối đây: V V với mạng thành phần thứ tự thuận ký hiệu bằng 1, Z R R Z Z I (22) thành phần thứ tự nghịch nó sẽ là 2, và thành phần I 0 1 I Relay R Z R0 thứ tự không nó bằng 0. Sử dụng các ký hiệu cho 1 ba thành phần trong mạng các phương trình sau đây Khi đó: ta được. VR, IR điện áp pha và dòng điện tại điểm đặt rơle Thành phần điện áp tại điểm rơle có thể được thể IR0 dòng điện pha thứ tự không hiện như sau: Irơle dòng điện rơle Nếu rơle khoảng cách này được áp dụng trong V l 0.5Z l (n 0.5)Z R l 1S 1S 1 1line 1 f 1 f (12) đường dây truyền tải khi có lắp đặt thiết bị V l 0.5Z l (n 0.5)Z R l 2S 2S 1 2line 1 f 2 f (13) STATCOM, trở kháng hiển thị trên rơle này có thể V l 0.5Z l (n 0.5)Z R l được thể hiện như: 0S 0S 0 0line 0 f 0 f (14) I I l l l Z nZ sh (n 0.5)Z f R 1line 1S 1Sh (15) 1 1 f (23) I relay I relay l l l 2line 2S 2Sh (16) 6
7. Rõ ràng từ phương trình (23) rằng nếu chỉ có sự Ngoài ra còn có đường dây liên lạc giữa các nút cố pha – đất, phương trình trở thành ( vì lúc này khi như sơ đồ hình 7. sự cố 1 pha chạm đất dòng If =0): 4.1 Sơ đồ lưới điện 500kV đường dây Nhà Bè – Ô I Môn lúc vận hành bình thường. Z nZ sh (n 0.5)Z 1 1 (24) I relay Tác động của STATCOM được tính toán hiển thị trên rơ le trở kháng trên đường dây truyền tải có thể được sử dụng để chỉnh lại vùng cài đặt mới bằng công thức như sau: 50%Z (N 50%)(1 I / I )Z 80%Z 1 New sh Relay 1 1 (25) 30% Hình 7. Sơ đồ lưới điện lúc vận hành bình thường. NNew 50% 1 Ish / IRelay (26) Hình 8: Vùng bảo vệ của rơle khoảng cách lúc hoạt động bình thường. Khi chưa xảy ra sự cố điện trở và điện kháng của tổng trở xẽ không xuất hiện trong vòng tròn bảo vệ của rơle xem Hình8, điều này có nghĩa là tổng trở sẽ không được rơle khoảng cách nghi nhận khi chưa có xảy ra sự cố, hệ thống vẫn làm việc bình thường. 4.2 Kết quả mô phỏng. 4.2.1 Sự cố một pha chạm đất. trong vùng bảo vệ Hình 6: Trình tự trong hệ thống khi có sự cố xảy ra vùng I (74% chiều dài đường dây). trong hệ thống. Giả sử ta cho điểm ngắn mạch lúc xảy ra sự cố 4. Trường hợp nghiên cứu 3.5 Ohm, vị trí xảy ra sự cố cách rơle bảo vệ tại Nghiên cứu đường dây 500kV Ô Môn – Nhà trạm Ô Môn 115km khoảng 74% chiều dài đường Bè (155km). Lưới điện gồm có 2 nguồn vô hạn dây được trình bày ở hình 9. phát trực tiếp vào Phú Lâm, góc pha 6,13o và Phú Mỹ, 7,78o . Phụ tải tiêu thụ một lượng công suất 158,2MW tại Ô Môn, 151,13MW tại Nhà Bè. 7
8. Hình 11: Điện trở xuất hiện nằm ngoài vùng bảo vệ của rơle khoảng cách. Từ hình 11 ta nhận thấy khi có sự cố xảy ra ở xa Hình 9. Sơ đồ lưới điện khi xảy ra sự cố ngắn mạch khoản 91% chiều dài đường dây, tổng trở của rơle pha A chạm đất. khoảng cách xuất hiện nhưng nằm ngoài vùng bảo vệ của rơle, lúc này rơle không nhận được tín hiệu sự cố ngắn mạch xảy ra. 4.2.3 Có thiết bị STATCOM giữa đường dây. Hình 10. Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách khi ngắn mạch pha A chạm Hình 12: Sơ đồ lưới điện khi xảy ra sự cố ngắn đất mạch pha A chạm đất khi có lắp đặt thiết bị Khi có ngắn mạch pha A tổng trở trên pha A STATCOM. giảm xuống và xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách như hình 10. Lúc này rơle khoảng cách đã nghi nhận được tín hiệu có ngắn mạch xảy ra trên pha A nhưng rơle khoảng cách ngắn mạch hai pha không có ghi nhận được tín hiệu. 4.2.2 Ngoài vùng bảo vệ vùng I (91% chiều dài đường dây). Hình 13: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách khi ngắn mạch pha A chạm đất khi có lắp đặt STATCOM tại giữa đường dây. Khi có ngắn mạch pha A chạm đất tại vị trí 74% chiều dài đoạn đường dây và lúc này ta lắp đặt thiết 8
9. bị STATCOM tại giữa đường dây ở hình 13 ta nhận thấy rằng tổng trở xuất hiện trong quỹ đạo vòng tròn của rơle bảo vệ khoảng cách dịch ra ngoài đường biên của vòng tròn khoản 113% so với khi chưa có lắp đặt STATCOM xem hình 13. 4.2.4 Có thiết bị STATCOM đầu đường dây. Hình 14: Sơ đồ lưới điện khi xảy ra sự cố ngắn mạch pha A chạm đất khi lắp đặt thiết bị STATCOM tại thanh cái Nhà Bè. Hình 14: Sơ đồ lưới điện khi xảy ra sự cố ngắn mạch pha A chạm đất khi có lắp đặt thiết bị STATCOM tại thanh cái Ô MÔN. Hình 15: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách khi ngắn mạch pha A chạm đất khi có lắp đặt STATCOM tại thanh cái Nhà Bè Khi có ngắn mạch pha A chạm đất và khi lắp đặt STATCOM tại thanh cái Nhà Bè như ở Hình15 tổng trở xuất hiện trong quỹ đạo vòng tròn của rơle bảo vệ khoảng cách dịch ra ngoài đường biên của Hình 15: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ vòng tròn khoản 102% so với khi chưa có lắp đặt của rơle khoảng cách khi ngắn mạch pha A chạm STATCOM. đất khi có lắp đặt STATCOM tại thanh cái Ô MÔN 4.2.6 Sự cố ngắn mạch hai pha B-C. Khi có ngắn mạch pha A chạm đất và khi lắp đặt 4.2.6.1 Trong vùng bảo vệ vùng I (74% chiều dài STATCOM tại thanh cái Ô MÔN như ở hình 15 ta đường dây). nhận thấy rằng tổng trở xuất hiện trong quỹ đạo vòng tròn của rơle bảo vệ khoảng cách vẫn không thay đổi so với khi chưa có lắp đặt thiết bị STATCOM. 4.2.5 Có thiết bị STATCOM cuối đường dây. 9
10. Hình 16: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ Từ hình 18 khi xảy ra ngắn mạch 2 pha BC cách của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 2 pha BC tại xa vị trí đặt rơle bảo vệ Ô Môn – Nhà Bè 74% vị trí ngắn mạch 74% chiều dài đường dây chiều dài đường dây, đồng thời lắp đặt thiết bị Từ hình 16 khi xảy ra ngắn mạch 2 pha BC cách STATCOM ở giữa đường dây khi đó tổng trở trên 2 xa vị trí đặt rơle bảo vệ Ô Môn – Nhà Bè 74% pha BC xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle chiều dài đường dây, tổng trở trên 2 pha BC xuất khoảng cách lúc này rơle khoảng cách BC đã nghi hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách nhận tín hiệu có ngắn mạch xảy ra trên 2 pha BC. lúc này rơle khoảng cách BC đã nghi nhận tín hiệu 4.2.6.3 Có thiết bị STATCOM đầu đường dây. có ngắn mạch xảy ra trên 2 pha BC. 4.2.6.2 Ngoài vùng bảo vệ vùng I (91% chiều dài đường dây). Hình 19: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 2 pha BC khi Hình 17: Trở kháng xuất hiện nằm ngoài vùng bảo có lắp đặt STATCOM tại thanh cái Ô MÔN. vệ của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 2 pha BC Từ hình 19 khi xảy ra ngắn mạch 2 pha BC cách tại vị trí ngắn mạch 91% chiều dài đường dây xa vị trí đặt rơle bảo vệ Ô Môn – Nhà Bè 74% Từ hình 17 ta nhận thấy khi có sự cố ngắn mạch chiều dài đường dây, đồng thời lắp đặt thiết bị 2 pha xảy ra ở xa khoản 91% chiều dài đường dây STATCOM ở đầu đường dây Ô Môn khi đó tổng tổng trở của rơle khoảng cách xuất hiện nhưng nằm trở trên 2 pha BC xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ ngoài vùng bảo vệ của rơle, lúc này rơle không của rơle khoảng cách lúc này rơle khoảng cách BC nhận được tín hiệu sự cố ngắn mạch xảy ra. đã nghi nhận tín hiệu có ngắn mạch xảy ra trên 2 4.2.6.3 Có thiết bị STATCOM giữa đường dây. pha BC. 4.2.6.4 Có thiết bị STATCOM cuối đường dây. Hình 18: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ Hình 20: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 2 pha BC khi của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 2 pha BC khi có lắp đặt thiết bị STATCOM tại giữa đường dây. có lắp đặt STATCOM tại thanh cái Nhà Bè 10
11. Trong quá trình xảy ra sự cố ngắn mạch 2 pha Hình 22: Điện trở xuất hiện nằm ngoài vùng bảo vệ BC khi có lắp đặt thiết bị STATCOM tại thanh cái tại của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 3 pha ABC Ô Môn tổng trở rơle đo được tại Ô Môn thấp hơn vị trí ngắn mạch 91% chiều dài đường dây. so với tổng trở khi lắp đặt thiết bị STATCOM tại vị Từ hình 22 ta nhận thấy khi có sự cố ngắn mạch trí giữa đường dây và tại thanh cái Nhà Bè, nghĩa là 3 pha xảy ra ở xa khoản 91% chiều dài đường dây vùng bảo vệ trong rơle khoảng cách tại vị trí Ô tổng trở của rơle khoảng cách xuất hiện nhưng nằm Môn lớn hơn so với vùng bảo vệ tại vị trí giữa ngoài vùng bảo vệ của rơle, lúc này rơle không đường dây và Nhà Bè. nhận được tín hiệu sự cố ngắn mạch xảy ra. 4.2.7 Sự cố ngắn mạch 3 pha ABC 4.2.7.3 Có thiết bị STATCOM giữa đường dây. 4.2.7.1 Trong vùng bảo vệ vùng I (74% chiều dài đường dây). Hình 23: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 3 pha ABC Hình 21: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ khi có lắp đặt thiết bị STATCOM tại giữa đường của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 3 pha ABC dây. Từ hình 21 khi xảy ra ngắn mạch 3 pha ABC Từ hình 23 khi xảy ra ngắn mạch 3 pha ABC cách xa vị trí đặt rơle bảo vệ Ô Môn – Nhà Bè 74% cách xa vị trí đặt rơle bảo vệ Ô Môn – Nhà Bè 74% chiều dài đường dây, khi đó tổng trở trên 3 pha chiều dài đường dây, đồng thời lắp đặt thiết bị ABC xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle STATCOM ở giữa đường dây khi đó tổng trở trên 3 khoảng cách lúc này rơle khoảng cách ABC đã nghi pha ABC xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ của rơle nhận tín hiệu có ngắn mạch xảy ra trên 3 pha ABC. khoảng cách lúc này rơle khoảng cách ABC đã nghi 4.2.7.2 Ngoài vùng bảo vệ vùng I (91% chiều dài nhận tín hiệu có ngắn mạch xảy ra trên 3 pha ABC. đường dây). 4.2.7.4 Có thiết bị STATCOM đầu đường dây. 11
12. Hình 24: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ STATCOM. Từ đó, tìm ra phương án lắp đặt và của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 3 pha ABC vận hành thích hợp. Từ kết quả của bài báo thấy khi có lắp đặt STATCOM tại thanh cái Ô MÔN. rằng, chỉ có vùng bảo vệ rơle khoảng cách bị thay Từ hình 24 khi xảy ra ngắn mạch 3 pha ABC đổi khi có lắp đặt STATCOM tại vị trí giữa đường cách xa vị trí đặt rơle bảo vệ Ô Môn – Nhà Bè 74% dây khi đó vùng bảo vệ được dịch chuyển ra xa hơn chiều dài đường dây, đồng thời lắp đặt thiết bị so với khi chưa lắp đặt STATCOM. STATCOM ở đầu đường dây Ô Môn khi đó tổng Trong quá trình xảy ra sự cố, trở kháng biểu kiến trở trên 3 pha ABC xuất hiện nằm trong vùng bảo sẽ tăng nếu STATCOM cung cấp công suất phản vệ của rơle khoảng cách lúc này rơle khoảng cách kháng cho hệ thống, trở kháng biểu kiến sẽ giảm ABC đã nghi nhận tín hiệu có ngắn mạch xảy ra nếu STATCOM hấp thụ công suất phản kháng từ trên 3 pha ABC. hệ thống. 4.2.7.5 Có thiết bị STATCOM cuối đường dây. Tài liệu tham khảo [1]. PGS.TS Trần Bách, Lưới điện và hệ thống điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006. [2]. TS. Trần Quang Khánh, Vận hành hệ thống điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2006. [3]. TS. Hồ Văn Hiến, Hệ Thống điện truyền tải và phân phối, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 2010. Hình 25: Điện trở xuất hiện nằm trong vùng bảo vệ [4]. PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt, Bảo vệ rơle và tự của rơle khoảng cách khi ngắn mạch 3 pha ABC động hóa trong hệ thống điện, Nhà xuất bản ĐHQG khi có lắp đặt STATCOM tại thanh cái Nhà Bè TP.HCM, 2003. Từ các kết quả mô phỏng trên ta nhận thấy khi [5]. J.L.J. Lewis Blackburn, Protective Relaying ngắn mạch 3 pha ABC có lắp đặt thiết bị Principles and Applications. New York:Marcel STATCOM tại vị trí thanh cái Ô Môn có tổng trở Dekker, 1987. lớn hơn so với khi không có lắp đặt thiết bị [6]. B.C hattopadhyay, M.S. Sachdev, and T.S. STATCOM và khi có lắp đặt thiết bị STATCOM Sidhu, “Protection of a distribution network- tại vị trí giữa đường dây và tại thanh cái Nhà Bè, do anadaptive approach,” Can.J.Electr. Comput.Engg. đó vùng bảo vệ trong vùng của rơle khoảng cách tại vol.19, no.3, pp. 99-108, July 1994. vị trí Ô Môn cũng quá tầm bảo vệ hơn so với vùng [7]. M.S. Sachdev, T.S. Sidhu, and B.K. Talukdar, bảo vệ tại giữa đường dây và tại Nhà Bè. “Topology detection for adaptive protection of 4. Kết luận distribution networks,” in Proc. IEEE Energy Bài báo này đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của thiết Manage. Power Delivery, 1995, pp. 445-450. bị Facts STATCOM đặt trên đường dây 500kV [8]. K. R. Padiyar, “FACTS Controllers in Power Nhà Bè – Ô MÔN đến sự làm việc của rơle bảo vệ Transmission and Distribution”, Published by New khoảng cách khi có ngắn mạch xảy ra trong các Age International (P) Ltd, 2007. trường hợp trước khi lắp và sau khi lắp 12
13. [9]. K. El-Arroudi, G. Joos, D.T. McGillis, and Analysis, Technical brochure no. 145, TF 38- “Operation of impedance protection relays with the 01-08, CIGRE (Aug. 1999). STATCOM,”Power Delivery, IEEE Transactions [16]. S. H. Horowitz, A. G. Phadke, J. S. Thorp, on , Volume: 17 , Issue: 2 , April 2002Pages:381 - "Adaptive Transmission System Relaying," IEEE 387. Trans. Power Delivery, vol. 3, no. 4, 1436-1445, [10]. P.K. Dash., , A.K. Pradhan, , G. Panda, , A.C. 1988. Liew, “Adaptive relay setting for flexible AC [17]. G. D. Rockefeller, C. L. Wagner, et al, transmission systems (FACTS) ,” Power Delivery, "Adaptive Transmission Relaying Concepts For IEEE Transactions on , Volume: 15 Issue: 1 , Jan Improved Performance," IEEE Trans. Power 2000 Page(s): 38 -43115 Delivery, vol. 3, no. 4, 1446-1458, 1988. [11]. W. G. Wang; X.G. Yin; J. Yu ; X.ZH Duan; 18. Khalil El-Arroudi, Geza Joos, and Donald T. D.SH Chen “The impact of TCSC on distance McGillis, “Operation of Impedance Protection protection relay,” Power System Technology, 1998. Relays With the STATCOM”, IEEE Proceedings. POWERCON '98.1998 International TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, Conference on , Volume: 1 , 18-21 Aug. 1998 VOL. 17, NO. 2, APRIL 2002 [12]. M, Khederzadeh “The impact of FACTS [19]. A. Kazemi, S. Jamali, Fellow, IEE, and H. device on digital multifunctional protective relays,” Shateri, Member, IEE .“Effects of STATCOM on Transmission and Distribution Conference and Distance Relay Tripping Characteristic ”. 2005 Exhibition 2002: Asia Pacific.IEEE/PES , Volume: IEEE/PES Transmission andDistribution 3 , 6-10 Oct. 2002 Pages:2043 - 2048 vol.3 Conference & Exhibition: Asia and Pacific Dalian, [13]. Mojtaba Khederzadeh, "The Impact of China. FACTS Devices on digital Multifunctional Protective relays", Transmission and Distribution Conference and Exhibition 2002, AsiaPacific,. IEEE/PES, Volume: 3, 6-10 Oct.2002, Pages: 2043-2048. [14]. T.S.Sidhu, Rajiv.K.Varma, Pradeep K.Gangadharan, Fadhel A. Albasri, G.Rosas Ortiz,"Performance of Distance relays on shunt FACTS compensated Transmission lines",.-Power delivery, IEEE Transactions on July 2005,volume20,Issue-3,Pgs- 1837 -1845 ISSN:08858977. [15]. Modeling of Power Electronics Equipment (FACTS) in Load Flow and Stability Programs: A Representation Guide for Power System Planning 13
14. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.