Tên luận án:
Nghiên cứu quá điện áp trên đường dây truyền tải hỗn hợp 220 kV tại Việt Nam
Ngành:
Kỹ thuật điện (Hệ thống điện)
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Đề tài tập trung nghiên cứu vấn đề quá điện áp trên đường dây truyền tải hỗn hợp tại Việt Nam, một giải pháp cấp thiết để mở rộng lưới truyền tải trong bối cảnh những hạn chế về quỹ đất, môi trường và sức khỏe khi xây dựng đường dây trên không. Tuy nhiên, việc thay thế bằng cáp ngầm đặt ra nhiều thách thức do chi phí cao và kinh nghiệm vận hành còn hạn chế. Lưới truyền tải hỗn hợp, kết hợp đường dây trên không và cáp ngầm, đối mặt với hai vấn đề quá điện áp chính: quá điện áp trên cách điện cáp (do các hiện tượng quá độ tần số cao như sét, đóng cắt) và quá điện áp trên các thiết bị lân cận (do điện dung lớn của cáp gây cộng hưởng tần số thấp). Các nghiên cứu trước đây thường chỉ tập trung vào một dải tần số hoặc bỏ qua cách điện vỏ cáp.
Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát hiện tượng quá điện áp trên cáp trong đường dây truyền tải hỗn hợp ở dải tần số rộng, từ quá điện áp tạm thời đến quá điện áp sét, nhằm xác định phương thức nối vỏ và bảo vệ cách điện phù hợp cho lưới điện truyền tải 220 kV của Việt Nam. Nghiên cứu tính toán quá điện áp trên lõi và vỏ cáp khi có quá điện áp khí quyển lan truyền từ đường dây trên không vào cáp, xem xét ảnh hưởng của cấu trúc cáp, môi trường đặt cáp, phân bố điện áp, lựa chọn thiết bị bảo vệ vỏ cáp (SVL) và tác động của sóng hài đến quá điện áp cộng hưởng. Các kết quả mô phỏng được sử dụng để kiểm chứng tính hiệu quả của các tính toán đề xuất.
Luận án đóng góp bằng việc tổng hợp các loại cáp truyền tải phổ biến (đặc biệt là cáp XLPE tại Việt Nam), trình bày phương pháp xác định thông số cáp và tính toán quá điện áp dựa trên phương trình truyền sóng. Các phát hiện chính bao gồm: quá điện áp trên cách điện vỏ cáp chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ môi trường đặt cáp và tổng trở sóng vỏ cáp; vị trí đặt cáp (ngầm, trên không) và cách bố trí cáp (tam giác, mặt phẳng) đều tác động đáng kể đến điện áp trên vỏ. Sự khác biệt về tổng trở sóng giữa đường dây trên không và cáp ngầm gây ra phản xạ lớn, dẫn đến điện áp lớn nhất có thể xuất hiện bên trong cáp chứ không chỉ ở đầu cáp. Ngoài ra, sự hiện diện của cáp trong lưới hỗn hợp còn là tác nhân gây ra quá điện áp cộng hưởng do sóng hài, làm dịch chuyển tần số cộng hưởng xuống vùng tần số thấp hơn, tiềm ẩn nguy hiểm cho các thiết bị điện.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
-
1. Tính cấp thiết của đề tài
-
2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
-
3. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu
-
4. Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu
-
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
-
6. Các đóng góp mới của luận án
-
7. Cấu trúc nội dung của luận án
- Chương 1: Truyền sóng trên đường dây truyền tải hỗn hợp
- Chương 2: Ảnh hưởng của môi trường đặt cáp đến quá điện áp trên đường dây truyền tải hỗn hợp.
