NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÁP NGẦM TRUNG ÁP
1. Lý do chọn đề tài
Trong tình hình phát triển hệ thống điện của Việt Nam hiện nay, việc ngầm hóa hệ thống điện là yêu cầu cấp thiết khi cáp ngầm có những ưu điểm rất lớn mà các đường dây trên không không thể có được hay việc thi công lưới điện tại những nơi có địa hình khó khăn không thể dùng các đường dây trên không như lưới điện vượt biển, băng sông… Việc ngầm hóa hệ thống điện đối với lưới điện trung áp trong môi trường đô thị là một yêu cầu tất yếu khi chi phí xây dựng và giải phóng mặt bằng quá cao và việc đảm bảo cho việc vận hành đường dây cao áp trên không cũng như của dân cư đông đúc bên dưới là rất khó khăn và tốn kém.
Hiện nay, việc ngầm hóa lưới điện trung áp đang diễn ra nhanh chóng và ngày càng mở rộng. Cùng với việc dùng cáp ngầm thay thế cho dây dẫn điện trên không đã nảy sinh yêu cầu đảm bảo yếu tố vận hành an toàn và hiệu quả đối với đường dây cáp ngầm. Không giống đường dây trên không, đường dây cáp ngầm khi bị sự cố thường rất khó để phát hiện vị trí sự cố cố vì chúng được đặt ngầm trong đất hay dưới đáy biển nên không thể phát hiện bằng mắt thường khi xảy sự cố cáp ngầm.
Yêu cầu cấp thiết được đặt ra đối với đường dây cáp ngầm là phải có một giải pháp hiệu quả , nhanh chóng xác định được vị trí ngắn mạch để tiến hành sửa chữa đoạn cáp bị sự cố. Trong quá trình vận hành, đường dây trung áp có thể gặp những sự cố ngắn mạch do sự rạn nứt cách điện sau một thời gian vận hành gây lão hóa cách điện, cũng có thể do trong quá trình xây dựng, cách điện bị rạn nứt mà không phát hiện ra, theo thời gian bị nước ngấm vào gây nên sự cố. Khi xảy ra sự cố tại bất kỳ một phần tử nào trên đường dây, rơle bảo vệ sẽ tác động tách toàn bộ các thiết bị và đường dây sau rơle ra khỏi hệ thống điện và loại trừ sự ảnh hưởng của nhánh bị sự cố lên các thành phần khác trên hệ thống điện.
Việc nhanh chóng xác định vị trí sự cố ngắn mạch rất quan trọng trong lưới trung áp. Thời gian xác định vị trí ngắn mạch càng nhanh thì công tác chuẩn bị khắc phục sự cố để khôi phục hoạt động bình thường trên lưới càng nhanh chóng và thuận tiện.
Do đó, cần thiết phải tìm ra vị trí sự cố chính xác để nhanh chóng đưa ra phương án sửa chữa và khôi phục lại việc cung cấp điện, giảm thiểu thời gian mất điện, tiết kiệm được thời gian và công sức tìm kiếm. Đó là mục tiêu hướng đến của các Công ty Điện lực nói chung.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
- Đoạn Đường dây cáp ngầm trung thế.
- Phần mềm sử dụng trong luận văn: Matlab Simulink R2014b.
Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu một số phương pháp tổng trở để xác định vị trí sự cố trên một đoạn đường dây cáp ngầm trung áp.
- Ứng dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng một số dạng sự cố ngắn mạch trên đường dây cáp ngầm trung áp để tạo cơ sở tính toán xác định vị trí sự cố.
- Thu thập tài liệu, nghiên cứu các thông số liên quan đến một số đoạn đường dây cáp ngầm trung áp.
- Mô hình hóa một đoạn đường dây cáp ngầm trung áp đang vận hành trong lưới điện.
- So sánh một vài số liệu xác định vị trí sự cố đã tính toán so với kết quả do Công ty TNHH MTV thí nghiệm điện miền Trung đã thực hiện.
- Đánh giá toàn bộ luận văn, đề nghị hướng phát triển thêm cho đề tài.
3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Hệ thống hóa các phương pháp, công trình nghiên cứu đã được công bố trong lĩnh vực xác định vị trí sự cố trên lưới điện.
- Khảo sát, đánh giá các phương pháp đã và đang áp dụng để xác định vị trí sự cố trên lưới điện trung áp.
- Đề xuất phương pháp áp dụng trong thực tế, góp phần nhanh chóng khắc phục và sớm đưa đoạn đường dây cáp ngầm bị sự cố đi vào vận hành.
