Xem mẫu
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG TRANG TRẠI ĐIỆN GIÓ
KHI XẢY RA SÉT ĐÁNH
Phùng Văn Hào (1), Dương Ngọc An (2), Hoàng Thị Tiến (2), Khương Thị Trang (3)
(1) Sinh viên lớp ĐH Điện 7- K12 – Khoa điện - ĐHCNHN
(2) Sinh viên lớp ĐH Điện 3 – K13 – Khoa điện – ĐHCNHN
(3) Sinh viên lớp ĐH Điện 1 – K12 – Khoa điện – ĐHCNHN
Tác giả: phungvanhao20111997@gmail.com
Giáo viên hướng dẫn: TS. Ninh Văn Nam
TÓM TẮT
Điện gió là một trong những nguồn năng do sét gây ra vẫn còn cao. Bài báo này trình
lượng tái tạo ngày càng phát triển mạnh bày kết quả nghiên cứu sự lan truyền quá
mẽ. Bên cạnh những ưu điểm thì điện gió điện áp trong một trang trại điện gió (WF-
cũng nhiều nhược điểm, một trong những Wind Farm) khi sét đánh vào một trong
yếu điểm lớn nhất là các Tua bin gió (WT- những WT và khi xảy ra sét đánh từ đường
Wind Turbine) hay bị sét đánh hoặc sét dây trên không nối lưới vào WF. Kết quả mô
đánh gây sự cố hư hỏng thiết bị làm gián phỏng được thực hiện bằng chương trình
đoạn phát điện. Mặc dù, các WT đã có các quá độ điện từ EMTP/ATP và kết hợp phần
biện pháp bảo vệ chống sét nhưng sự cố mềm MATLAB.
Từ khóa: Tua bin gió, chống sét van, phần mềm EMTP
1.GIỚI THIỆU
Theo nghiên cứu của ngân hàng thế giới [1] Theo [3,4] sự cố do sét gây ra thường xuyên
chỉ ra rằng, Việt Nam (VN) là nước có tiềm xảy ra trong mạch điện áp thấp, điều khiển và
năng gió lớn nhất trong 4 nước trong khu thông tin liên lạc chiếm hơn 50%. Sự cố này
vực. Với hơn 39% tổng diện tích của VN được không chỉ do sét đánh trực tiếp vào WT đó
ước tính có tốc độ gió trung bình hàng năm mà do sét đánh từ đường dây trên không nối
lớn hơn 6 m/s ở độ cao 65m tương đương với lưới lan truyền vào trong WF. Hiện nay, trong
tổng công suất 512 GW. VN nằm trong khu các WT luôn được trang bị các thiết bị chống
vực có mật độ giông sét khá cao , mật độ sét
[2]
sét, trên cánh của WT lắp đặt các đầu kim thu
từ 1.4-14.9 lần/km2/năm nên số lần sét đánh sét, còn phía sơ cấp và thứ cấp máy biến áp
vào các WT rất lớn, theo số lần sét đánh vào
[3]
được lắp đặt các chống sét van (CSV) để hạn
WT có thể tới 30 lần/năm. chế quá điện áp.
144 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
Khi sét đánh vào WT (hoặc đường dây trên đường dây trên không nối với WF để đánh
không nối lưới từ WF lên lưới) có thể xuất giá mức độ nguy hiểm của quá điện áp (QĐA)
hiện QĐA sét nguy hiểm trong WF. Sét đánh do sét gây ra để làm cơ sở đề xuất và nghiên
sẽ gây hỏng WT dẫn đến dừng vận hành máy cứu biện pháp giảm thiểu. Trong bài báo này,
phát điện gây sự cố nghiêm trọng. Do đó, bài các thành phần của WT, máy biến áp (MBA)
báo này sẽ trình bày kết quả nghiên cứu quá và CSV, hệ thống nối đất sử dụng mô hình đã
điện áp khi sét đánh vào WT và sét đánh từ được đề xuất trong [3,4,5] để mô phỏng.
2. MÔ TẢ MÔ HÌNH 10mm, chôn sâu trong đất 0.8m. Tổng
Mô phỏng cho một WF gồm hai WT giống trở sóng của cột là 122 Ω và cánh là 500
nhau mô tả trên hình 1. Công suất mỗi WT Ω xác định theo thực nghiệm được mô
là 1 MW, cột WT cao 60m, cánh WT bán tả trong [4].
kính 3m, WF nối với hệ thống lưới điện
bằng đường dây trên không dài 15km.
Mỗi WT sử dụng một hệ thống nối đất
được thay bởi điện trở một chiều có trị số
10 Ω và hệ thống nối đất của 2 WT được
nối với nhau bởi thanh dẫn có bán kính Hình 1. Một WF gồm 2 WT
3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN WT sẽ ảnh hưởng rất lớn tới trị số QĐA các
3.1 Trường hợp sét đánh vào một WT pha. Kết quả mô phỏng QĐA pha A phía sơ
Giả thiết sét đánh vào cánh WT1, kết quả sấp MBA1 khi sét đánh WT1 với các trị số
mô phỏng sóng điện áp của một pha (pha Rtđ trên hình 3. Từ kết quả cho thấy để hạn
A) phía sơ cấp của MBA1 khi sét đánh vào chế QĐA thì thực hiện nối đất sao cho Rtđ
WT1 với dòng điện sét 51 kA (1.2/50µs) của các WT có trị số nhỏ nhất có thể.
trình bày trên hình 2. Kết quả mô phỏng
cho thấy phía sơ cấp của MBA 1 có điện áp
rất lớn gần 35 kV gấp 4 lần mức BIL (cấp
0,6 kV điện áp xung BILlớn nhất =8 kV),
nếu không có biện pháp hạn chế sẽ gây hư
hỏng cho các thiết bị.
Ảnh hưởng của trị số điện trở tiếp địa từng Hình 2. Điện áp pha A phía sơ cấp MBA1
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 145
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
Kết qủa mô phỏng cho thấy khi sét đánh
vào đỉnh cột hoặc DCS và vào dây pha
của đường dây trên không điện áp trên
dây pha phía sơ cấp của MBA1 và MBA2
không đáng kể, còn phía thứ cấp có trị
số cao, do vậy để giảm QĐA có thể sử
dụng biện pháp đặt CSV phía thứ cấp và
Hình 3. Trị số điện áp pha A phía sơ cấp
sơ cấp của MBA3.
MBA1 theo Rtđ
4. KẾT LUẬN
Khi sét đánh vào một WT hiện tượng QĐA
xuất hiện trong WF mặc dù đã được lắp
CSV. Với cường độ dòng điện sét 51 kA,
điện trở nối đất WT là 10 Ω biên độ điện áp
pha phía sơ cấp MBA1 và MBA2 rất lớn gây
QĐA nên cần kết hợp các biện pháp bảo
Hình 4. Điện áp pha A phía sơ cấp MBA1
vệ trong đó biện pháp giảm Rtđ các WT.
khi sét đánh đỉnh cột đường dây trên
không Khi sét đánh vào đường dây trên không
đã treo DCS điện áp các pha trong WF
Trường hợp sét đánh vào dây pha, dòng mặc dù đều thấp hơn mức BIL, nhưng để
điện sét có trị số 6 kA (1,2/50µs) điện áp đảm bảo an toàn hơn với những cú sét có
phía sơ cấp MBA1 trên hình 5 cường độ lớn nên lắp CSV cuối đoạn cáp
nối với đường dây trên không.
Ngoài ra, để dễ thực phối hợp bảo vệ,
đảm bảo an toàn cho các phần tử, thiết bị
trong WF nên thực hiện nối đất tại mỗi WT
có trị số nhỏ nhất có thể, đồng thời nên sử
dụng hệ thống nối đất chung.
Hình 5. Điện áp pha A phía sơ cấp
MBA1 khi sét đánh dây pha A đường
dây trên không
146 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION SEVEN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Viện năng lượng, Bổ sung quy hoạch phát triển điện lực [4] M. Abd_Elhady, Overvoltage Investigation of Wind Farm
quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến năm 2030, 2015 under Lightning Strokes, IET Conference on Renewable
[2] Bộ xây dựng, Quy chuẩn xây dựng Việt Nam số liệu điều Power Generation, 2011
kiện tự nhiên dùng trong xây dựng, 2008 [5] Ninh Văn Nam, Nghiên cứu một số giải pháp giảm sự cố
[3] Nguyễn Quang Thuấn, Nghiên cứu quá điện áp do sét do sét cho đường dây truyền tải điện trên không luận án
trong lưới điện có các nguồn năng lượng tái tạo, luận án TS, ĐHBKHN, 2020
TS, ĐHBKHN, 2015
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Phùng Văn Hào sinh năm 1997 là sinh viên Thầy Ninh Văn Nam tốt nghiệp đại học và
lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 7-K12, khoa nhận bằng Thạc sĩ tại Trường Đại học Bách
Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. khoa Hà Nội vào các năm 2001 và 2005.
Khương Thị Trang sinh năm 1999 là sinh Năm 2020 bảo vệ thành công luận án Tiến
viên lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 1-K12, sĩ ngành kỹ thuật điện tại Trường Đại học
khoa Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Bách khoa Hà Nội. Hiện nay đang công tác
Hà Nội. tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.
Dương Ngọc An sinh năm 2000 là sinh viên Hướng nghiên cứu chính: quá độ điện từ
lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 3-K13, khoa trên lưới truyền tải điện, phối hợp cách
Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. điện, hệ thống nối đất, quá điện áp và bảo
vệ chống quá điện áp cho hệ thống điện,
Hoàng Thị Tiến sinh năm 1999 là sinh viên
năng lượng gió, điện mặt trời.
lớp Công nghệ kỹ thuật Điện 3-K13, khoa
Điện, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội.
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 147
nguon tai.lieu . vn