- Chương 3: Bảo vệ cách điện vỏ cáp
- Chương 4: Tính toán phân bố điện áp dọc theo chiều dài cáp
- Chương 5: Quá điện áp cộng hưởng do sóng hài
- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
-
CHƯƠNG 1. TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI HỖN HỢP
-
1.1 Mở đầu
-
1.2 Các loại cáp ngầm
- 1.2.1. Cáp dầu
- 1.2.2. Cáp siêu dẫn
- 1.2.3. Cáp cách điện rắn XLPE
- 1.2.4. Cáp vượt biển HVAC
- 1.2.5. Một số sự cố điển hình trong cáp truyền tải
-
1.3 Truyền sóng trong cáp truyền tải
- 1.3.1 Phương trình truyền sóng trong cáp
- 1.3.2 Biểu diễn phương trình truyền sóng trong miền modal
-
1.4 Tính toán truyền sóng bằng phần mềm EMTP/ATP
- 1.4.1 Giới thiệu phần mềm ATP/EMTP
- 1.4.2 Mô hình mô phỏng cho cáp
- 1.4.3 Mô hình đường dây trên không
- 1.4.4 Các mô hình khác
-
1.5 Kết luận
-
CHƯƠNG 2. ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẶT CÁP ĐẾN QUÁ ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI HỖN HỢP
-
2.1. Đặt vấn đề
-
2.2. Mô hình mô phỏng
-
2.3. Ảnh hưởng của môi trường đặt cáp
- 2.3.1. Cáp ngầm toàn bộ
- 2.3.2. Cáp đi trên không - nằm ngang
- 2.3.3. Cáp đi trên cầu bê tông
- 2.3.4. Cáp đi trên cầu kim loại
-
2.4. Ảnh hưởng của cách sắp xếp cáp
- 2.4.1. Cáp ngầm
- 2.4.2. Đối với cáp đi trên không
-
2.5. Kết luận
-
CHƯƠNG 3. BẢO VỆ CÁCH ĐIỆN VỎ CÁP
-
3.1. Đặt vấn đề
-
3.2. Các loại CSV dùng trong truyền tải
-
3.3. Các phương pháp nối đất vỏ cáp
- 3.3.1. Nối cứng (Solid boding)
- 3.3.2. Nối đất một đầu (Single boding)
- 3.3.3. Nối chéo (Cross boding)
-
3.3. Mô hình tính toán và các giả thiết
-
3.5. Phương pháp lựa chọn SVL cho bảo vệ vỏ cáp
- 3.5.1. Lựa chọn điện áp định mức của SVL
-
3.4.2. Tính toán thông số SVL khi có dòng điện sét
-
3.4.3. Tính toán thông số của SVL theo môi trường đặt cáp
-
3.5. Kết luận
-
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP DỌC THEO CHIỀU DÀI CÁP
-
4.1. Đặt vấn đề
-
4.2. Phương pháp tính toán
-
4.3. Phân bố điện áp trong cáp của đường dây truyền tải hỗn hợp
- 4.3.1. Mô hình mô phỏng
- 4.3.2. Cáp ngắn 0,5 km
- 4.3.3. Cáp dài 2,4 km
-
4.4. Kết luận
-
CHƯƠNG 5. QUÁ ĐIỆN ÁP CỘNG HƯỞNG DO SÓNG HÀI
-
5.1. Đặt vấn đề
-
5.2 Các hiện tượng cộng hưởng trong hệ thống điện
- 5.2.1. Cộng hưởng nối tiếp và song song
- 5.2.2. Sóng hài ở lưới truyền tải
- 5.2.3 Quá điện áp do cộng hưởng
-
5.3. Tính toán tổng trở điều hòa trong lưới truyền tải
- 5.3.1. Phương pháp xác định tổng trở điều hòa
- 5.3.2. Tính toán tổng trở đầu vào cho mô hình IEEE 9 nút
- 5.3.3. Tổng trở điều hòa trong đường dây truyền tải hỗn hợp
- 5.3.4. Ảnh hưởng của cấu hình hệ thống truyền tải đến tổng trở điều hòa
-
5.4. Tính toán quá điện áp cộng hưởng trong hệ thống truyền tải hỗn hợp
- 5.4.1. Xác định nguồn sóng hài gây ra cộng hưởng tần số
- 5.4.2 Tính toán quá điện áp cộng hưởng sơ đồ IEEE 9 nút
-
5.5. Tính toán cho lưới truyền tải 220 kV khu vực Hà Nội
- 5.5.1 Mô hình mô phỏng
- 5.5.2 Tổng trở điều hòa
- 5.5.3 Tổng trở điều hòa ở chế độ N-1
- 5.5.4 Quá điện áp do cộng hưởng tại thanh cái trạm Hà Đông và Thành Công
-
5.6. Kết luận
-
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN