Nghiên cứu giải pháp vận hành tách lưới để hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện Việt Nam.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
PHẠM VĂN CHÍ
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VẬN HÀNH TÁCH LƯỚI
ĐỂ HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH TRÊN LƯỚI
TRUYỀN TẢI ĐIỆN VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN – HỆ THỐNG ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG
HÀ NỘI - 2014

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Phạm Vă Cao học Đ
n Chí 1 KT -2011B
MỤC LỤC
Chương 1 Vấn đề dòng điện ngắn mạch và các giải pháp hạn chế dòng điện
:
ngắn mạch ............................................................................................................ 10
1.1. Đặ ấn đề
t v .................................................................................................. 10
1.1.1. T ng quan v ng n m ..................................................................... 10
ổ ề ắ ạch
1.1.2. Định nghĩa ngắ ạ
n m ch......................................................................... 11
1.1.3. Phân lo i ng n m ............................................................................ 11
ạ ắ ạch
1.1.4. Nguyên nhân ng n m ..................................................................... 12
ắ ạch
1.1.5. H u qu c a ng n m ....................................................................... 12
ậ ả ủ ắ ạch
1.1.6. M a tính toán ng ...................................................... 13
ục đích củ ắn mạch
1.2. Cơ sở ết và phương pháp nghiên cứ
lý thuy u............................................. 13
1.2.1. Cơ sở ế
lý thuy t .................................................................................... 13
1.2.2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................... 19
1.3. Quy đị ệ ề dòng điệ ắ ạ
nh hi n hành v n ng n m ch ........................................... 25
1.3.1. Quy ph m trang b n....................................................................... 25
ạ ị điệ
1.3.2. Thông tư 12/2010/TT- ................................................................. 26
BCT
1.4. Các gi i pháp h n ch n ng ............................................. 26
ả ạ ế dòng điệ ắn mạch
1.4.1. Gi i pháp ph o v ........................................................... 27
ả ối hợp rơle bả ệ
1.4.2. Gi i pháp thay th ................................................................... 27
ả ế thiết bị
1.4.3. Gi kháng............................................................... 28
ải pháp thay đổi trở
1.4.5. Gi i pháp l t b sung thi h n ch dòng ng n m ............... 31
ả ắp đặ ổ ết bị ạ ế ắ ạch
1.4.6. Kinh nghi ........................................................................... 33
ệm quốc tế
Chương 2 Lưới điện truyền tải Việt Nam và vấn đề dòng ngắn mạch ngày càng
:
tăng....................................................................................................................... 39
2.1. Hi n tr n truy n t i
ệ ạng lưới điệ ề ả ................................................................. 39

n Chí 2 KT -2011B
2.1.1. n tr ng ngu n......................................................................... 39
Hiệ ạ ồn điệ
2.2.2. Lưới điện 500kV ................................................................................ 40
2.2. n 220kV ................................................................................ 41
3. Lưới điệ
2.2. Quy ho ch phát tri n ngu n truy n t i
ạ ể ồn và lướ ệ
i đi ề ả ................................ 42
2.2.1. D báo nhu c u ph t ........................ 42
ự ầ ụ ải hệ thống điện đến năm 2020
2.2.2. K ho ch phát tri n h n Vi n 2013-2015... 43
ế ạ ể ệ thống điệ ệt Nam giai đoạ
2.2.3. K ho ch phát tri n ngu n 2013-2015 ....................... 44
ế ạ ể ồn điện giai đoạ
2.2.4. K ho ch phát tri n 2013-2015........................... 45
ế ạ ển lướ ện giai đoạ
i đi
2.3. V n ng n m ...................................................... 48
ấn đề dòng điệ ắ ạch tăng cao
2.4. Các bi n pháp h n ch n ng n m
ệ ạ ế dòng điệ ắ ạch đang áp dụng, đánh giá và đề
xu i truy
ất giải pháp cho lướ ề ải điệ ệ
n t n Vi t Nam............................................. 48
2.4.1. Tách lướ ể ạ ế ắ ạ
i đ h n ch dòng ng n m ch............................................... 48
2.4.2. L p kháng h n ch dòng ng n m .................................................. 50
ắ ạ ế ắ ạch
2.4.3. Đánh giá chung về ệ ạ ế ắ ạch đang đượ
các bi n pháp h n ch dòng ng n m c
áp dụng .......................................................................................................... 51
Chương 3 Tính toán đề xuất phương án vận hành tách lưới để hạn chế dòng
:
ngắn mạch trong lưới điện truyền tải Việt Nam giai đoạn 2013 2015 và năm
-
2020...................................................................................................................... 52
3.1. Công c ng các ph n t trong H ng
ụ tính toán, phương pháp mô phỏ ầ ử ệ thố
điện.................................................................................................................... 52
3.1.1. Công c tính toán ............................................................................... 52
ụ
3.1.2. Mô ph ng các ph n t n........................................ 54
ỏ ầ ử trong hệ thống điệ
3.1.3. Các nhóm l nh c tính toán ng n m ............................ 61
ệ ủa PSS/E để ắ ạch
3.2. Gi thuy
ả ết tính toán .................................................................................. 63

n Chí 3 KT -2011B
3.3. Các trườ ợp (phương án) tính toán ngắ ạch các năm 2013, 2014,
ng h n m
2015, 2020 ........................................................................................................ 63
3.4. K tính toán........................................................................................ 65
ết quả
3.4.1. V ng......................................................................... 65
ận hành bình thườ
3.4.2. V n hành tách thanh cái 220kV t t c các tr m có dòng ng n m ch
ậ ấ ả ạ ắ ạ
l ................................................................................................. 66
ớn hơn 40kA
3.4.3. Chuy u n m có dòng ng n m ch l n
ển đổi đấ ối vào/ra 220kV các trạ ắ ạ ớ
hơn 40kA nhằ ả ố ngăn lộ đường dây đế ộ ể
m gi m s n m t đi m nút thanh cái.... 79
3.4.4. Đặ ạ ế ắ ạ ại ngăn phân đoạ
t kháng 7.5Ohm h n ch dòng ng n m ch t n thanh
cái 220kV t ch l
ất cả ạ ắ ạ
các tr m có dòng ng n m ớn hơn 40kA....................... 90
3.5. Đề ất phương án áp dụ
xu ng...................................................................... 98
Chương 4 Kết luận và kiến nghị
: ....................................................................... 101
4.1. K n.................................................................................................... 101
ết luậ
4.2. Ki n ngh .................................................................................................. 102
ế ị
Tài liệu tham khảo..............................................................................................103

n Chí 4 KT -2011B
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập, nghiên cứu tại Khoa Điện Trường Đại học
-
Bách Khoa Hà Nội, dưới sự chỉ dẫn của các thầy cô và sự giúp đỡ các đồng
nghiệp bản luận văn cao học của tôi đến nay đã được hoàn thành. Với tất cả sự
kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, cho phép tôi được gửi lời cảm ơn chân thành
tới:
- TS. -
Nguyễn Đức Cường Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành
luận văn;
- Các thầy, cô Viện Điện, cán bộ Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng sau đại
học của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi hoàn
thành bản luận văn này;
- Lãnh đạo và các đồng nghiệp trong Ban Kỹ thuật cũng như các Ban khác
của Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia đã luôn quan tâm, động viên
và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, tháng 03 năm 2014
Học viên
Phạm Văn Chí

n Chí 5 KT -2011B
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là sản phẩm của tôi và chưa từng được công bố
trước đây. Các thông tin cung như kết qủa tính toán được thực hiện trong luận
văn là chính xác, trung thực và đáng tin cậy.
Tác giả
Phạm Văn Chí

n Chí 6 KT -2011B
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. HTĐ: Hệ thống điện.
2. TBA: Trạm biến áp.
3. MBA: Máy biến áp.
4. ĐD: Đường dây.
5. NMĐ: Nhà máy điện.
6. NMNĐ: Nhà máy nhiệt điện.
7. NMTĐ: Nhà máy thủy điện.
8. CĐXL: Chế độ xác lập.
9. CĐQĐ: Chế độ quá độ.

n Chí 7 KT -2011B
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1 ả ố
-1: B ng th ng kê các lo i
ạ ngắn m ch ký hi u và xác su t x y ra trên
ạ , ệ ấ ả
lư i đi
ớ ện. ..............................................................................................................11
Bảng 1 Dòng điện ngắn mạch và thời gian tối đa loại trừ ngắn mạch
-2 .............26
Bảng 1-3 Tiêu chuẩn lựa chọn điện kháng máy biến áp của Công ty Điện lực
Tokyo ...................................................................................................................38
Bảng 2 1 Tổng dung lượng TBA 500kV trên toàn quốc
- ....................................40
Bảng 2 Tổng quy mô đường dây 500kV
-2 .........................................................41
Bảng 2 3 Tổng dung lượng TBA 220kV
- .............................................................41
Bảng 2 Tổng khối lượng đường dây 220kV
-4 .....................................................42
Bảng 2 Tổng quy mô xây dựng các công trình ĐD 500kV toàn quốc
-5 ............46
Bảng 2 Số lượng và quy mô XD các công trình TBA
-6 220kV (MVA).............47
Bảng 2 Tổng quy mô xây dựng các công trình ĐD 220kV toàn quốc
-7 ............48
Bảng 3 1 Kết quả tính toán số lượng MBA theo công suất MBA, mức dòng ngắn
-
mạch của một số trường hợp điển hình................................................................62
Bảng 3 2 Kết quả tính toán ngăn mạch năm 2013
- ...............................................68
- ...............................................70
- ...............................................72
- ...............................................77
Bảng 3 6 Kết quả trào lưu công suất ở chế độ bình thường năm 2013
- ...............80
- ...............................................81
- ...............83
- ...............................................85
- .............85
- .............................................87
- .............88
- .............................................89
- .............................................93
- .............................................94
- .............................................95
- .............................................96

n Chí 8 KT -2011B
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1- ...........................................................15
1 Sơ đồ mạch điện 3 pha đơn giản
Hình 1- .......................................................15
2 Sơ đồ tính toán ngắn mạch ba pha
Hình 1-3 Đồ thị biến thiên dòng điện khi xảy ra ngắn mạch...............................17
Hình 1-4 n thiên c s xung kích ph c vào Ta.......................18
Đồ thị biế ủa hệ ố ụ tuộ
Hình 1 Giá tr
-5 ị ớ ấ
xung kích l n nh t nế ắ ạ ấ ừ
u dòng ng n m ch xu t phát t 0...........18
Hình 1-6 Phương án 1: Lắp ngăn phân đoạn mới có kháng điện phân đoạn song
song với ngăn phân đoạn hiện hữu; .....................................................................32
Hình 1- ....................32
7 Phương án 2: Lắp như PA1 và thêm kháng ngăn MBA
Hình 1-8 Phương án 3: Lắp kháng phân đọan giữa các thanh cái 220kV hiện hữu
..............................................................................................................................32
Hình 1-9 Phương án 4: Lắp kháng tại ngăn phân đoạn hiện hữu, kèm dao nối tắt.
..............................................................................................................................32
Hình 1-10 Sơ đồ giàn thanh cái nhà máy thủy điện Turucui I và II ...................33
Hình 1-11 Giá trị của dòng ngắn mạch theo trở kháng của kháng hạn chế ngắn
mạch .....................................................................................................................35
Hình 1-12 Sơ đồ đấu nối kháng hạn chế dòng ngắn mạch TBA 345kV Mogi das
Cruzes (Brazil) .....................................................................................................36
Hình 2- ..............................................................39
1 Cơ cấu nguồn điện toàn quốc
Hình 2- .................................................39
2 Cơ cấu nguồn điện khu vực miền Bắc
Hình 2- .............................................................40
3 Cơ cấu nguồn điện miền Nam
Hình 2- .......................................................50
4 Vị trí đặt kháng tại trạm Phú Lâm
Hình 2- ...................................50
5 Vị trí đặt kháng tại thanh cái 220kV Phú Mỹ 1
Hình 3- ............................................64
1 Sơ đồ tách lưới hệ thống điện miền Nam
Hình 3- ................................................67
2 Sơ đồ tách thanh cái 220kV Hòa Bình
Hình 3- ...................................................68
3 Sơ đồ tách thanh cái 220kV Tao Đàn
Hình 3- ...................70
4 Sơ đồ tách thanh cái 220kV Thủ Đức, Hóc Môn, Cát Lái
Hình 3- ............................................80
5 Sơ đồ kết lưới chuyển đấu nối tại Nhà Bè
Hình 3- .....................................83
6 Sơ đồ chuyển đấu nối tại Nhà Bè và Thủ Đức

n Chí 9 KT -2011B
PHẦN MỞ ĐẦU
H n Vi n phát tri n nhanh nh
ệ thống điệ ệt Nam đang trong giai đoạ ể ằm đáp
ứ ầ ể ế ộ ủ đất nước. Lướ ề ả điệ
ng nhu c u phát tri n kinh t , xã h i c a i truy n t i n có
nhi m v truy n t ng công su t l n p cao 220kV v 500kV. Phân b
ệ ụ ề ải lượ ấ ớ ở điện á à ổ
không đồng đề ủ ụ ả ữa các vùng địa lý, thườ ậ ạ
u c a ph t i gi ng t p trung cao t i các
trung tâm kinh t n truy n t
ế, văn hóa, xã hội, trong khi lưới điệ ề ải thường được
thiế ế ạ ằm tăng độ ậ ấp điệ ẫn đến tăng quy mô
t k m ch vòng nh tin c y cung c n d
ngu - ph t n s n m ch. Cùng v i s phát tri n
ồn điện ụ ải điệ ẽ làm tăng dòng ngắ ạ ớ ự ể
c a h n, dòng ng n m x y ra trên di n r ng, làm m t an
ủ ệ thống điệ ắ ạch tăng cao sẽ ả ệ ộ ấ
toàn vậ ủ ế ị ế ữ ả ợ
n hành c a thi t b n u không có nh ng gi i pháp h p lý.
Các bài toán quy ho n hi n nay v i quy
ạch điệ ệ ẫn chưa giả ế ấn đề
t v dòng
điệ ắ ạ tăng cao trên lướ
n ng n m ch i truyề ả Đề tài "
n t i. Nghiên cứu giải pháp vận
hành tách lưới để hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện
Việt Nam", dòng
nhằm nghiên cứu một cách tổng hợp các giải pháp để hạn chế
điện ngắn mạch trên lưới Truyền tải điện kết quả nghiên cứu của đề tài
. Các
nhằm đánh giá tình trạng dòng điện ngắn mạch tăng cao trên lưới Truyền tải điện
Việt Nam giai đoạn 201 . Tính toán, đề xuất phương án vận hành để hạn
3 - 2015
chế dòng điện ngắn mạch tăng cao trên lưới Truyền tải điện Việt Nam giai đoạn
2013-2015. Nghiên cứu các giải pháp có thể áp dụng để hạn chế dòng điện ngắn
mạch và đề xuất, kiến nghị các giải pháp cho tương lai.

n Chí 10 KT -2011B
Chương 1
Vấn đề dòng điện ngắn mạch và các giải pháp hạn chế
dòng điện ngắn mạch
1.1. Đặt vấn đề
1.1.1. Tổng quan về ngắn mạch
Trong h n, các thi t b n, khí c n c m b o làm vi
ệ thống điệ ế ị điệ ụ điệ ần đả ả ệc
lâu dài ng th i ph i ch c nh ng l n khi
ở chế độ bình thường, đồ ờ ả ịu đượ ững tác độ ớ
có s c c ng n m ch. Khi x y ra s c , h ng b o v
ự ố, trong đó có sự ố ắ ạ ả ự ố ệ thố ả ệ rơ le
làm việ ệ ị ời, đưa tín hiệ ớ ế ị đóng cắt, điề ển đóng
c phát hi n k p th u t i các thi t b u khi
c cách ly s c m b o s làm vi nh c a h nh dòng
ắt để ự ố, đả ả ự ệc ổn đị ủ ệ thống. Xác đị
ng n m ch s giúp cho vi c l a ch các thi t b n, khí c n,
ắ ạ ẽ ệ ự ọn đúng thông số ế ị điệ ụ điệ
đồ ời cài đặ ệ ố ả ệ rơ le.
ng th t chính xác cho h th ng b o v
c a h t ng t s làm phát sinh quá trình quá
Chế độ ủ ệ thống điện thay đổi độ ộ ẽ
độ điệ ừ, trong đó quá trình phát sinh do ngắ ạ ể ất. Để
n t n m ch là nguy hi m nh tính
chọ ế
n các thi t bị điệ ả ệ rơle ầ ải xét đến quá trình quá độ
n và b o v c n ph khi:
- Ng n m ch.
ắ ạ
- Ng n m t dây.
ắ ạch kèm theo đứ
- C n m ng máy c n.
ắt ngắ ạch bằ ắ ệ
t đi
Khi x y ra ng n m ch, t ng tr c a h n gi n
ả ắ ạ ổ ở ủ ệ thống điệ ảm, làm dòng điệ
tăng lên, điệ ả ố ế ập điể ắ ạ
n áp gi m xu ng. N u không nhanh chóng cô l m ng n m ch
thì h th
ệ ố ẽ ể ế độ ắ ạ
ng s chuy n sang ch ng n m ch duy trì (xác l p).
ậ
T lúc x y ra ng n m n khi c t nó ra, trong h n x y ra
ừ ả ắ ạch cho đế ắ ệ thống điệ ả
quá trình quá độ làm thay đổi dòng và áp. Dòng trong quá trình quá độ ờ
thư ng
g m 2 thành ph n: chu k và không chu k ng h p h ng dây
ồ ầ ỳ ỳ. Trườ ợ ệ thống có đườ
truy n t n 500 KV thì trong dòng ng n m ch ngoài thành ph n t n s
ề ải điện áp đế ắ ạ ầ ầ ố
cơ bả ầ ậ ếu đườ
n còn các thành ph n sóng hài b c cao. N ng dây có t bù d c s có
ụ ọ ẽ
thêm thành ph n sóng hài b p
ầ ậc thấ .

n Chí 11 KT -2011B
1.1. ng n m
2. Định nghĩa ắ ạch
Ng n m ch hi
ắ ạ là ện t ng các a ch p au, pha ch p t (hay a
ượ ph ậ nh ậ đấ ph
ch p dây g tính khi ó t ng ng
ậ trun ), đ ổ trở đẳ trị ủ ệ
c a h th ng so v i ngu n gi
ố ớ ồ ảm
đ ấ ề
i r t nhi u, d g i s r t l
òn đ ện ẽ ấ ớn gây nhi u h u qu nghiêm tr ng.
ra ề ậ ả ọ
1.1.3. Phân lo i ng n m
ạ ắ ạch
Các lo i ng n m ch và xác su t x y c a t ng lo i c th ng kê trong
ạ ắ ạ ấ ả ra ủ ừ ạ đượ ố
b ng sau:
ả
Bảng ả ố
1-1: B ng th ng kê các lo i
ạ ngắn m ch, ký hi u và xác su t x n.
ạ ệ ấ ảy ra trên lưới điệ
STT Lo i ng n m ch
ạ ắ ạ Hình quy c
ướ Ký u
hiệ Xác suất
1 Ng n m ch ba pha
ắ ạ N (3)
5%
2 Ng n m ch hai pha
ắ ạ N (2)
10%
3
Ng n m ch hai pha
ắ ạ
ch m t
ạ đấ
N (1,1)
20%
4 Ng n m ch m
ắ ạ ột pha N (1)
65%
Xác su t t ng s l n
ấ ổ ố ầ 100%
Nguồ ắ ạ ệ ống điệ Văn Út
n: g
"N n m ch trong h th n GS.TS. Lã
",
Ng n m ch 3 pha có xác su t x y nh t n ng l i c quan tâm
ắ ạ ấ ả ra ít ấ hư ạ đượ
nh nh ng
i u
ề ấ đ
t vì ó là ắn m ch n ng n nh nh h ng i u n ch h
ạ ặ ề ất, ả ưở nh ề đế ế độ ệ
th ng, c
ố ũ ắ ạ ễ ấ
ng là ng n m ch d nh toán nh
tí t. nh toán các d ng ng n m
Tí ạ ắ ạch
khác u d a trên c s a v c h tính ng n m ch 3 pha.
đề ự ơ ở đư ề ác ắ ạ

n Chí 12 KT -2011B
1.1.4. Nguyên nhân ng n m
ắ ạch
Nguyên nhân ch y
ủ ế ắ ạ đ ệ
u sinh ng
ra n m ch là do c h
ác i n b h ng. C h
ị ỏ ác
đ ệ ỏ ể đ đ ệ
i n h ng có th do sét ánh, quá i n áp n i b m ch,
ộ ộ trong quá trình đóng mở ạ
cách điện lâu ngày già c i, quá tu i th , ng c nát, b
ỗ ổ ọ chịu tác độ ủa cơ khí gây vỡ ị
tác độ ủ ệt độ ủ ấ ấ ện điện trườ ạ
ng c a nhi phá h y môi ch t, xu t hi ng m nh làm phóng
điệ ọ ủ ỏ ọ ắ ạch cũng có thể ủ
n ch c th ng v b c... Ng n m do các nguyên nhân ch quan
nh thao tác nh m, do thi công xây d ng c
ư ầ ự ông trình ào
đ đúng cáp i
đ ện m,
ngầ
do ch u y , th di
im đậ , câ đổ ả ều, ...
1.1.5. H u qu c a ng n m
ậ ả ủ ắ ạch
Khi ng n m ch, t ng t t l n y trong các ph
ắ ạ dòng điện độ ộ tăng lên rấ ớ , chạ ần
t c n. Tác d ng c n ng n m ch có th gây ra:
ử ủa hệ thống điệ ụ ủa dòng điệ ắ ạ ể
- Sinh ra phát nóng c c b các ph n có dòng ng n m
ụ ộ ầ ắ ạch đi qua cho dù là
thờ ắ
i gian ng n, gây cháy n .
ổ
- Dòng xung kích l n sinh ra l n gi a các ph n t c a thi t b
ớ ực động điệ ữ ầ ử ủ ế ị
điệ ế ạ ặ ẫ ỡ ộ ậ ể ỏ ụ
n, làm bi n d ng ho c g y v các b ph n, có th làm h ng khí c
điện.
- Đ ệ ụ ể cho các động cơ ngừ ảnh hưởng đến năng
i n áp s t có th làm ng quay,
suấ ệ
t làm vi c của máy móc, thi t b .
ế ị
- Có th gây s làm vi c m t ng b c
ể ra ự ệ ấ đồ ộ ủa máy phát i n trong h
đ ệ ệ
th ng do các máy phát m t cân b ng công su t và quay theo nh ng v n
ố ấ ằ ấ ữ ậ
t c khác nhau, gâ m t n nh h ng và n ng có th gây tan rã h
ố y ấ ổ đị ệ thố ặ ể ệ
thống.
- Khi ng n m ch 1 pha hay 2 pha ch t sinh ra dòng th t không làm
ắ ạ ạm đấ ứ ự
nhi ng dây thông tin g n.
ễu các đườ ở ầ
- Nhiề ầ ử ủ ạng điệ ị ắt ra để ạ ừ điể ắ ạ
u ph n t c a m n b c lo i tr m ng n m ch, làm
cho việ ấp điệ ị gián đoạ
c cung c n b n.

n Chí 13 KT -2011B
1.1.6. M a tính toán ng n m
ục đích củ ắ ạch
- Tính toán ng n m ch l
ắ ạ để ự ọ ế ị
a ch n trang thi t b khi thi t k ,
ế ế đảm b o an
ả
toàn v n hành i tác ng nhi t v c do dòng i n ng n m ch gây ra.
ậ dướ độ ệ à ơ đ ệ ắ ạ
- Ph c v cho tính toán hi u ch nh các thi t b b
ụ ụ ệ ỉ ế ị ảo v và t ng a
ệ ự độ hó
tr g h th ng i n nh m lo i tr nhanh và ch n l c các ph n t s c
on ệ ố đ ệ ằ ạ ừ ọ ọ ầ ử ự ố
ng n m ch kh i h th n i n.
ắ ạ ra ỏ ệ ố g đ ệ
- Tính toán ngắn m ch l
ạ để ự ọ đồ ợ ả ắ
a ch n sơ thích h p làm gi m d g ng
òn n
m ch.
ạ
- Để ự ọ ế ị ạ ế ắ ạ
l a ch n thi t b h n ch d g ng
òn n m ch.
- Nghiên c u các hi n t
ứ ệ ượng khác v ch h th ng i
ề ế độ ệ ố đ ện nh quá trình
ư
qu ph
á i n c (
độ đ ệ ơ ân ch n nh), quá nh á i n t (hi n t ng
tí ổ đị trì qu độ đ ệ ừ ệ ượ
c ng h ng, quá
ộ ưở đ ệ
i n áp, )
...
1.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
1.2.1. Cơ sở lý thuyết
1.2.1.1. Các khái niệm
Ngắ ạ ộ ạ ự ố ả ệ ống điệ ện tượ
n m ch: là m t lo i s c x y ra trong h th n do hi ng
ch a các pha không thu c ch
ạ ậ ữ
m ch p gi ộ ế độ ệc bình thườ
làm vi ng.
- Trong h ng có trung tính n t (hay 4 dây) ch m ch p m t pha hay
ệ thố ối đấ ạ ậ ộ
nhi u pha v t (hay v i là ng n m ch.
ề ớ ấ
i đ ới dây trung tính) cũng được gọ ắ ạ
- Trong h n hay n t qua thi t b bù, hi n
ệ thống có trung tính cách điệ ối đấ ế ị ệ
tượ ạ ậ ộ ới đất đượ ọ ạm đấ ạm đấ
ng ch m ch p m t pha v c g i là ch t. Dòng ch t
chủ ếu là do điệ ớ ấ
y n dung các pha v i đ t.
Ngắ ạ ế ắ ạ ột điệ ở ồm điệ
n m ch gián ti p: là ng n m ch qua m n tr trung gian, g n
trở ồ quang điện và điệ ở ủ ầ ử khác trên đường đi củ
do h n tr c a các ph n t a dòng
điệ ừ pha này đế ặ ừ pha đến đấ ệ ở ồ quang điệ
n t n pha khác ho c t t. Đi n tr h n thay
đổ ời gian, thườ ấ ứ ạp và khó xác đị
i theo th ng r t ph c t nh chính xác.

n Chí 14 KT -2011B
Theo thực nghiệm:
trong đó: I - dòng ng n m ch [A]; - u dài h n [m].
ắ ạ l chiề ồ quang điệ
Ngắ ạ ự ế ắ ạ ột điệ ở ấ
n m ch tr c ti p: là ng n m ch qua m n tr trung gian r t bé, có
th i là ng i).
ể ỏ qua (còn đượ ọ
b c g ắ ạ ạ
n m ch kim lo
Ngắ ạch đố ứ ạ ắ ạ ẫn duy trì đượ ệ ố
n m i x ng: là d ng ng n m ch v c h th ng dòng,
áp 3 pha ở ạng đố
tình tr i xứng.
Ngắ ạch không đố ứ ạ ắ ạ ệ ố
n m i x ng: là d ng ng n m ch làm cho h th ng dòng,
áp 3 pha mấ ố
t đ i xứng.
- Không đố ứ ự ố ả ạ ột điể ổ ở
i x ng ngang: khi s c x y ra t i m m, mà t ng tr các
pha tạ ể
i đi m đó như nhau.
- Không đố ứ ọ ự ố ả
i x ng d c: khi s c x y ra mà t ng tr các pha t i m
ổ ở ạ ột điểm
không như nhau.
S c ph c t p: là hi ng xu t hi n nhi u d ng ng n m
ự ố ứ ạ ện tượ ấ ệ ề ạ ắ ạch không đối
x ng ngang, d c trong h n.
ứ ọ ệ thống điệ
1.2.1.2. n m ch ba pha xa máy phát
Ngắ ạ ở
Xem x m n nh t ch có m t nhánh v n tr n
ét ạch điện đơn giả ấ ỉ ộ ới điệ ở, điệ
kháng t i x c c p b ng ngu n công su t vô cùng l n
ập trung đố ứng và đượ ấ ằ ồn điệ ấ ớ
(ngu ).
ồn có điện áp đầ ồn không đổ ề biên độ
u ngu i v



I
l
R
.
1000

n Chí 15 KT -2011B
Hình 1-1 Sơ đồ mạch điện 3 pha đơn giản
Hình 1-2 Sơ đồ tính toán ngắn mạch ba pha
Đố ớ ắ ạ ạ ắ ạch đố ứng, có điệ
i v i ng n m ch 3 pha là lo i ng n m i x n áp và dòng
điện đều như nhau, chỉ ệ
l ch pha nhau 1200. Do v y ch c n xét m gi
ậ ỉ ầ ạch đơn ản
v thay th m t pha, ngu n c p có hình sin khô i u(t) = U
ới sơ đồ ế ộ ồ ấ ng đổ m.sin(ωt +
α).
Phương trình vi phân mô tả quá độ ủ ạch như sau:
quá trình c a m
u
i
r
dt
di
L 
 . (1-1)
UA
UC
UB
R L R’ L’
R L R’ L’
R L R’ L’
R L
U(t)
i(t)

n Chí 16 KT -2011B
Dòng điệ ắ ạ ệ ủa phương trình
n ng n m ch i(t) là nghi m c u
i
r
dt
di
L 
 .
( - ) g m 2 thành ph n: thành ph n chu k i
1 1 trên ồ ầ ầ ỳ CK(t) và thành ph n t do không
ầ ự
chu kỳ ia(t).
i(t) = iCK(t) + ia(t) (1-2)
Trong đó:
Thành phầ ỳ
n không chu k ia(t) đượ ị ằ
c xác đ nh b ng ia( C.e
t) = a
T
t

H ng s nh t u ki u c khi ng n m ch x
ằ ố tích phân C: xác đị ừ điề ện đầ , trướ ắ ạ ảy
ra.
H ng s gian
ằ ố thời
R
L
Ta  suy gi m c a thành ph n
đặc trưng cho tốc độ ả ủ ầ
dòng điệ ỳ
n không chu k .
Thành ph n chu k
ầ ỳ iCK(t) được xác đị ừ phương trình ngắ
nh t n mạch duy
trì Zi = u(t) = Um.sin(ωt + α) ↔ r + jx = R + jωL = Um.sin(ωt + α). Suy ra
nghi m c i
ệ ủa phương trình CK(t) = ICKm.Sin -
(ωt + α φN)
ICKm =
Z
Um
: biên độ ủa dòng điệ ầ ỳ
c n thành ph n chu k ;
 
2
2
.L
R
Z 


φN = arctg(
R
L
.

): góc pha của tổ ở
ng tr
Theo u
i
r
dt
di
L 
 . ( -
1 1) ta có i(t) = ICKm.Sin(ωt + α φ
- N) + C.e a
T
t

Như vậ ầ dòng điệ ắ ạ ỳ đạ ị ực đạ
y thành ph n n ng n m ch phi chu k t giá tr c i
ngay ban đầu, sau đó tắ ầ ầ ỳ
t d n. Thành ph n chu k c a dòng ng n m ng
ủ ắ ạch dao độ
tuầ ắ
n hoàn. Dòng ng n mạ ổ ế ừ ị ban đầu và đạ ớ ị
ch t ng bi n thiên t giá tr t t i giá tr
c g i là dòng xung kích.
ự ạ
c đ i ọ

n Chí 17 KT -2011B
Hình 1-3 Đồ thị biến thiên dòng điện khi xảy ra ngắn mạch
D n ng n m bi t giá tr c m T/2= 0,01
òng điệ ắ ạch ến thiên đạ ị ực đại ở thời điể
sec, đượ ặc trưng bở ệ ố
c đ i h s xung kích kxk, xác nh b
đị ởi:
a
T
XK e
K
01
.
0
1



Khi đó: ixk = kxk.ICKm
Tùy theo giá tr c a T
ị ủ a, h s xung kích n m trong ph k
ệ ố ằ ạm vi: 1≤ xk≤2
M n tr L=0 thì k
ạch thuầ ở xk = 1; m ch thu n c m R=0 thì k
ạ ầ ả xk = 2
i(t) ick(t) ia(t) Ickm -Ickm

n Chí 18 KT -2011B
Hình 1-4 bi n thiên c a h s xung kích ph c vào Ta
Đồ thị ế ủ ệ ố ụ tuộ
Giá tr xung kích c a dòng ng n m t giá tr c i n u s c ng
ị ủ ắ ạch đạ ị ực đạ ế ự ố ắn
m ch x
ạ ảy ra khi dòng điện đi qua giá trị 0.
Hình 1-5 Giá tr xung kích l n nh t n u dòng ng n m ch xu t phát t 0
ị ớ ấ ế ắ ạ ấ ừ
Giá tr xung kích c a dòng ng n m c c quan tâm khi tính toán
ị ủ ắ ạch ần đượ
ki m tra tác d ng l ng c n lên các trang thi .
ể ụ ực điện độ ủa dòng điệ ết bị
He so xung kich phu thuoc Ta
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
0
.
0
0
0
0
.
0
0
5
0
.
0
1
0
0
.
0
1
5
0
.
0
2
0
0
.
0
2
5
0
.
0
3
0
0
.
0
3
5
0
.
0
4
0
0
.
0
4
5
0
.
0
5
0
0
.
0
5
5
0
.
0
6
0
0
.
0
6
5
0
.
0
7
0
0
.
0
7
5
0
.
0
8
0
0
.
0
8
5
0
.
0
9
0
0
.
0
9
5
0
.
1
0
0
0
.
1
0
5
0
.
1
1
0
0
.
1
1
5
0
.
1
2
0
0
.
1
2
5
Ta, sec
Kxungkich
i(t) ick(t) ia(t) Ickm -Ickm

n Chí 19 KT -2011B
Trị ố ệ ụ ủa dòng điệ ắ ạ ầ
s hi u d ng c n ng n m ch toàn ph n:
2
2
at
CK
t I
I
I 

Trong đó:
2
CKm
CK
I
I  : Trị ố ệ ụ ủ ầ ắ ạ ỳ
s hi u d ng c a thành ph n dòng ng n m ch chu k ;
Iat = ia(t): tr s hi u d ng c a thành ph n b c 0, l y b ng tr s c a thành
ị ố ệ ụ ủ ầ ậ ấ ằ ị ố ủ
ph n t do i
ầ ự a(t) tạ ời điể
i th m tính toán t.
Trị ố ệ ụ ớ ấ ủ ắ ạ
s hi u d ng l n nh t c a dòng ng n m ch (Ixk), ứ ớ ỳ
ng v i chu k u
đầ
tiên (t i t
ạ = T/2 = 0.01 sec).
2
)
1
.(
2
1 

 xk
CK
xk k
I
I
Vì 1 ≤ kxk≤ 2 nên 3
1 

CK
xk
I
I
Trị ố ệ ụ ực đạ ủa dòng điệ ắ ạ ần có ý nghĩa
s hi u d ng c i c n ng n m ch toàn ph
ứ ụ ọ ể ế ị điệ ẫ
ng d ng quan tr ng trong tính toán ki m tra phát nóng thi t b n và dây d n
lúc sự ố
c .
1.2.2. u
Phương pháp nghiên cứ
1.2 2.1. M n m ch và yêu c
. ục đích tính toán ngắ ạ ầu đối với chúng
Khi thi t k và v n hành các h n, nh m gi i quy t nhi u v
ế ế ậ ệ thống điệ ằ ả ế ề ấn đề
k thu t yêu c u ti n hành hàng lo ính toán
ỹ ậ ầ ế ạt các tính toán sơ bộ, trong đó có t
ng n m
ắ ạch.
Tính toán ng n m ng là nh ng tính toán dòng, áp lúc x y ra ng n
ắ ạch thườ ữ ả ắ
m ch t i m t s m hay m t s nhánh c c m
ạ ạ ộ ố điể ộ ố ủa sơ đồ đang xét. Tùy thuộ ục đích
tính toán mà các đại lượ ể đượ ở ộ ời điểm nào đó hay diễ
ng trên có th c tính m t th n
bi n c a chúng trong su t c . Nh y c n thi
ế ủ ố ả quá trình quá độ ững tính toán như vậ ầ ết
để ả ế ấn đề
gi i quy t các v sau:
- So sánh, đánh giá, ự ọn sơ đồ ố ệ
l a ch n i đi n.

n Chí 20 KT -2011B
- Chọ ụ ẫ ế ị điệ
n các khí c , dây d n, thi t b n.
- Thiế ế ỉnh đị ạ ả ệ
t k và ch nh các lo i b o v .
- Nghiên cứ ụ ả ự ố, xác đị ố
u ph t i, phân tích s c nh phân b dòng...
Trong h n ph c t p, vi c tính toán ng n m ch chính xác r t khó
ệ thống điệ ứ ạ ệ ắ ạ ấ
khăn. Do vậy tùy thu c yêu c u tính toán trong th c t ng s d ng các gi
ộ ầ ự ế thườ ử ụ ả
thiết đơn giả để ắ ạ
n hóa tính toán ng n m ch.
Chẳ ạn để ọ ắt điện theo điề ệ ệ ắ
ng h tính ch n máy c u ki n làm vi c khi ng n
m ch c nh dòng ng n m ch l n nh t có th có. Mu n v
ạ ần xác đị ắ ạ ớ ấ ể ố ậy, ngườ ả
i ta gi
thi th
ế ằ ắ ạ ả ệ
t r ng ng n m ch x y ra lúc h ống điệ ố ợ ệ
n có s lư ng máy phát làm vi c
nhi u nh t, d ng ng n m ch gây nên dòng l n nh t, ng n m ch là tr c ti p, ng
ề ấ ạ ắ ạ ớ ấ ắ ạ ự ế ắn
m ch x y ra ngay t u c c máy c t ...
ạ ả ại đầ ự ắ
Để ả
gi i quyế ấn đề liên quan đế ệ ọ ự ỉnh đị ế
t các v n vi c ch n l a và ch nh thi t
b b o v ng ph i tìm dòng ng n m ch nh nh t. Lúc y t t nhiên c n
ị ả ệ rơle thườ ả ắ ạ ỏ ấ ấ ấ ầ
ph i s d ng nh ng u ki n tính toán hoàn toàn khác v i nh u ki n nêu
ả ử ụ ữ điề ệ ớ ững điề ệ
trên.
1.2.2.2. ng gi n
Nhữ ả thiết cơ bả
Khi x y ra ng n m ch s cân b ng công su t t n b phá ho
ả ắ ạ ự ằ ấ ừ điện, cơ điệ ị ại,
trong h ng th i x y ra nhi u y u t làm các thông s bi n thiên
ệ thống điện đồ ờ ả ề ế ố ố ế
m nh v nhau. N u k n t t c nh ng y u t ng,
ạ à ảnh hưởng tương hỗ ế ể đế ấ ả ữ ế ố ảnh hưở
thì việ ắ ạ ẽ ất khó khăn. Do đó, trong thự
c tính toán ng n m ch s r c tế ời ta đưa ra
ngư
nh ng gi t nh n hóa v tính toán.
ữ ả thiế ằm đơn giả ấn đề để có thể
M n m u có nh ng gi t riêng c
ỗi phương pháp tính toán ngắ ạch đề ữ ả thiế ủa
nó. nêu ra các gi n chung cho vi c tính toán ng n m
Ở đây ta chỉ ả thiết cơ bả ệ ắ ạch.
- M ch t không bão hòa: gi t này s
ạ ừ ả thiế ẽ làm cho phương pháp phân tích
và tính toán ng n m n r t nhi u, vì m n tr thành tuy
ắ ạch đơn giả ấ ề ạch điệ ở ến
tính và có th dùng nguyên lý x p ch phân tích quá trình.
ể ế ồng để

n Chí 21 KT -2011B
- B n t hóa c a máy bi n áp: ngo i tr ng h p máy bi n
ỏ qua dòng điệ ừ ủ ế ạ ừ trườ ợ ế
áp 3 pha 3 trụ ố
n i Yo/Yo.
- H i x ng: s m i x ng ch x
ệ thống điện 3 pha là đố ứ ự ất đố ứ ỉ ảy ra đố ớ ừ
i v i t ng
ph n t riêng bi t khi nó b ng ho ý có d tính.
ầ ử ệ ị hư hỏ ặc do cố ự
- B qua dung d n c ng dây: gi t này không gây sai s l n, ngo
ỏ ẫ ủa đườ ả thiế ố ớ ại
trừ ờ ợp tính toán đườ
trư ng h ng dây cao áp t c xa thì m i xét
ải điện đi cự ớ
đế ẫ ủ ờ
n dung d n c a đư ng dây.
- B n tr tác d tính toán có tính ch t thu n
ỏ qua điệ ở ụng: nghĩa là sơ đồ ấ ầ
kháng. Giả thiết này dùng đượ ắ ạ ả ở ộ ận điệ
c khi ng n m ch x y ra các b ph n
áp cao, ngo i tr khi b
ạ ừ ắ ộ ải xét đến điệ ở ủ ồ quang điệ ạ
t bu c ph n tr c a h n t i
chỗ ắ ạ ặ ắ ạch trên đườ
ng n m ch ho c khi tính toán ng n m ng dây cáp dài hay
đườ ế ệ ằ ố ờ ắ
ng dây trên không ti t di n bé. Ngoài ra lúc tính h ng s th i gian t t
d n c n không chu k
ầ ủa dòng điệ ỳ n ph n tr tác d ng.
cũng cầ ả ến điệ
i tính đ ở ụ
- Xét đế ụ ả ộ ần đúng: tùy thuộc giai đoạ ầ
n ph t i m t cách g n c n xét trong quá
trình quá độ ể ần đúng tấ ả ụ ải như là mộ ổ ở
có th xem g t c ph t t t ng tr không
đổ ậ ạ ộ
i t p trung t i m t nút chung.
- Các máy phát điện đồ ộ không có dao độ ất: nghĩa là góc
ng b ng công su
l ch pha gi a s ng c
ệ ữ ức điện độ ủa các máy phát điệ ữ nguyên không đổ
n gi i
trong quá trình ng n m ch. N u góc l ch pha gi a s ng c a các
ắ ạ ế ệ ữ ức điện độ ủ
máy phát điện tăng lên thì dòng trong nhánh sự ố ả ố ử ụ
c gi m xu ng, s d ng
gi t này s làm cho vi s n t
ả thiế ẽ ệc tính toán đơn giản hơn và trị ố dòng điệ ại
chỗ ắ ạ ớ ấ ả ế
ng n m ch là l n nh t. Gi thi t này không gây sai s l n, nh t là khi
ố ớ ấ
tính toán trong giai đoạn đầ ủa quá trình quá độ
u c ÷0,2 sec).
(0,1
1.2.2.3. H i
ệ đơn vị tương đố
B t k m ng v bi u di n trong h
ấ ỳ ột đại lượ ật lý nào cũng có thể ể ễ ệ đơn vị có
tên ho c trong h i. Tr s i c a m
ặ ệ đơn vị tương đố ị ố trong đơn vị tương đố ủ ột đại
lượ ật lý nào đó là tỷ ố ữ ớ ột đại lượ ậ ứ
ng v s gi a nó v i m ng v t lý khác cùng th

n Chí 22 KT -2011B
nguyên đượ ọn làm đơn vị đo lường. Đại lượ ậ ọn làm đơn vị đo
c ch ng v t lý ch
lư i lư
ờng đượ ọi đạ
c g ợng cơ bản.
Như vậ ố ể ễn các đại lượng trong đơn vị tương đối trướ ế
y, mu n bi u di c h t
c n ch
ầ ọn các đại lượng cơ bản. Khi tính toán đối với hệ thống điện 3 pha người
ta dùng các đại lượng cơ bản sau:
Scb : công su n 3 pha.
ất cơ bả
Ucb : điện áp dây cơ bản.
Icb : dòng điện cơ bản.
Zcb : tổ ở pha cơ bả
ng tr n.
tcb : thời gian cơ bản.
ωcb : tố ộ góc cơ bả
c đ n.
Xét v n này có liên h v i nhau qua
ề ý nghĩa vật lý, các đại lượng cơ bả ệ ớ
các biể ứ
u th c sau:
Scb = 3 Ucb. Icb; Zcb =
cb
cb
I
U
.
3
; tcb =
cb

1
Do đó ta chỉ ể ọ ộ ố đạ ợng cơ bản, các đại lượng cơ
có th ch n tùy ý m t s i lư
b n còn l c tính t các bi u th ng ch c S
ả ại đượ ừ ể ức trên. Thông thườ ọn trướ cb , Ucb và
ωcb.
Khi đã chọn các đại lượng cơ bản thì các đại lượng trong đơn vị tương đối
đượ ừ ạ ợ ực như sau:
c tính t các đ i lư ng th
cb
cb
U
E
E 
)
(
* ;
cb
cb
U
U
U 
)
(
*
cb
cb
S
S
S 
)
(
* ;
cb
cb
I
I
I 
)
(
*
2
)
(
* .
.
3
.
cb
cb
cb
cb
cb
cb
U
S
Z
U
I
Z
Z
Z
Z 



n Chí 23 KT -2011B
E*(cb) n (t c là s ng E trong h
đọc là E tương đối cơ bả ứ ức điện độ ệ đơn vị
tương đố ới lượng cơ bả
i v n là Ucb). d ng
Sau này khi ý nghĩa đã rõ ràng và sử ụ
quen thu c thì có th b d u (*) và (cb).
ộ ể ỏ ấ
* M tính ch t c a h i
ột số ấ ủ ệ đơn vị tương đố :
- Các đại lượng cơ bản dùng làm đơn vị đo lường cho các đại lượng toàn
ph ng th i dùng cho các thành ph n c
ần cũng đồ ờ ầ ủa chúng.
Ví dụ: Scb ng chung cho S, P, Q; Z
dùng làm đơn vị đo lườ cb - cho Z, R, X.
- Trong đơn vị tương đối điện áp pha và điệ ằ ấ
n áp dây b ng nhau, công su t 3
pha và công su ng nhau.
ất 1 pha cũng bằ
- M ng th c có th có giá tr i khác nhau tùy
ột đại lượ ự ể ị trong đơn vị tương đố
thuộc vào lượng cơ bản và ngượ ạ ộ ị trong đơn vị tương
c l i cùng m t giá tr
đố ể tương ứ ớ ều đạ ợ ự
i có th ng v i nhi i lư ng th c khác nhau.
- Đại lượng trong đơn vị tương đố ể đượ ể ễ ần trăm, ví
i có th c bi u di n theo ph
d n, máy bi n áp...
ụ như ở kháng điệ ế
100
.
.
3
.
.
100
% )
(
*
đm
đm
k
đm
k
U
I
X
X
X 

%
100
.
.
3
.
% N
đm
đm
B
B U
U
I
X
X 

* quy ng trong h i
Tính đổ ại lượ
i đ ệ đơn vị tương đố
- M i là A
ộ ạ ợng trong đơn vị
t đ i lư tương đố *(cb1) v n là A
ớ ợng cơ bả
i lư cb1 có
thể tính đổi thành A*(cb2) ng v n là A
tương ứ ới lượng cơ bả cb2 theo biểu
thức sau:
At = A*(cb1) * Acb1 = A*(cb2) * Acb2
Ví dụ, đã cho E*(cb1), Z*(cb1) ng v n (S
ứ ới các lượng cơ bả cb1, Ucb1, Icb1) c n
ầ
tính đổ ệ đơn vị tương đố ứ ới các lượng cơ bả
i sang h i ng v n (Scb2, Ucb2,
Icb2):
2
1
)
1
(
*
)
2
(
* .
cb
cb
cb
cb
U
U
E
E 

n Chí 24 KT -2011B
2
2
2
1
1
2
)
1
(
*
2
1
1
2
)
1
(
*
)
2
(
* .
.
.
.
cb
cb
cb
cb
cb
cb
cb
cb
cb
cb
cb
U
U
S
S
Z
U
U
I
I
Z
Z 

- N i các tham s ng v nh m c (S
ếu tính đổ ố ứ ới lượng đị ứ đm, Uđm, Iđm) thành
giá tr ng v n (S
ị ứ ới lượng cơ bả cb, Ucb, Icb) thì:
cb
đm
đm
cb
U
U
E
E .
)
(
*
)
(
* 
2
2
)
(
*
)
(
*
)
(
* .
.
.
.
cb
đm
đm
cb
đm
cb
đm
đm
cb
đm
cb
U
U
S
S
Z
U
U
I
I
Z
Z 

- Khi chọn Ucb = Uđm ta có các bi u th n sau:
ể ức đơn giả
)
(
*
)
(
* đm
cb E
E 
đm
cb
đm
đm
cb
đm
cb
S
S
Z
I
I
Z
Z .
. )
(
*
)
(
*
)
(
* 

* b n
Chọn các đạ ợng cơ
i lư ả
- Thự ế ị ố đị ứ ủ ế ị ở ộ ấp điện áp cũng
c t tr s nh m c c a các thi t b cùng m t c
không gi ng nhau. Tuy nhiên, s u (trong
ố ự khác nhau đó không nhiề
kho ng ± 10%), ví d nh m c c
ả ụ điện áp đị ứ ủa máy phát điện là 11kV, máy
bi n áp - 10,5k n - 10k tính toán g
ế V, kháng điệ V. Do đó trong ần đúng ta
có th nh m c U
ể xem điện áp đị ứ đm c a các thi t b cùng m t c n áp
ủ ế ị ở ộ ấp điệ
là như nhau và bằ ị
ng giá tr trung bình Utb c a c
ủ ấp điện áp đó. Theo qui
ước có các Utb sau [kV]: 500; 330; 230; 154; 115; 37; 20; 15,75; 13,8;
10,5; 6,3; 3,15; 0,525
- Khi tính toán gần đúng ngườ ọ
i ta ch n Ucb = Uđm = Utb, riêng đố ớ
i v i kháng
điệ ới lượng đị ứ ủ ị điệ
n nên tính chính xác v nh m c c a nó vì giá tr n kháng
c n chi m ph n l n kháng t ng c , nh t là
ủa kháng điệ ế ầ ớn trong điệ ổ ủa sơ đồ ấ
đố ớ ững trườ ợp kháng điệ ệ ở điệ ớ ấ
i v i nh ng h n làm vi c n áp khác v i c p
điện áp đị ứ ủ ụ, kháng điệ ệ ở ấ
nh m c c a nó (ví d n 10kV làm vi c c p 6kV).
- Nói chung các đại lượng cơ bả ọ ệ ở
n nên ch n sao cho vi c tính toán tr nên
đơn giả ệ ợi. Đố ớ
n, ti n l i v i Scb nên ch n nh ng s tròn (ch ng h
ọ ữ ố ẳ ạn như

n Chí 25 KT -2011B
100, 200, 1000MVA,...) ho n b ng t ng công su nh m
ặc đôi khi chọ ằ ổ ất đị ức
c .
ủa sơ đồ
Trong h i, m ng v bi u di
ệ đơn vị tương đố ột đại lượ ật lý này cũng có thể ể ễn
b ng m ng v t lý khác có cùng tr s i. Ví d n u ch
ằ ột đại lượ ậ ị ố tương đố ụ ế ọn ωtb làm
lượng cơ bả ω
n thì khi *tb=1 ta có:
X*(cb) = ω*(tb).L*(cb) = L*(cb)
X*(cb) = ω*(tb).M*(cb) = M*(cb)
Ψ*(cb) = I*(tb).L*cb = L*(cb).X*(cb)
E*(cb) = ω*(tb).ψ*(cb) = ψ*(cb)
1.3. Quy định hiện hành về dòng điện ngắn mạch
Hiện nay t Nam n pháp lý nh v dòng ng n m ch
Việ có 2 văn bả quy đị ề ắ ạ
trên lưới truyề ả điệ
n t i n: Quy m trang b n do B Công nghi p ban hành
phạ ị điệ ộ ệ
năm 2006 và hông tư 12/2010/TT
T -BCT " " do
Quy nh h ng truy n t i
đị ệ thố điện ề ả
B ngày 15/04/2010.
ộ Công thương ban hành
1.3.1. Quy ph m trang b n
ạ ị điệ
Quy phạm trang bị điện được b ết định 19/2006/QĐ
an hành theo quy -
BCN. Trong đó có những quy định như sau liên quan đến dòng ngắn mạch:
Chương 1.4: Chọ ế ị
n thi t b và dây d u ki n ng .
ẫn theo điề ệ ắn mạch
- 1.4.5: Sơ đồ tính toán NM: chỉ xét chế độ làm việc lâu dài của thiết bị
điện mà không xét chế độ làm việc ngắn hạn tạm thời
- 1.4.6: cần kiểm tra ổn định điện động và ổn định nhiệt của thiết bị, thanh
dẫn dây dẫn.
- 1.4.22: đối với máy cắt 500 kV, máy cắt 220 kV ở đầu ĐZ dài, đầu cực
máy phát và cạnh cuộn kháng: khả năng cắt TRV (điện áp phục hồi quá
độ) của MC lớn hơn trị số TRV tính toán cụ thể cho từng vị trí MC.

n Chí 26 KT -2011B
1.3.2. -BCT
Thông tư 12/2010/TT
Thông tư 12/2010/TT do Bộ
- " "
BCT Quy định hệ thống điện truyền tải
Công thương ban hành ngày quy định tại điều 11 về dòng ngắn mạch
15/04/2010
như sau.
- Trị số dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ ngắn
mạch bằng bảo vệ chính trên HTĐ truyền tải được quy định tại Bảng 5.
Bảng 1-2 Dòng điện ngắn mạch và thời gian tối đa loại trừ ngắn mạch
Cấp
điện áp
Dòng điện ngắn mạch
lớn nhất cho phép (kA)
Thời gian tối đa loại trừ
ngắn mạch bằng bảo vệ
chính (ms)
Thời gian chịu
đựng của bảo vệ
chính (s)
500kV 40 80 3
220kV 40 100 3
110kV 31,5 150 3
- Trong một số trường hợp đặc biệt, Đơn vị truyền tải điện có trách nhiệm
đề xuất để được phép áp dụng mức dòng ngắn mạch lớn nhất cho một số
khu vực trong hệ thống điện truyền tải khác với mức quy định tại Bảng 5.
- Cục Điều tiết điện lực phê duyệt cho phép áp dụng mức dòng điện ngắn
mạch lớn nhất khác với quy định tại Bảng 5 sau khi xem xét các đề xuất,
giải trình của Đơn vị truyền tải điện và ý kiến của Khách hàng sử dụng
lưới điện truyền tải bị ảnh hưởng trực tiếp.
1.4. dòng
Các giải pháp hạn chế điện ngắn mạch
Thông thường dòng ngắn mạch trên thanh cái của các trạm điện tăng cao
do các nguyên nhân chủ yếu sau đây:
- Cấu hình hệ thống điện chưa hợp lý.
- Tập trung quá nhiều nguồn đổ vào thanh cái.
- Tập trung nhiều đường dây đấu nối vào một thanh cái của trạm biến áp.

