Vị trí của bạn:
Mạng vòng điện từ là một hệ thống được tạo thành bởi các đường dây ở các cấp điện áp khác nhau thông qua các vòng điện từ của biến áp. Trong nhiều trường hợp, khi đường dây cấp cao hơn được đưa vào vận hành ban đầu, do mạng lưới cấp cao chưa hình thành hoặc còn yếu, cần phải duy trì khả năng truyền tải hoặc đảm bảo cung cấp cho các phụ tải quan trọng bằng cách vận hành mạng vòng điện từ. Việc cắt đường dây cấp cao trong mạng vòng điện từ có thể gây ra sự cố mở rộng và mất ổn định hệ thống.
Mạng vòng điện từ 220kV/110kV trong nước đã cơ bản hoạt động tách mạch, nhưng mạng vòng điện từ 220kV trở lên vẫn còn tồn tại rất nhiều. Qua nhiều năm, các học giả và chuyên gia đã nghiên cứu và thảo luận về mạng vòng điện từ, chỉ ra rằng cần chú trọng kiểm tra việc chuyển tải không có sự cố trên đường dây. Thông thường, những nhược điểm và rủi ro của mạng vòng điện từ bao gồm: ① Sau khi lưới điện cấp trên xảy ra sự cố, công suất chuyển tiếp gây quá tải cho lưới điện cấp dưới, nguyên nhân là do không khớp giữa khả năng truyền tải của lưới điện cấp trên và cấp dưới; Sau khi lưới điện cấp trên gặp sự cố, điện kháng đột ngột tăng lên có thể dẫn đến mất ổn định tức thời hoặc dao động hệ thống, nguyên nhân là do sự không tương thích giữa điện kháng của lưới điện cấp trên và cấp dưới.③ Mức độ ngắn mạch của hệ thống tăng lên, khiến ngắn mạch ở lưới điện cấp dưới dễ vượt quá giới hạn; ④ Cấu trúc mạng không rõ ràng, đặc tính chuyển tiếp dòng điện phức tạp, làm tăng rủi ro sự cố chuỗi không thể kiểm soát; ⑤ Tăng khó khăn trong việc chỉnh định bảo vệ và bố trí các biện pháp phòng thủ thứ hai và thứ ba; Nhìn về cấu trúc, mạng vòng điện từ và mạng vòng thông thường do các phần tử cùng cấp điện áp tạo nên không có sự khác biệt cơ bản. Điểm khác biệt lớn là mạng vòng điện từ có đặc tính bất cân xứng rõ rệt do sự chênh lệch lớn về điện kháng và công suất truyền tải giữa lưới điện cấp trên và cấp dưới. Một lưới điện có cấu trúc cân bằng và có thể phát huy tối đa khả năng thường là lưới điện có đặc tính cân bằng tốt. Với sự phát triển liên tục của hệ thống điện, dạng của mạng vòng điện từ ngày càng phong phú và đa dạng, đòi hỏi phân tích hệ thống và áp dụng các chiến lược đối phó khác nhau.
Mạng vòng yếu và mạng vòng mạnh
Dựa vào mức độ mạnh yếu của cấu trúc mạng vòng điện từ, mạng vòng điện từ có thể được chia thành các loại sau: 1) Mạng vòng yếu điển hình Lưới điện cấp trên và cấp dưới đều yếu được gọi là mạng vòng yếu. Cấu trúc này có khả năng ổn định nhiệt và ổn định tạm thời, động lực kém, khả năng truyền tải của lưới điện cấp trên bị hạn chế nghiêm trọng và không thể tách mạch. Điểm chung với mạng vòng yếu loại I là khi đường dây cấp trên gặp sự cố, dòng điện sẽ chuyển hoàn toàn sang lưới điện cấp dưới. 2) Mạng vòng yếu kiểu I Lưới điện cấp trên yếu (phát triển không đầy đủ) trong khi lưới điện cấp dưới tương đối mạnh được gọi là mạng vòng yếu loại I. Vấn đề chính là khi lưới điện cấp trên gặp sự cố, công suất chuyển tải có thể khiến các thành phần yếu của lưới điện cấp dưới quá tải.3) Mạng vòng yếu kiểu II Lưới điện cấp trên mạnh trong khi lưới điện cấp dưới yếu được gọi là mạng vòng yếu loại II. Khi một đường dây cấp trên gặp sự cố, dòng điện chủ yếu chuyển dịch trong lưới điện cấp trên, ít ảnh hưởng đến lưới điện cấp dưới. Trong điều kiện bình thường, rủi ro vận hành thấp, nhưng khi lưới điện cấp trên đang bảo trì, nó có thể thể hiện đặc tính của mạng vòng yếu. 4) Mạng vòng mạnh Lưới điện cấp trên và cấp dưới đều mạnh được gọi là mạng vòng mạnh. Tính chất giải mạch của chúng thường xuất phát từ quy mô mạng lớn hoặc phức tạp, yêu cầu kiểm soát mức ngắn mạch và phòng ngừa rủi ro sự cố lan rộng. Việc giải mạch để làm cho cấu trúc lưới điện rõ ràng và tách rời là có lợi.
Mạng vòng điện từ đơn giản/hiển nhiên và mạng vòng điện từ phức tạp/ẩn tàng
Mạng vòng điện từ đơn giản có mối liên kết điện từ trực tiếp giữa hai đường dây cấp trên và cấp dưới, thường xuất hiện giữa hai trạm biến áp cấp trên (hai điểm điện từ), có đường dây chính cấp trên và đường dây song song cấp dưới rõ ràng, đặc điểm chuyển tải và điểm dễ xác định, như mạng vòng yếu và mạng vòng yếu loại I. Mạng vòng điện từ phức tạp thường thuộc cấu trúc ẩn, khi đường dây cấp trên gặp sự cố, dòng điện có thể chuyển sang nhiều hướng, thậm chí không có đường dây chính rõ ràng, đặc điểm chuyển tải phức tạp và ẩn, có nhiều điểm điện từ, thuộc loại mạng vòng điện từ không điển hình.Mạng vòng điện từ kiểu hai cấp và nhiều cấp
Chuyển tiếp dòng điện
Vấn đề phổ biến của mạng vòng điện từ là sự chuyển tải dòng điện sau khi đường dây chính gặp sự cố khiến lưới điện cấp dưới quá tải. Trước khi sự cố, hướng dòng điện của lưới điện cấp trên và cấp dưới giống nhau, sau sự cố hướng dòng điện của lưới điện cấp dưới sẽ tăng lên, ngược lại sẽ giảm hoặc đảo chiều, được gọi là phương thức dòng điện thuận và ngược. Đối với rủi ro vận hành thực tế, các yếu tố sau cần được chú trọng: liên kết mạnh, dòng điện lớn, dự trữ thấp (dòng điện thuận).
Khả năng truyền tải giữa lưới điện cấp trên và cấp dưới có thể chênh lệch 3-6 lần (ví dụ, tuyến 500kV có thể đạt 1600-3500MW, tuyến 220kV khoảng 200-700MW). Đối với mạng vòng yếu có liên kết mạnh, thường bị giới hạn bởi các yếu tố như đầu tư, hành lang, vị trí trạm biến áp, mức ngắn mạch... việc tăng cường lưới điện cấp dưới để loại bỏ hạn chế truyền tải của lưới điện cấp trên không kinh tế hoặc không khả thi. Vì vậy, ưu tiên nâng cấp lưới điện cấp trên vừa giúp cải thiện khả năng truyền tải, vừa tạo điều kiện cho việc tách mạch và tối ưu hóa cấu trúc mạng.
Việc tăng cường hoặc tối ưu hóa cấu trúc mạng vòng điện từ có cường độ mạnh cần được phân tích cụ thể. Ví dụ, nếu mạng vòng đã quyết định tách mạch thì không nên tăng cường thêm phần liên lạc cấp dưới; nếu mạng vòng đã xác định không tách mạch thì nên tăng cường phần liên lạc cấp dưới một cách phù hợp; nếu mạng vòng có độ cao thì nên ưu tiên tăng cường lưới điện cấp trên để giải quyết mâu thuẫn chính; nếu mạng vòng có độ thấp thì nên tập trung kiểm soát mức ngắn mạch, đơn giản hóa cấu trúc mạng, tối ưu phân bố dòng điện. Đặc điểm của mạng vòng ba cấp và hai cấp không có sự khác biệt cơ bản, nhưng vẫn cần xem xét các rủi ro vận hành bổ sung.
Ổn định và ngắn mạch
Mạng vòng điện từ có nguy cơ mất ổn định thường là những mạng vòng có liên kết mạnh, chịu trách nhiệm truyền tải công suất lớn hoặc cung cấp điện cho cuối lưới, đặc biệt là mạng vòng yếu điển hình. Sau khi đường dây chính cấp trên gặp sự cố, chỉ còn lại đường dây cấp dưới, hệ số điện kháng tăng lên gấp 3-5 lần so với trước sự cố, dễ dẫn đến mất ổn định góc công suất; mặt khác, phía nhận mất hỗ trợ chính, dễ dẫn đến mất ổn định điện áp. Khi lưới điện cấp trên có hai hoặc nhiều đường dây truyền tải, sự tồn tại của mạng vòng điện từ làm giảm tổng điện kháng của hệ thống, vì vậy không ảnh hưởng đến ổn định hệ thống. Cần phân tích cụ thể cấu trúc mạng để đánh giá.
Yếu tố chính ảnh hưởng đến mức ngắn mạch của hệ thống là quy mô nguồn điện và điện kháng mạng. Sự tồn tại của mạng vòng điện từ làm giảm điện kháng ngắn mạch của hệ thống, nhưng không nhất thiết là yếu tố quyết định. Đối với lưới điện cấp dưới có khoảng cách điện khí dài và liên kết không chặt chẽ, hiệu quả của việc tách mạch để giảm mức ngắn mạch thường chỉ từ 0,5 đến 3,0kA; ngược lại, đối với lưới điện cấp dưới có liên kết điện khí rất chặt chẽ, hiệu quả của việc tách mạch để giảm mức ngắn mạch có thể đạt 3-6kA hoặc cao hơn, đặc biệt đối với trường hợp hai trạm 500kV nối trực tiếp ở phía trung áp, sau khi tách mạch, dòng ngắn mạch ở phía trung áp có thể giảm hơn 10kA. bắn cá đổi tiền Ngoài ra, ảnh hưởng của mạng vòng điện từ đến mức ngắn mạch của lưới điện cấp trên là nhỏ.
Biến đổi cấu trúc mạng vòng điện từ
Biện pháp cơ bản để loại bỏ rủi ro vận hành của mạng vòng điện từ là thực hiện tách mạch lưới điện, ví dụ như lưới điện 110kV cơ bản có cấu trúc cấp điện theo kiểu phân nhánh và chuỗi. Tuy nhiên, do lưới điện siêu cao thế có công suất truyền tải lớn và yêu cầu độ tin cậy cao, trong thời gian dài nữa mạng vòng điện từ vẫn sẽ tồn tại rất nhiều, nhưng sẽ được tách mạch và phân vùng để cấu trúc trở nên đơn giản và rõ ràng hơn. kết quả tỷ số Theo nguyên tắc, mỗi khu vực phân vùng nên có ít nhất ba máy biến áp liên lạc, đồng thời kết nối với khu vực bên ngoài ít nhất ba đường dây liên lạc cấp trên (đảm bảo cung cấp điện trong chế độ bảo trì).
Cấu trúc "tay bắt tay" giữa hai trạm cấp trên (hoặc ba trạm, tùy thuộc vào mức độ liên kết và phạm vi cung cấp của lưới điện cấp dưới) vẫn là mạng vòng điện từ, nhưng có cấu trúc đơn giản và rõ ràng. Mỗi trạm nên có hai máy biến áp chính là lý tưởng (quá ít ảnh hưởng đến khả năng cung cấp, quá nhiều dễ vượt quá mức ngắn mạch ở phía trung áp), vừa đáp ứng nhu cầu kiểm soát ngắn mạch vừa đảm bảo khả năng cung cấp điện. Yêu cầu là các đường dây liên lạc trong khu vực phải có đủ khả năng trao đổi công suất. Nếu các trạm biến áp cấp trên không nối trực tiếp, thì không còn là mạng vòng điện từ hay là mạng vòng điện từ ẩn.
Cấu trúc "tay bắt tay" đơn trạm chỉ có một trạm biến áp cấp trên, nhưng do yêu cầu kiểm soát ngắn mạch, thanh cái trung áp được vận hành phân đoạn, về mặt hình thức đã loại bỏ mạng vòng điện từ, vẫn cần xem xét điều khiển chuyển tải của lưới điện cấp dưới sau khi một máy biến áp liên lạc bị ngắt. Cấu trúc này thường phù hợp với các khu vực phân vùng có diện tích cung cấp nhỏ, nếu không sẽ dẫn đến khoảng cách cung cấp quá xa; đồng thời, do rủi ro toàn bộ trạm biến áp bị ngắt, độ tin cậy cung cấp điện tương đối thấp.