n Chí 27 KT -2011B
- Tổng trở các thiết bị như máy biến áp, kháng điện không còn phù hợp với
thực tế lưới điện đã có nhiều thay đổi,...
Nhiều nước trên thế giới đã gặp tình trạng dòng ngắn mạch tăng cao
tương tự như trong hệ thống điện Việt Nam. Các nước đã áp dụng một số giải
pháp như sau:
- Giải pháp phối hợp rơle bảo vệ.
- Giải pháp thay thế thiết bị.
- Giải pháp thay đổi cấp điện áp.
- Giải pháp thay đổi trở kháng.
- Giải pháp lắp đặt bổ sung thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch.
1.4.1. Giải pháp phối hợp rơle bảo vệ
Giải pháp phối hợp rơ le bảo vệ nhằm thực hiện nguyên tắc cắt tuần tự
- ,
bao gồm 03 bước cắt:
- Bước 1: Mở máy cắt của các xuất tuyến tải công suất lớn.
- Bước 2: Mở máy cắt phân đoạn thanh cái.
- Bước 3: Mở máy cắt các xuất tuyến còn lại.
Thực tế cho thấy, giải pháp này áp dụng cần phải đảm bảo
rất khó do i/
cấu trúc hệ thống bảo vệ, khả năng phát hiện sự cố ngắn mạch và truyền tín hiệu
cắt nhanh và chính xác hời gian truyền tín hiệu cắt luôn có thời gian trễ
; ii/ T luôn
(t0s), đáng kể so với yêu cầu về thời gian loại trừ sự cố.
Giải pháp phối hợp rơ le bảo vệ nhằm thực hiện nguyên tắc cắt tuần tự
- chỉ
được áp dụng rất hạn chế.
1.4.2. Giải pháp thay thế thiết bị
Giải pháp tự nhiên nhất để hạn chế các thiệt hại gây ra bởi dòng điện ngắn
mạch là lắp đặt các thiết bị mới (chủ yếu là các thiết bị đóng cắt có khả năng cắt
)

n Chí 28 KT -2011B
được dòng ngắn mạch cao hơn so với thiết bị hiện có. Đây không phải là giải
pháp để hạn chế dòng điện ngắn mạch mà là biện pháp để “sống chung” với
dòng ngắn mạch lớn. Trong trường hợp này, tình linh hoạt trong vận hành hệ
thống điện được đảm bảo do tất cả các thiết bị trên lưới điện đều có thể vận hành
trong các chế độ.
Đối với giải pháp này ngoài yếu tố về chi phí cao khi sử dụng các thiết bị
có dòng cắt định mức lớn còn phải xem xét các yếu tố kỹ thuật liên quan khác.
Đối với các công trình xây dựng mới thì các vấn đề phát sinh không ảnh hưởng
đáng kể nhưng đối với các trạm đang vận hành thì việc thay thế thiết bị toàn trạm
là rất khó khăn và phức tạp.
Một yếu tố quan trọng khác cần xem xét là trong tương lai không xa dòng
điện ngắn mạch trong lưới điện của các trung tâm phụ tải lớn cũng sẽ vượt quá
khả năng cắt của các thiết bị mới được lắp đặt. Như vậy, giải pháp thay thế thiết
bị cũng không thể giải quyết vấn đề một cách triệt để. Trong xu thế liên kết hệ
thống điện phát triển mạnh mẽ như hiện nay đòi hỏi phải có các giải pháp xử lý
thích hợp hơn.
1.4.3. Giải pháp thay đổi trở kháng
1.4.4.1. Quy hoạch lưới điện
Theo tiêu chí giảm dòng ngắn mạch, cần xem các điểm nút có dòng ngắn
mạch cao, hiệu chỉnh lại đấu nối để đảm bảo tối ưu vận hành các thiết bị đã và sẽ
lắp đặp trên lưới, tối ưu công suất truyền tải và đảm bảo dòng ngắn mạch ở giá
trị cho phép.
Phân chia lưới điện ở các vùng phụ tải tập trung thành các khu vực độc
lập, đối với các khu vực tập trung nguồn điện cần phân chia thành từng nhóm,
tránh đấu nối tập trung.
- Tiêu chí 1: Liên kết đấu nối phù hợp trong hệ thống

n Chí 29 KT -2011B
Đối với các trạm biến áp (Trạm B) trung gian, đóng vai trò chuyển tiếp
nguồn, cần thiết chuyển đấu nối ngay tại cột cuối ngoài hàng rào trạm,
không đấu nối vào thanh cái, để giảm số ngăn lộ đấu nối vào thanh cái,
nhưng vẫn đảm bảo nguồn cung cấp. Khi đó dòng ngắn mạch trên thanh
cái trạm biến áp trung gian (Trạm B) sẽ giảm.
Đấu nối theo quy hoạch:
Hiệu chỉnh lại đấu nối:
Giải pháp này đơn giản, cho phép hạn chế dòng ngắn mạch tại trạm B,
nhưng dòng ngắn mạch tại trạm A và C hầu như không giảm;
- Tiêu chí 2: Giảm số ngăn lộ đường dây đến một điểm nút thanh cái
Việc giảm số ngăn lộ xuất tuyến trên 1 thanh cái sẽ góp phần làm giảm
dòng ngắn mạch trên các thanh cái đó.
Đấu nối theo quy hoạch. Hiệu chỉnh lại đấu nối.
Giải pháp này cho phép hạn chế dòng ngắn mạch nhưng đồng thời giảm
đáng kể độ tin cậy cung cấp điện cho trạm A.
Trạm A Trạm A
Trạm A Trạm B Trạm C
Trạm A Trạm B Trạm C

n Chí 30 KT -2011B
- Tiêu chí 3: Giảm số liên kết giữa các trạm nguồn lớn
Không đấu nối phía 220kV của các trạm 500/220kV với nhau, do đấu nối
này hiệu quả truyền tải điện không cao, nhưng góp phần làm tăng cao
dòng ngắn mạch.
Giải pháp này cho phép hạn chế đáng kể dòng điện ngắn mạch trong hệ
thống điện. hược điểm chính của giải pháp này là khó đảm
Tuy nhiên, n
bảo độ tin cậy cung cấp điện cho mỗi khu vực theo tiêu chí N 1. Vì vậy
-
giải pháp này chỉ nên áp dụng cho các khu vực lưới điện có cấu trúc mạch
vòng kép hoặc các khu vực tập trung nhiều nguồn điện lớn.
1.4.4.2. Thay đổi cấu hình lưới
Để xem xét giải pháp này cần căn cứ vào sơ đồ lưới điện khu vực hiện tại
và các năm , tình hình dòng ngắn mạch phân bố đổ vào các nút trong
tiếp theo
lưới điện và khả năng thay đổi đấu nối. Cách bước tiến hành như sau:
- Bước 1: Giảm số mạch vòng đến mức vẫn đảm bảo yêu cầu N-1 cho khu
vực có dòng ngắn mạch tại các nút cao.
- Bước 2 Nếu dòng ngắn mạch nút vẫn quá cao thì tách chia thành lưới khu
:
vực đảm bảo mỗi lưới khu vực có ít nhất số nguồn cung cấp ≥1 và đường
dây liên lạc sẵn sàng đóng khi thiếu nguồn. Số lượng lưới khu vực tùy
thuộc số nguồn, độ lớn dòng ngắn mạch các nút.
Giải pháp thay đổi cấu hình lưới cho phép hạn chế dòng ngắn mạch mà
chi phí không cao nhưng chỉ có thể áp dụng trong giai đoạn quy hoạch lưới điện,
khó có thể áp dụng đối với lưới điện đang vận hành.
1.4.4.3. Trang bị các MBA đầu cực máy phát có trở kháng cao
Giải pháp này đề xuất sử dụng máy biến áp c trở nhằm hạn
ó kháng cao
chế dòng điện ngắn mạch trong hệ thống điện.
Giải pháp này có :
một số đặc điểm sau

n Chí 31 KT -2011B
- Trở kháng cao của máy biến áp dẫn đến tổn thất vô công cao, đồng thời
hạn chế khả năng điều chỉnh điện áp của máy biến áp.
- Tổng trở cao của một (hoặc một ) máy biến áp không giải quyết được
số
vấn đề mà đòi hỏi sự đồng bộ trong việc đầu tư xây dựng, cải tạo các trạm
biến áp.
1.4.5. Giải pháp lắp đặt bổ sung thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch
Lắp đặt kháng hạn chế dòng điện ngắn mạch thực chất là giải pháp làm
tăng trở kháng của hệ thống, qua đó làm hạn chế dòng điện ngắn mạch khi sự cố
xảy ra.
1.4.5.1. dòng 35KV)
Thiết bị kháng hạn chế ngắn mạch cao áp (>
Ngày nay kháng cao áp lõi không khí
hạn chế dòng ngắn mạch , đấu nối
tiếp, đã tương đối phổ biến trên thế giới nhằm hạn chế dòng ngắn mạch, cân
bằng tải các mạch song song, hạn chế dòng đóng các bộ tụ,... trên lưới truyền tải.
Công ty Eletronorte, Brazil đã lắp đặt kháng hạn chế dòng ngắn mạch cấp điện
áp đến 500kV.
Vị trí kháng điện trong trạm biến áp:
- a) Kháng phân đoạn thanh cái: Khi sự cố, kháng điện sẽ làm giảm dòng
ngắn mạch đỉnh ngay khi dòng tăng đầu tiên.
* Ưu điểm:
 Cho phép san tải giữa máy biến áp tốt hơn
 Giảm mức công suất cắt ngắn mạch của thiết bị
 Giảm điện kháng lưới (so với vị trí khác)
 Dòng ngắn mạch từ các nguồn cung cấp (máy biến áp, máy phát) sẽ
được hạn chế
* Nhược điểm: Không giảm riêng từng lộ.

n Chí 32 KT -2011B
Hình 1-6 Phương án 1: Lắp ngăn phân đoạn mới có kháng điện phân đoạn song song
với ngăn phân đoạn hiện hữu;
Hình 1-7 Phương án 2: Lắp như PA1 và thêm kháng ngăn MBA
Hình 1-8 Phương án 3: Lắp kháng phân đọan giữa các thanh cái 220kV hiện hữu
Hình 1-9 Phương án 4: Lắp kháng tại ngăn phân đoạn hiện hữu, kèm dao nối tắt.
- b) Nối tiếp các lộ ra: Thay cho thiết kế các trạm để giảm dòng ngắn mạch
tổng. Khi sự cố, mỗi kháng điện CLR sẽ làm giảm dòng ngắn mạch đỉnh
ngay khi dòng tăng đầu tiên.
220kV transmission line 220kV transmission line
Reactor
220kV transmission line
500/220kV transformer
CB
Reactor
Reactor
Reactor
CB
Reactor

n Chí 33 KT -2011B
1.4.6. Kinh nghiệm quốc tế
1.4.6.1. Nghiên cứu hạn chế dòng ngắn mạch tại Brasil
a. H Eletronorte
ạn chế dòng ngắn mạch tại Điện lực
* Nguyên nhân dòng ngắn mạch tăng cao
Nhà máy điện lớn nhất thuộc Công ty Eletronorte là NMTĐ Tucurui với
tổng công suất 8.370 MW (lớn thứ 5 trên thế giới). Giai đoạn I của NMTĐ
Tucurui gồm 12 tổ máy với tổng công suất 4.240 MW (12 x 353 MW) được xây
dựng từ năm 1974 đến năm 1992. Giai đoạn II của NMTĐ Tucurui gồm 11 tổ
máy với tổng công suất 4.125 MW (11 x 375 MW) được xây dựng từ năm 1998
đến năm 2007. Khi các tổ máy của giai đoạn II vào vận hành, dòng ngắn mạch
tại Tucurui có nguy cơ vượt quá dòng cắt ngắn mạch định mức của các máy cắt
(40kA) tại trạm cắt 500kV thuộc giai đoạn I.
Chi phí thay thế các thiết bị GIS và AIS hiện hữu tại Tucurui cho phù hợp
với dòng ngắn mạch cao rất tốn kém đồng thời gây phức tạp cho quá trình vận
hành. Vì vậy Công ty Eletronorte đã nghiên cứu và quyết định lắp đặt kháng hạn
chế dòng ngắn mạch giữa 02 trạm cắt thuộc 02 giai đoạn.
Hình 1-10 Sơ đồ giàn thanh cái nhà máy thủy điện Turucui I và II

n Chí 34 KT -2011B
Theo các chuyên gia của Công ty Eletronorte, trở kháng của máy biến áp
tăng áp (phía máy phát) của Tucurui I cần phải nhỏ để đảm bảo khả năng điều
chỉnh điện áp của hệ thống. Công ty Eletronorte cũng đã áp dụng giải pháp tăng
trở kháng của máy biến áp tăng áp của Tucurui II, nhưng để điều chỉnh điện áp
trở kháng cũng không thể tăng quá cao và còn để tránh quá nhiệt nội bộ máy biến
áp.
* Tính toán ngắn mạch
Mức dòng ngắn mạch (kA) tại Tucurui trong trường hợp chưa lắp đặt
kháng hạn chế dòng ngắn mạch từ năm 1999 đến năm 2010 như sau:
3 pha, kA 1 pha, kA 2 pha, kA 2 pha chạm
đất, kA
Năm 1999 23.96 28.68 20.75 27.38
Năm 2003 31.06 36.86 26.90 35.17
Năm 2004 34.90 41.50 30.22 39.58
Năm 2007 42.05 49.64 36.42 47.34
Năm 2010 43.26 50.76 37.46 48.39
Kết quả tính toán cho thấy năm 2004 khi tổ máy số 17 vào vận hành thì
dòng ngắn mạch vượt quá 40kA. Đặc biệt năm 2007 khi tổ máy số 23 vào vận
hành (hoàn thành giai đoạn II) thì dòng ngắn mạch lên tới 49,64kA.
Trên cơ sở tính toán dòng ngắn mạch tại Tucurui tương ứng với từng giá
trị trở kháng của kháng hạn chế dòng ngắn mạch, Công ty Eletronorte đã xây
dựng đường cong quan hệ giữa trở kháng của kháng hạn chế dòng ngắn mạch
() và dòng ngắn mạch (kA) như sau:

n Chí 35 KT -2011B
Hình 1-11 Giá trị của dòng ngắn mạch theo trở kháng của kháng hạn chế ngắn mạch
Công ty Eletronorte đã quyết định lựa chọn kháng hạn chế dòng ngắn
mạch với trở kháng 20 nhằm hạn chế mức dòng ngắn mạch tại Tucurui dưới

40kA, kết quả tính toán dòng ngắn mạch tương ứng với kháng 20 như sau:

I3Ø I1Ø I2Ø I2Ø-G
31,1 35,8 34,9 34,8
b. Hạn chế dòng ngắn mạch tại Điện lực Furnas
* Nguyên nhân dòng ngắn mạch tăng cao
TBA 345kV Mogi das Cruzes là một trong những TBA 345kV đầu tiên
của Công ty Furnas (tuổi thọ gần 35 năm). Cuối năm 1996 xuất hiện đường dây
truyền tải mới kết nối vào TBA 345kV Mogi das Cruzes dẫn đến dòng ngắn
mạch tăng cao vượt quá khả năng chịu đựng của thiết bị, thanh cái và hệ thống
tiếp địa. Để hạn chế dòng ngắn mạch cho phù hợp với thiết bị hiện hữu, Công ty
Furnas đã nghiên cứu, tính toán và quyết định lắp đặt 02 kháng 345kV nối tiếp
tại 02 xuất tuyến ĐZ Mogi - Itapeti.
Trở kháng ( ) của kháng hạn chế dòng ngắn mạch





Dòng
ngắn
mạch
(kA)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
30
35
40
45
50
55

n Chí 36 KT -2011B
Hình 1-12 TBA 345kV Mogi das Cruzes
Sơ đồ đấu nối kháng hạn chế dòng ngắn mạch
(Brazil)
* Tính toán và lựa chọn kháng hạn chế dòng ngắn mạch
Trên cơ sở tính toán điện áp phục hồi quá độ (TRV) bằng phần mềm ATP,
các chuyên gia của Công ty Furnas đã xác định kháng hạn chế dòng ngắn mạch
không ảnh hưởng đến TRV của máy cắt, do đó không cần thiết lắp đặt tụ để giảm
RRRV của máy cắt. Thông số thiết bị như sau:
Điện áp định mức 345kV
Dòng định mức 2100A
Trở kháng định mức 9
Độ tự cảm mỗi pha 24050 H

Tụ mắc song song với kháng Không cần
Tụ nối đất hai đầu kháng Không cần
Tổn thất/Hiệu suất 133kW/99,67%
c. Nhận xét
Theo các chuyên gia Brasil, giải pháp đặt kháng khô lõi không khí hiện
nay vẫn là giải pháp tốt nhất. Các giải pháp khác như:
- Tách lưới: làm giảm độ tin cậy;
- Nâng lên cấp điện áp cao hơn hoặc chuyển sang truyền tải một chiều
(DC): tốn kém;
- Tăng trở kháng máy biến áp – máy phát: tổn thất cao và hạn chế khả năng
điều chỉnh điện áp;
L t 02 kháng 345kV t
ắp đặ ại
02 xu t tuy
ấ ến ĐZ

n Chí 37 KT -2011B
- Dùng thiết bị SCCL (kháng nối tiếp tụ): tốn kém;
- Nâng cấp thiết bị trạm: tốn kém;
- Cắt tuần tự (cắt máy cắt đầu đối diện trước, cắt máy cắt tại điểm ngắn
mạch sau): ít hiệu quả (chỉ áp dụng tạm thời trong khi chưa lắp đặt
kháng).
Song song với việc lắp đặt kháng hạn chế dòng ngắn mạch, đối với các dự
án đầu tư trạm biến áp mới Điện lực Brasil đã lựa chọn máy cắt cũng như các
,
thiết bị khác trong trạm biến áp với mức dòng ngắn mạch cao hơn. Ví dụ giá trị
:
63kA đối với cấp điện áp 765kV, 50kA đối với cấp điện áp 550kV và 40kA đối
với cấp điện áp 345kV...
I.4.6.2. Các vị trí đặt kháng hạn chế dòng ngắn mạch
Kinh nghiệm quốc tế cho thấy kháng hạn chế dòng ngắn mạch có thể đặt
được ở những vị trí như sau:
Trung tính Phân đoạn
Ngăn máy biến áp Ngăn đường dây

n Chí 38 KT -2011B
Kháng kép Phân đoạn
Phân đoạn (sơ đồ 3/2)
Ngăn đường dây
1.4.6.3 Lựa chọn điện kháng máy biến áp
C -
ông ty điện lực Tôkyô Nhật Bản đã áp dụng tiêu chuẩn lựa chọn điện
kháng máy biến áp như sau:
Bảng Tiêu chuẩn lựa chọn điện kháng máy biến áp của Công ty Điện lực Tokyo
1-3
Cấp điện áp
(kV)
Giá trị điện kháng tiêu
chuẩn thông thường, (%)
Ghi chú
500 14-20 15% cho nhà máy nhiệt
điện và điện hạt nhân
23% cho trạm biến áp hạ
áp
275 14-20 20% cho nhà máy nhiệt
điện và điện hạt nhân
áp
154 11-20 16% hoặc 20% cho nhà
máy nhiệt điện và điện hạt
nhân
áp

n Chí 39 KT -2011B
Chương 2
Lưới điện truyền tải Việt Nam và vấn đề dòng ngắn
mạch ngày càng tăng
2.1. Hiện trạng lưới điện truyền tải
2.1.1. Hiện trạng nguồn điện
Cơ cấu nguồn điện: Tính đến đầu năm 2013, tổng công suất lắp đặt của
các NMĐ nước ta vào khoảng 26,562MW, trong đó thủy điện chiếm tỷ trọng
khoảng 48.6%, nhiệt điện khoảng 51.4%. Tỷ trong nguồn điện theo Miền như
sau:
Hình 2-1 Cơ cấu nguồn điện toàn quốc
Miền Bắc: Tổng công suất lắp đặt của các NMĐ khu vực Miền Bắc vào
khoảng 10,969MW. Trong đó thủy điện chiếm tỷ trọng khoảng 55%, nhiệt điện
khoảng 45%;
Hình 2-2 Cơ cấu nguồn điện khu vực miền Bắc

n Chí 40 KT -2011B
Miền Trung: Tổng công suất lắp đặt của các NMĐ khu vực Miền Trung
vào khoảng 5,099MW. Trong đó toàn bộ là thủy, khu vực không có nguồn Nhiệt
Điện;
Miền Nam: Tổng công suất lắp đặt của các NMĐ khu vực Miền Bắc vào
khoảng 10,493MW. Trong đó thủy điện chiếm tỷ trọng rất thấp chỉ khoảng
16.7%, nhiệt điện 83%;
Hình 2-3 Cơ cấu nguồn điện miền Nam
Thống kê các nguồn điện toàn quốc và công suất đặt tính đến năm 2013
như Phụ lục 1 đính kèm.
2.2.2. Lưới điện 500kV
Tính đến đầu năm 2013 tổng dung lượng đặt của các TBA 500kV trên toàn
quốc vào khoảng 20,460MVA, trong đó khu vực Miền Bắc khoảng 7,701 MVA
(chiếm 38%), khu vực Miền Trung khoảng 3,750MVA (chiếm 19%) và khu vực
Miền Nam khoảng 8,595MVA chiếm 43%. Thống kê tổng dung lượng đặt như
B 2-1 và d P
ảng anh mục các TBA 500kV trên toàn Quốc và từng Miền như hụ
lục 2 .
đính kèm
Bảng Tổng dung lượng TBA 500kV trên toàn quốc
2-1
Miền/ vùng
Tổng công suất MBA 500kV
(MVA)
Ghi chú
Miền Bắc 7,701 Chiếm 38%
Miền trung 3,750 Chiếm 19%
Miền Nam 8,595 Chiếm 43%
Tổng quàn quốc 20,046

n Chí 41 KT -2011B
Tổng quy mô ĐD 500kV trên toàn quốc tính đến đầu năm 2013 vào
khoảng 4,737km, trong đó Miền Bắc khoảng 1,907km chiếm 40.3%, Miền Trung
khoảng 2,051.3km chiếm 43.4% và Miền Nam khoảng 771km chiếm 16.3%.
Thống kê quy mô đường dây 500kV như ảng ục các ĐD 500kV
B 2-2 và danh m
trên toàn quốc và từng Miền như Phụ lục 3 đính kèm.
Bảng 2-2 Tổng quy mô đường dây 500kV
Miền
Tổng chiều dài đường dây 500kV
(số mạch * chiều dài tuyến - km)
Ghi chú
Miề ắ
n B c 1,907.7 Chiếm 40.3%
Miền Trung 2,051.3 Chiếm 43.4%
Miền Nam 771.0 Chiếm 16.3%
Toàn quốc 4,737.6
2.2.3. Lưới điện 220kV
Tính đến đầu năm 2013, tổng dung lượng đặt các TBA 220kV trên toàn
quốc vào khoảng 29,782MVA, trong đó tổng dung lượng đặt các TBA 220kV
khu vực Miền Bắc khoảng 10,814MVA chiếm 36%, khu vực Miền Trung
khoảng 3,378MVA chiếm 12% và khu vực Miền Nam khoảng 15,590MVA
chiếm 52%. ổng dung lượng đặt như Bảng 2
T -3.
Bảng 2-3 Tổng dung lượng TBA 220kV
Miền/ vùng
Tổng công suất MBA 220kV
(MVA)
Ghi chú
Miền Bắc 10,814 Chiếm 36%
ĐB Sông Hồng 5,625
Đông Bắc Bộ 4,688
ắ
Miền trung 3,378 Chiếm 12%
Bắc Trung Bộ 625
Nam Trung Bộ 2,253
Tây Nguyên 500
Miền Nam 15,590 Chiếm 52%
Đông Nam Bộ 11,490
Tây Nam Bộ 4,100
Tổng quàn quốc 29,782

n Chí 42 KT -2011B
Tổng quy mô các ĐD 220kV trên toàn quốc tính đến đầu năm 2013 vào
khoảng 10,881.2km, trong đó tổng quy mô các ĐD 220kV khu vực Miền Bắc
khoảng 4,067.7km chiếm 37%, Miền Trung khoảng 2,814.9km chiếm 26% và
Miền Nam khoảng 3,989.6km chiếm 37%. Tổng khối luợng ĐD 220kV trên toàn
quốc như Bảng 2-4.
Bảng 2-4 Tổng khối lượng đường dây 220kV
Miền
T ng chi ng dây 220kV (s m ch *
ổ ều dài đườ ố ạ
chi u dài tuy - km)
ề ến
Ghi chú
Miền Bắc 4,067.7 Chiếm 37%
Miền Trung 2,814.9 Chiếm 26%
Miền Nam 3,989.6 Chiếm 37%
Toàn quốc 10,881.2
2.2. Quy hoạch phát triển nguồn và lưới điện truyền tải
2.2.1. 20
Dự báo nhu cầu phụ tải hệ thống điện đến năm 20
Hệ thống điện Việt Nam được chia làm ba khu vực miền Bắc, miền Trung
và miền Nam. Ba khu vực này liên kết với nhau qua các đường dây 500kV.
Tương ứng phụ tải điện cũng được dự báo cho ba miền và tính toán cân bằng
công suất điện năng cũng được thực hiện cho ba miền.
Theo “Quy hoạch phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có
xét đến năm 2030” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định ố
s
1208/QĐ thì giai đoạn từ 2011 – 2030 dự báo nhu cầu phụ
-TTg ngày 21/7/2011
tải điện toàn quốc tăng từ khoảng 7.1% đến 14.1%, cụ thể như sau:
Giai đoạn Tốc độ tăng trưởng (%)
Phương án thấp Phương án cơ sở Phương án cao
2011-2015 12.9 14.1 16
2016-2020 9.1 11.3 11.6
2021-2025 7.1 7.8 8.8
2026-2030 7.1 7.8 8.8

n Chí 43 KT -2011B
Tuy nhiên, do ảnh hưởng của suy giảm kinh tế trong thới gian qua, tốc độ
tăng trưởng phụ tải điện toàn quốc thấp hơn dự kiến (phương án cơ sở). Theo
quyết định số 854/QĐ TTg, ngày 10/7/2012 của Thủ tướng Chính phủ về việc
-
phê duyệt Kế hoạch sản xuất kinh doanh và đầu tư phát triển 5 năm 2011-2015
của Tập đoàn Điện lực Việt Nam thì trong giai đoạn 2013 2015 tốc độ tăng
-
trưởng điện thương phẩm bình quân là 13%, với việc giao kế hoạch theo thực tế
này thì tốc độ tăng trưởng phụ tải điện giai đoạn 2013 2015 tiệm cận với phương
-
án phụ tải thấp của QHĐ 7.
Trên cơ sở tốc độ tăng trưởng phụ tải điện theo quyết định 854/QĐ-TTg,
tham khảo đề án "Kế hoạch đầu tư phát triển lưới điện truyền tải 5 năm 2013-
2017" do Viện Năng Lượng lập tháng 01/2013 và QHĐ 7 dự báo nhu cầu phụ tải
toàn quốc như bảng sau:
Năm 2013 2014 2015 2016 2017 2020 2025 2030
Điện sản xuất (GWh)
Toàn quốc 134,207 150,17 168,79 190,45 214,89 288,341 428,510 608,463
-Miền bắc 53,162 59,488 66,864 75,423 85,092 113,785 167,979 239,915
-Miền Trung 12,313 13,834 15,626 17,720 20,127 28,209 41,128 59,125
-Miền Nam 68,732 76,856 86,309 97,314 109,67 146,347 219,403 309,422
Điện thương phẩm (GWh)
Toàn quốc 118,658 133,84 150,84 170,15 191,93 258,603 384,366 548,823
-Miền bắc 45,411 51,224 57,730 65,131 73,480 98,895 145,997 209,715
-Miền Trung 11,390 12,910 14,619 16,596 18,884 25,816 37,639 54,417
-Miền Nam 61,857 69,713 78,497 88,426 99,568 133,892 200,730 284,691
Công suất cực đại (Pmax - MW)
Toàn quốc 21,463 24,423 27,515 30,812 34,596 52,040 77,084 110,215
-Miền bắc 9,399 10,704 12,123 13,540 15,152 21,770 32,139 45,903
-Miền Trung 2,072 2,348 2,663 2,981 3,353 5,486 7,998 11,498
-Miền Nam 10,609 12,175 13,939 15,585 17,489 26,686 40,007 56,421
2.2.2. 2013-2015
Kế hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam giai đoạn
Theo Quyết định số 1208/QĐ-TTg ngày 21/7/2011 về “phê duyệt Quy
hoạch phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 – 2025 có xét đến năm 2030”
đã nêu rõ mục tiêu của phát triển nguồn điện phải đáp ứng được đầy đủ nhu cầu