Cấu trúc cấp điện là dạng mở của mạng vòng điện từ, không có liên kết điện từ, nhược điểm là làm giảm độ tin cậy cung cấp điện, đặc biệt là trong chế độ bảo trì thanh cái cần có đủ đường dây liên lạc dự phòng để đảm bảo cung cấp điện, phù hợp với các khu vực phân vùng có quy mô và phạm vi nhỏ; do các trạm biến áp cấp dưới không có khả năng trao đổi công suất, có thể cần thiết bị dư thừa cao hơn.
Trong lưới điện thực tế, cấu trúc cấp điện khá hiếm gặp và thường phát triển thành các cấu trúc cấp điện khác. Phương án được khuyến khích là cấu trúc "tay bắt tay" đơn trạm kiểu "nối lưng", tức là khi số lượng máy biến áp chính tại trạm tăng lên, thanh cái trung áp được vận hành phân đoạn, mỗi trạm phân đoạn lại kết nối với các trạm phân đoạn khác để tạo thành cấu trúc "tay bắt tay". Điều này không chỉ đáp ứng yêu cầu kiểm soát ngắn mạch mà còn tăng tính linh hoạt trong điều chỉnh cấu trúc mạng, thích ứng tốt hơn với sự phát triển của lưới điện.
Kiểm soát chuyển tiếp dòng điện của mạng vòng điện từ
1. Biện pháp kiểm soát trước
Vấn đề chính trong vận hành mạng vòng điện từ thực tế là chuyển tải và kiểm soát dòng điện. Đối với sự cố không lan rộng, cần kiểm soát sao cho công suất hữu ích của bất kỳ phần tử nào trong lưới điện cấp dưới sau sự cố không vượt quá giá trị giới hạn. Coi gần đúng đặc tính chuyển tải công suất hữu ích trước và sau sự cố là tuyến tính, chủ yếu do cấu trúc mạng quyết định. Đối với sự cố lan rộng (bao gồm cả các biện pháp chủ động như cắt dây, cắt máy biến áp), kiểm soát dòng điện có thể sử dụng phương pháp chồng chập để xác định giới hạn kiểm soát chế độ.
Do đặc tính chuyển tải công suất hữu ích thực tế không tuyến tính, sai số trong tính toán sau khi xảy ra chuyển tải lan rộng sẽ dần tăng lên, đặc biệt khi công suất của đường dây chính cấp trên thay đổi lớn và công suất truyền tải của các phần tử cấp dưới chênh lệch quá lớn có thể gây ra rủi ro cho lưới điện. Đối với tình huống này, một phương pháp trung hòa và dễ thực hiện hơn là tính giới hạn kiểm soát chế độ theo các cấp.
Đối với mạng vòng điện từ đơn giản, đặc tính chuyển tải dòng điện dễ phân tích; đối với mạng vòng điện từ phức tạp, đặc biệt là những mạng có nhiều điểm, phân tích chuyển tải dòng điện có thể kết hợp với đường chính chuyển tải sau sự cố của đường dây cấp trên: thay đổi công suất đi xuống của biến áp liên lạc (điểm) có thể xác định được phân bố chính của chuyển tải dòng điện, từ đó tìm ra các phần tử lưới điện cấp dưới cần kiểm soát dòng điện, nâng cao hiệu quả điều khiển vận hành.
2. Các biện pháp ổn định dựa trên điều khiển tách biệt
Ngoài các biện pháp ổn định như cắt máy phát và cắt phụ tải, trong vận hành thực tế để đạt được kiểm soát dòng điện hiệu quả với chi phí nhỏ, đã đề xuất các biện pháp ổn định kiểu tách mạch (thời gian ngắn), lõi của phương pháp này là kiểm soát tách mạch, ngăn chặn lan rộng, cân bằng dòng điện và nâng cao ổn định tổng thể của lưới điện, thường được áp dụng trong mạng vòng điện từ có công suất lớn, liên kết mạnh và cấu trúc vững chắc: do dòng điện chuyển tải lớn của lưới điện cấp dưới sau sự cố đường dây chính, các biện pháp ổn định thông thường thường khó thực hiện, hiệu quả kém hoặc gây ra vấn đề ổn định mới, việc cắt các thành phần liên lạc quan trọng trong chuyển tải dòng điện có thể đạt được hoặc gần đạt được tách mạch hoặc tối ưu phân bố dòng điện giữa lưới điện cấp trên và cấp dưới. tu vi 12 con giap