n Chí 44 KT -2011B
phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Theo đó phương án tăng trưởng phụ tải
14.4%/ năm trong giai đoạn 2011 2015 là phương án cơ sở, phương án tăng
-
trưởng phụ tải 16.3%/ năm trong giai đoạn 2011 2015. Phát triển nguồn đáp ứng
-
cung cấp đủ nhu cầu sản lượng điện sản xuất năm 2015 khoảng 194 – 210 tỷ
kWh, năm 2020 khoảng 330 – 362 tỷ kWh và năm 2030 khoảng 695 – 834 tỷ
kWh.
Trong phần này tiến độ các dự án nguồn điện đã được cập nhất cho phù
hợp với các quy hoạch phát triển điện lực vùng, miền, quy hoạch phát triển điện
lực tỉnh hoặc tiến độ thực tế.
2.2.3. -2015
Kế hoạch phát triển nguồn điện giai đoạn 2013
Cơ cấu nguồn điện trong giai
đoạn từ 2013 – 2030 đa dạng
và phân bố không đồng đều và
theo xu hướng tăng các nguồn
nhiệt điện và giảm các nguồn
thủy điện. Nhiệt điện chiếm tỷ
trọng ngày càng tăng, năm
2015 nhiệt điện chiếm khoảng
41%. Thủy điện chiếm tỷ
trọng ngày càng giảm, năm
2015 thủy điện chiếm khoảng
45%.
Cơ cầu nguồn điện toàn quốc năm 2013
Cơ cầu nguồn điện toàn quốc năm 2015
Thống kê cơ cấu thành phần công suất nguồn điện toàn quốc đưa vào vận
hành từ năm 2013 đến 2015 như sau:
Năm Thủy
Điện
Nhiệt
điện Tái tạo Hạt
Nhân
Nhập
khẩu
Tổng công
suất đặt toàn
quốc
Tổng cộng
dồn TQ
2013 867.50 1,630.00 130.00 - - 2,627.50 30,962.50
2014 1,184.00 3,800.00 120.00 - - 5,104.00 36,066.50
2015 1,730.00 2,730.00 150.00 - - 4,610.00 40,676.50

n Chí 45 KT -2011B
Thống kê cơ cấu thành phần công suất nguồn điện HTĐ miền Bắc đưa
vào vận hành từ năm 201 đến 2015 như sau:
3
Năm Thủy Điện Nhiệt điện Nhập khẩu
Tổng công suất đặt
Miền Bắc
Tổng cộng
Miền Bắc
2013 417.50 1,600.00 - 2,017.50 13,753.70
2014 425.00 2,600.00 - 3,025.00 16,778.70
2015 604.00 1,650.00 - 2,254.00 19,032.70
Thống kê cơ cấu thành phần công suất nguồn điện HTĐ miền Trung đưa
vào vận hành từ năm 201 đến 2015 như sau:
3
Năm Thủy Điện Nhiệt điện
Tái
tạo
Hạt Nhân
Nhập
khẩu
Tổng công
suất đặt toàn
quốc
Tổng cộng
dồn TQ
2013 125.00 30.00 - - - 155.00 5,842.80
2014 413.00 - - - - 413.00 6,255.80
2015 866.00 - - - - 866.00 7,121.80
Thống kê cơ cấu thành phần công suất nguồn điện HTĐ miền Nam đưa vào
vận hành từ năm 201 đến 2015 như sau:
3
Năm Thủy Điện Nhiệt điện
Tái
tạo
Hạt Nhân
Nhập
khẩu
Tổng công suất
đặt toàn quốc
Tổng cộng
dồn TQ
2013 145.00 - - - - 145.00 10,638.00
2014 46.00 1,200.00 - - - 1,246.00 11,884.00
2015 60.00 1,080.00 - - - 1,140.00 13,024.00
Danh mục các nguồn điện đi vào vận hành trong giai đoạn 2013-2015 toàn
quốc như Phụ lục 4 đính kèm.
2.2.4. -2015
Kế hoạch phát triển lưới điện giai đoạn 2013
2.2.4.1. Trạm biến áp 500kV
Trong giai đoạn 2011 tổng dung lượng các TBA 500kV xây dựng
-2030
mới, nâng cấp thay máy trên toàn quốc vào khoảng 86,100MVA trong đó Miền
Bác khoảng 38,400MVA, Miền Trung khoảng 6,750MVA và Miền Nam khoảng
40,950MVA Thống kê tổng quy mô xây dựng và danh mục các công trình TBA
500kV toàn quốc và Miền Nam trong các giai đoạn như sau:
Giai đoạn Miền Bắc Miền Trung Miền Nam Toàn quốc
2011-2015 3,300.0 900.0 8,550.0 12,750.0

n Chí 46 KT -2011B
Trong giai đoạn 2011 2015 theo QHĐ 7, miền Bắc có 6 dự án xây mới và
-
lắp máy 2 với tổng dung lượng khoảng 3300MVA, có 2 dự án điều chỉnh tiến độ
lùi sau 2015 là Việt Trì, Lai Châu. Miền Trung có 1 dự án xây mới với dung
lượng khoảng 900MVA. Miền Nam có 10 dự án xây mới và lắp máy 2 với tổng
dung lượng khoảng 8550MVA, có 3 dự án điều chỉnh tiến độ lùi sau 2015 là Tân
Uyên, Thốt Nốt và Long Phú, thống kê danh mục và tiến độ chi tiết các dự án
TBA 500kV từng Miền như Phụ lục 5 đính kèm.
2.2.4.2. 500kV
Đường dây
Trong giai đoạn 2013 2030 tổng quy mô các ĐD 500kV xây dựng mới
-
toàn quốc vào khoảng 13,330km, miền Nam khoảng 5,808km (chiếm 44%).
Thống kế tổng quy mô xây dựng các công trình ĐD 500kV toàn quốc trong các
giai đoạn như sau:
Bảng 2-5 Tổng quy mô xây dựng các công trình ĐD 500kV toàn quốc
Năm Miền Bắc Miền Trung Miền Nam Tổng TQ
2011-2015 943.0 1,074.0 1,316.0 3,333.0
2016-2020 2,025.0 630.0 1,894.0 4,549.0
2021-2025 680.0 - 1,554.0 2,234.0
2026-2030 760.0 920.0 1,044.0 2,724.0
Tổng 6,315.7 4,639.3 6,501.3 17,456.3
Trong giai đoạn 2013 2030 tổng quy mô xây dựng mới các ĐD 500kV
-
khu vực Miền Bắc vào khoảng 943km, trong đó có 2 dự án Đ D 500kV Sơn La -
Lai Châu và ĐD 500kV đấu nối vào NMNĐ Vũng Áng (mạch 2) được điều
chỉnh tiến độ vận hành năm 2016; tổng quy mô các ĐD 500kV xây dựng mới
khu vực Miền Trung vào khoảng 1047km; tổng quy mô các ĐD 500kV xây dựng
mới khu vực Miền Nam vào khoảng 1316km, trong đó có 4 dự án được điều
chỉnh tiến độ sau năm 2015. Danh mục và tiến độ chi tiết các dự án đường dây
500kV từng khu vực như hụ lục đính kèm.
P 6

n Chí 47 KT -2011B
2.2.4.3. 0kV
Trạm biến áp 22
Nhìn chung tổng công suất và số lượng các công trình lưới điện 220kV
đưa vào vận hành theo QHĐ7 khá lớn, trong đó tập trung chủ yếu ở miền Bắc và
miền Nam.
Trong giai đoạn 2011 2030 tổng dung lượng các TBA 220kV xây dựng
-
mới, nâng cấp trên toàn quốc vào khoảng 162,576MVA, trong đó Miền Bắc
khoảng 70,026MVA, Miền Nam khoảng 73,375MVA , Miền Trung khoảng
19,175MVA. Thống kế tổng quy mô xây dựng và danh mục các công trình TBA
220kV toàn quốc và Miền Nam trong cá giai đoạn như sau:
Bảng 2-6 Số lượng và quy mô XD các công trình TBA 220kV (MVA)
Năm
MIỀN BẮC
(MVA)
MIỀN TRUNG
(MVA)
MIỀN NAM Tổng TQ
2011-2015 13,313.0 3,675.0 13,250.0 30,238.0
2016-2020 17,563.0 3,375.0 17,250.0 38,188.0
2021-2025 17,900.0 6,375.0 16,625.0 40,900.0
2026-2030 21,250.0 5,750.0 26,250.0 53,250.0
Tổng 70,026.0 19,175.0 73,375.0 162,576.0
Trong giai đoạn 2013 2015 theo QHĐ 7 tổng dung lượng TBA 220kV
-
xây mới và lắp máy 2 khu vực Miền Bắc khoảng 13313MVA, Miền Trung
khoảng 3,675 MVA và Miền Nam khoảng 13,250MVA, thống kê chi tiết danh
mục và tiến độ các TBA 220kV từng Miền như Phụ lục đính
7 kèm.
2.2.4.4. Đường dây 220kV
Đến năm 2030 tổng quy mô các ĐD 220kV xây dựng mới và cải tạo toàn
quốc vào khoảng 26,893km, trong đó miền Bắc khoảng 8620km, miền Trung
khoảng 7451km và miền Nam khoảng 10,822km. Thống kê tổng quy mô xây
dựng các công trình ĐD 220kV toàn quốc trong các giai đoạn như sau:

n Chí 48 KT -2011B
Bảng 2-7 Tổng quy mô xây dựng các công trình ĐD 220kV toàn quốc
Năm Bắc Trung Nam Tổng
2011-2015 3,228 3.381,2 3.976,8 10.586
2016-2020 1,584 1,778 2.231 5.593
2021-2025 1,640 1,376 2.678 5.694
2026-2030 2,168 916 1.936 5.020
Tổng 8.620 7.451,2 10.821,8 26.893
Trong giai đoạn 2011 2030 tổng quy mô xây dựng mới và cải tạo các ĐD
-
220kV khu vực Miền Bắc vào khoảng 3228km, Miền Trung khoảng 3381km và
Miền Nam khoảng 3977km. Danh mục và tiến độ vận hành chi tiết các dự án
đường dây 220kV từng khu vực như Phụ lục đí
8 nh kèm.
2.3. Vấn đề dòng điện ngắn mạch tăng cao
Từ quy hoạch điện VI đến quy hoạch điện VII, dòng ngắn mạch tại các
nút tập trung nguồn điện hoặc phụ tải lớn có dòng ngắn mạch (INM) tăng nhanh;
trong trường hợp vận hành các sơ đồ điện của các trạm điện đúng thiết kế thì INM
tại các nút này tăng quá giá trị dòng chịu đựng ngắn mạch định mức của thiết bị
(40kA ở cấp 500kV và 220kV, 31,5kA ở 110kV) do Bộ Công thương quy định.
Thậm chí hiện nay tại một số trạm có INM lớn hơn 63kA.
Dòng ngắn mạch trong hệ thống điện có xu hướng tăng do: Nhiều nguồn
điện mới đưa vào vận hành, liên kết lưới điện tăng. Dòng sự cố có thể vượt quá
khả năng chịu đựng của các thiết bị. Vì vậy, vấn đề Hạn chế dòng ngắn mạch
trong hệ thống điện ngày càng trở nên quan trọng và cần thiết.
2.4. Các biện pháp hạn chế dòng điện ngắn mạch đang áp dụng, đánh giá và
đề xuất giải pháp cho lưới ruyền tải điện Việt Nam
t
2.4.1. Tách lưới để hạn chế dòng ngắn mạch
Bắt đầu từ năm 2005, cùng với việc đóng điện vận hành nhà máy điện Phú
Mỹ 2.2 công suất 720MW, Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia bắt đầu áp
dụng phương thức tách thanh cái trạm biến áp để hạn chế dòng ngắn mạch.

n Chí 49 KT -2011B
Trong những năm 2005 2007 chỉ có hai trạm 220kV Phú Mỹ (thuộc nhà máy
-
điện Phú Mỹ 1) và phía 220kV trạm 500 Phú Lâm cần tách thanh cái.
Tuy nhiên trong những năm tiếp theo số lượng trạm 220kV cần phải tách
thanh cái càng tăng. Tính đến nay phía 220kV của các trạm sau đây thường
xuyên vận hành tách thanh cái:
- Trạm 500kV Phú Lâm: máy cắt 212 và 112 mở, hai máy biến áp 500kV
vận hành độc lập phía 220kV;
- Trạm 220kV Hóc Môn: máy cắt 212 đóng và máy cắt 112 mở: các máy
biến áp 220kV vận hành độc lập phía 110kV;
- Trạm 500kV Nhà Bè: máy cắt 212 mở và máy cắt 112 mở: các máy biến
áp 500kV vận hành độc lập với nhau phía 220kV và các máy cắt 220kV
vận hành độc lập với nhau phía 110kV;
- Trạm 220kV Bình Chánh: máy cắt 212 và máy cắt 112 mở: các máy biến
áp 220kV vận hành độc lập với nhau cả phía 220kV và 110kV;
- Trạm 220kV Long Bình: máy cắt 100A mở: các máy biến áp 220kV vận
hành độc lập với nhau phía 110kV;
- Nhà máy điện Phú Mỹ 1: máy cắt 200A và 200B mở;
Trong năm 2014 Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia dự kiến tách
thanh cái 220kV Phả Lại, tách phía 500kV và 220kV của nhà máy thủy điện Hòa
Bình trong trường hợp huy động cao thủy điện Hòa bình và Sơn La. Trong hệ
thống điện miền Nam có thể sẽ tách thêm thanh cái 220kV của các trạm Tân
Định, Sông Mây. Hiện tại chỉ còn hệ thống điện miền Trung chưa phải tách
thanh cái 220kV do dòng ngắn mạch tăng cao.

n Chí 50 KT -2011B
2.4.2. Lắp kháng hạn chế dòng ngắn mạch
Năm 2012 Tổng công ty Truyền tải điện quốc gia đã đầu tư lắp đặt kháng
hạn chế dòng ngắn mạch tại phía 220kV của hai trạm biến áp Phú Lâm và của
nhà máy điện Phú Mỹ 1.
Hình 2-4 Vị trí đặt kháng tại trạm Phú Lâm
Hình 2-5 Vị trí đặt kháng tại thanh cái 220kV Phú Mỹ 1
Khánh hạn chế dòng ngắn mạch tại Phú Lâm có dòng định mức là 2000A,
điện áp danh định 245kV, khả năng chịu dòng ngắn mạch 15kA/2s; còn tại Phú
Mỹ 1 là 4000A, tương ứng là 245kV, 20kA/2s.
Vấn đề dòng điện ngắn mạch tăng cao vượt quá khả năng cắt ngắn mạch
của máy cắt tiếp tục lan rộng trên lưới điện miền Nam và miền Bắc, ngay cả khi
trang bị các kháng phân đoạn tại các TBA Phú Lâm và Phú Mỹ thì cũng không
làm dòng ngắn mạch tại các TBA này nhỏ hơn khả năng cắt của các máy cắt.
TC22 TC21
272
271
231 233
275
234
276
274 273
Hóc Môn Nhà Bè
MBA T1 MBA T3 MBA T4
Nhà Bè
MBA T7
232
237
MBA T2
Cai Lậy Hóc Môn
Cai Lậy
C22, C25
276
256
277
257
254
231
255
232
275
255
274
254
280
260
256
233
257
234
250
235
250
236
273
253
284
253
278
258
283
258
252
285
251
286
252
272
251
271
Nhà Bè Cát Lái AT2
GT1 GT2 GT3 S4
T5 T6
Long Thành Cai Lậy
Phú Mỹ 21 Bà Rịa
Phú Mỹ 1
C21, C24

n Chí 51 KT -2011B
2.4.3. Đánh giá chung về các biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch đang được áp
dụng
Dòng ngắn mạch trong lưới điện truyền tải tăng cao vượt quá khả năng
của các thiết bị đóng cắt dẫn đến phải vận hành tách lưới điện, với số lượng trạm
biến áp phải vận hành tách thanh cái ngày càng tăng. Vận hành tách thanh cái
ngoài việc giảm độ tin cậy cung cấp điện, tăng tổn thất điện năng còn gây ra
nhiều khó khăn trong thao tác vận hành, xử lý sự cố ... Giải pháp đồng bộ để hạn
chế dòng ngắn mạch ngày càng cấp thiết.

n Chí 52 KT -2011B
Chương 3
Tính toán đề xuất phương án vận hành tách lưới để hạn chế
dòng ngắn mạch trong lưới điện truyền tải Việt Nam giai đoạn
2013-2015 năm
và 2020
3.1. trong
Công cụ tính toán, phương pháp mô phỏng các phần tử Hệ thống
điện
3.1.1. Công cụ tính toán
Hiện nay có nhiều công cụ để mô phỏng hệ thống điện trong chế độ xác
lập và quá độ, trong đó có thể kể đến các phần mền PSS/E, EMTP, PST Mỗi
...
phần mền đều có khả năng nhất định, đều có ưu/nhược điểm riêng. Luận văn sử
dụng chương trình PSS/E (Power System Simulator Engineering) của hãng
/
PTI/Siemens tính toán d 220kV.
để òng ngắn mạch cho các nút 500kV và
Chương trình PSS/E là chương trình tính toán mô phỏng, phân tích và tối
ưu hóa HTĐ do công ty Power Technologies International thuộc Siemens Power
Transmission & Distribution, Inc. PSS/E xây dựng, được sử dụng rộng rãi trên
thế giới do có các tính năng kỹ thuật cao và khả năng trao đổi dữ liệu với các ứng
dụng trong MS Office, AutoCad, Matlab... Ở Việt Nam, EVN có bản quyền và
PSS/E được sử dụng tại Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia, các Trung
tâm Điều độ miền, Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia, Viện Năng lượng và
các Công ty Tư vấn điện, ...
Chức năng tính toán trong PSS/E có thể chia hai phần chính là tính
thành
toán HTĐ ở chế độ tĩnh và mô phỏng ổn định động . Các chức năng tính
HTĐ
toán ình
HTĐ mà chương tr có khả năng thực hiện bao gồm: i) Tính toán trào lưu
công suất. Tối ưu hóa trào lưu công suất Nghiên cứu các loại sự cố đố
ii) . iii) i
xứng và không đối xứng Tương đương hóa hệ thống Mô phỏng quá trình
. iv) . v)
quá độ điện cơ.
Để ử ụng PSS/E, ngườ ử ụ ầ ả ự ệ
s d i s d ng c n ph i th c hi n các thao tác sau:
- T o và nh p d u vào file.
ạ ậ ữ liệ
- D ch và liên k i b t k m t b mô
ị ết các file trong chương trình con vớ ấ ỳ ộ ộ
hình mô ph ng thi d
ỏ ết bị nào đó mà người sử ụng đưa ra.
- Chạy các chương trình PSS/E.
- Chạy các chương trình bổ ợ ủ
tr c a PSS/E.

n Chí 53 KT -2011B
Quá trình tính toán c c th hi
ủa PSS/E đượ ể ện đơn giản hóa trong sơ đồ
khối sau:
Biến đổi dữ liệu:
 Biến đổi dữ liệu của
máy phát/phụ tải.
 Tương đương hóa hệ
thống.
 Đánh số lại các nút
 Tạo ra các ma trận toán
học của hệ thống điện
Nghiên cứu các loại sự cố
PSSLF
Đưa dữ liệu đầu vào và lấy kết quả đầu ra
từ chương trình PSSE
 Dữ liệu đầu vào để tính trào lưu công suất:
huy động nguồn, phụ tải của các trạm....
 Các dữ liệu cơ bản: mô phỏng đường dây,
máy biến áp....
 Kết quả tính toán trào lưu công suất
Tính toán trào lưu công
suất
Kết quả tính toán
 Các dữ liệu của HTĐ
 Trào lưu công suất HTĐ
 Kiểm tra các giới hạn
 Hiển thị kết quả qua sơ đồ
Thay đổi các dữ liệu
đầu vào
Nghiên cứu hệ
thống tuyến tính:
Tính toán trào lưu
công suất tác dụng
khi bỏ qua ảnh
hưởng của công
suất phản kháng...
Các chức năng
phụ khác:
 Khởi tạo file số liệu
mới.
 Xuất dữ liệu ở các
dạng khác nhau....
Trào lưu
công suất

n Chí 54 KT -2011B
Chương trình PSS/E cho phép người sử dụng chọn 1 đến 5 phương pháp
lặp khác nhau để tính chế độ xác lập của HTĐ:
a. Phương pháp lặp Gauss Seidel.
b. Phương pháp lặp Gauss Seidel có sửa đổi cho phép sử dụng các tụ bù
nối tiếp.
c. Phương pháp lặp Newton Raphson liên kết đầy đủ.
-
c. Phương pháp lặp Newton Raphson không liên kết.
-
d. Phương pháp lặp Raphson không liên kết có độ dốc.
Newton -
Trong luận văn này không trình bày về thuật toán của các phương pháp
tính lặp để tính toán chế độ xác lập của HTĐ mà chỉ nêu ra các phương pháp và
lựa chọn phương pháp lặp Newton – Raphson trong phần mềm PSS/E để tính
toán chế độ xác lập của HTĐ.
3.1.2. M h
ô phỏng các phần tử trong ệ thống điện
Hệ thống điện được PSS/E nhận dạng qua hai thông số chính là nhánh &
nút. :
Thông số của một số phần tử cơ bản của HTĐ tính toán, mô tả như sau
1. PSS/E nhận dạng thống số của “Nút” như sau
Miền (AREA)
ZONE Vùng
Số nút (I) "tên" VM VA

PL + jQL
GL + jBL

n Chí 55 KT -2011B
điện áp cơ sở (BASKV)
Loại nút (IDE) :
1 - Nút tải
2 - Nút có chứa máy phát điện
3 - Nút cân bằng
4 - Nút cô lập
Dữ liệu nút trong file RAW :
I, IDE,PL, QL, GL, BL, IA, VM, VA, 'name', BASKV, ZONE
2. PSS/E nhận dạng thống số của “Nhánh” như sau
Trạng thái nhánh: ST = 1... làm việc, ST = 0... không vận hành
Dữ liệu nhánh trong file RAW :
I,J,CKT,R,X,B,RATEA,RATEB,RATEC,RATIO,ANGELE,GI,BI,GJ,BJ,ST
Từ nút (I) Tới nút (J)
Số thứ tự mạch (CKT)
Mức tải: RATEA, RATEB, RATEC
GJ,BJ
GI,BI
RATIO : 1
ANGLE: 0

n Chí 56 KT -2011B
3. PSS/E nhận dạng thống số của “Shunt” như sau
Dữ liệu Shunt trong file RAW :
I, MODSW, VSWHI, VSWLO, SWREM, BINIT, N1, B1,..., N8, B8
4. PSS/E nhận dạng thống số của Phụ tải điển hình như sau
I, 1, PL, QL,,, IA,,,, 'Name', BASKV, ZONE
Điện áp nút
Thực hiện đóng cắt khi V > VSWHI hoặc
khi V < VSWHI
Cho nút điều khiển xa SWREM
Số thứ tự nút (I)
Mode điều khiển:
0: không điều khiển
1: có điều khiển đóng cắt
2: điều khiển liên tục
N1,B1 ... N8,B8
PL + jQL
Số thứ tự nút (I), "
Tên nút"
VM VA


n Chí 57 KT -2011B
5. Máy phát
PSS/E nhận dạng thống số của như sau
Máy phát điện được chương trình PSS/E mô phỏng như sau:
GTAP Tổng trở MBA
RT + jXT
Tổng trở máy phát
ZR + jZX
Các thông số máy phát điện
Phát công suất phản kháng tại nút k QGEN Mvar
Công suất phản kháng cực đại tại nút k QMAX Mvar
Công suất phản kháng tối thiểu tại nút k QMIN Mvar
Công suất cơ sở của máy phát MVA MBASE MVA
Hệ số máy biến áp từ phía k GENTAP Per unit
Tổng trở máy biến áp Step-up ZTRAN Per unit on MBASE
Tổng trở siêu quá độ ZSORCE Per unit on MBASE
Alternative Generator Dynamic Impedance ZPOS Per unit on MBASE
Công suất tác dụng cực đại tại nút k PMAX MW
Công suất tác dụng tối thiểu tại nút k PMIN MW
Dữ liệu máy phát trong file RAW:
I, ID, PG, QG, QT, QB, VS, IREG, MBASE, ZR, ZX, RT, XT, GTAP, STAT,
RMPCT, PT, PB
Nút máy phát điển hình :
High
Voltage
Bus
Generator (Step-up)
Transformer
Generator
Tg: 1 Zt

n Chí 58 KT -2011B
I, ID, PG,, QT, QV, VS,, MBASE,, ZX,,,, 1,,,
6. PSS/E nhận dạng thống số của Đường dây điển hình như sau
Nhánh đường dây được PSS/E mô phỏng như sau:
Dữ liệu nhánh trong file RAW :
I, J, CKT, R, X, B, RATEA,,,,,,,, 1
Trong đó:
I, J: Nút đầu và nút cuối
CKT: Số lượng mạch
Số thứ tự nút (I) , "Tên nút" VM VA

PL + jQL
Line charging
Bus j
Gli +jBli Glj +jBlj
2
ch
B
j
2
ch
B
j
Rij + jBij
Line shunts
Bus i

n Chí 59 KT -2011B
R, X, B: Tổng trở và điện dẫn của đường dây
RATEA: Giới hạn truyền tải của đường dây
7. PSS/E nhận dạng thống số của MBA 2 cuộn dây điển hình như sau
Máy biến áp hai cuộn dây sử dụng khối có bốn bản ghi:
I, J, K, CKT, CW, CZ, CM, MAG1, MAG2, NMETR, ’NAME’, STAT, O1, F1,...,
O4, F4/
R1-2, X1-2, SBASE1/
WINDV1, NOMV1, ANG1, RATA1, RATB1, RATC1, COD, CONT, RMA, RMI, VMA,
VMI, NTP, TAB, CR, CX/
WINDV2,NOMV2/
8. y
PSS/E nhận dạng thống số của MBA 3 cuộn dâ điển hình như sau
Dữ liệu MBA trong file RAW :
I, J, K, CKT, CW, CZ, CM, MAG1, MAG2, NMETR, 'NAME', STAT, O1, F1,...,
O4, F4/
H
C
Từ nút (I)
X
R
RATIO: 1 Đến nút (J)
R0
X0
Số thứ tự mạch (CKT)
Mức tải: RATEA
I
Gm+jBm
X2
R2
R3
X3
X1
R1
J
K
tj  ANGj
tk  ANGk

Nghiên cứu giải pháp vận hành tách lưới để hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện Việt Nam.pdf

Nghiên cứu giải pháp vận hành tách lưới để hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện Việt Nam.pdf

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a Nghiên cứu giải pháp vận hành tách lưới để hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện Việt Nam.pdf

Semelhante a Nghiên cứu giải pháp vận hành tách lưới để hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện Việt Nam.pdf (20)

Mais de Man_Ebook

Mais de Man_Ebook (20)

Último

Último (20)

Nghiên cứu giải pháp vận hành tách lưới để hạn chế dòng điện ngắn mạch trên lưới truyền tải điện Việt Nam.pdf