4. Đặt tên đề tài
Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài được đặt tên như sau: “Nghiên cứu xác định vị trí sự cố trên đường dây cáp ngầm trung áp”.
5. Nội dung và biên chế đề tài
Đề tài được phân thành 4 chương với các nội dung sau:
- Chương 1: Cơ sở lý thuyết.
- Chương 2: Các phương pháp và thiết bị xác định vị trí sự cố.
- Chương 3: Xác định vị trí sự cố đường dây cáp ngầm trung áp bằng phương pháp tổng trở.
- Chương 4: Xây dựng chương trình và tính toán vị trí sự cố.
Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. GIỚI THIỆU LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
1.2. CÁP NGẦM ĐIỆN LỰC
1.2.1. Xu thế phát triển của cáp ngầm
1.2.2. Cấu tạo cáp ngầm
1.2.2.1. Nguyên tắc chung khi thiết kế cáp ngầm
1.2.2.2. Vật liệu dẫn điện
1.2.2.3. Vật liệu cách điện
1.2.2.4. Vỏ bọc dây cáp ngầm (Sheaths)
1.2.2.5. Màn chắn sợi cáp ngầm (screening)
1.3. CÁC CƠ CHẾ LÃO HÓA CÁP NGẦM
1.4. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY NGẮN MẠCH CÁP NGẦM

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ
2.1. GIỚI THIỆU
2.2. PHƯƠNG PHÁP XUNG PHẢN HỒI
2.2.1. Phương pháp đốt cáp
2.2.1.1. Giới thiệu
2.2.1.2. Ưu và nhược điểm của phương pháp
2.2.2. Phương pháp phản hồi miền thời gian
2.2.2.1. Giới thiệu
2.2.2.2. Nguyên lý
Phép đo tiến hành bằng phương pháp TDR là phép đo thời gian. TDR đo tổng thời gian cần để một xung được đặt vào và thời gian các phản hồi quay trở lại. Để tìm ra khoảng mà xung phản hồi đã đi (dịch chuyển), TDR tự động tính toán dựa trên thời gian một xung phát đi và quay về, tổng thời gian này chia hai (2), rồi nhân với tốc độ của xung.
(2.1)
2.2.2.3. Ưu và nhược điểm của phương pháp
2.2.3. Công nghệ phản hồi hồ quang (Arc Reflection – RC)
2.2.3.1. Giới thiệu
2.2.3.2. Ưu và nhược điểm của phương pháp
2.2.4. Nhận xét
2.3. PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN SÓNG (Travelling Wave)
2.3.1. Giới thiệu
Việc xác định vị trí bằng phương pháp TW, theo công thức sau:
(2.2)
2.3.3. Ưu và nhược điểm của phương pháp
2.4. PHƯƠNG PHÁP TỔNG TRỞ
Phương pháp tổng trở xác định vị trí sự cố dựa vào một đầu đường dây thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu dòng điện và điện áp đo tại đầu đường dây sau đó so sánh với mỗi đơn vị tổng trở trên đường dây.

Hình 2.5. Sơ đồ xác định vị trí sự cố bằng phương pháp tổng trở
Phần lớn việc xác định vị trí sự cố dựa và 1 đầu đường dây bằng cách tính vòng lặp và dạng sự cố. Công thức sau tính toán tổng trở từ thanh cái (S):
(3.1)
Tính toán vị trí sự cố được tính bởi tổng trở sự cố: Sự cố được xác định bằng tổng trở thứ tự thuận (ZL1) và khoảng cách đường dây (m) từ điểm đo đến điểm sự cố.
(3.2)
2.4.3. Ưu và nhược điểm của phương pháp
- Ưu điểm của phương pháp này chính là các thiết bị đo dòng điện và điện áp không yêu cầu về chất lượng đo không quá cao nên giá thành rẻ.
- Nhược điểm là phải dự báo được phụ tải trên lưới điện. Tuy nhiên, ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các thiết bị giám sát hệ thống điện ngày càng phát triển với khả năng hoạt động online và cập nhật liên tục thông số tại các nút phụ tải.
2.5. THIẾT BỊ XÁC ĐỊNH SỰ CỐ TRONG LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
Ngoài rơle (của các hãng ABB, Schneider, Siemens, SEL … thường dùng với các chức năng F50/51; F50/51N; F79…không có chức năng định vị sự cố) để bảo vệ và ghi sự cố các xuất tuyến phía 22kV. Các thiết bị xác định vùng sự cố thường được sử dụng trên lưới trung áp là:
2.5.2. Recloser và thiết bị tự động phân đoạn sự cố
2.5.3. Thiết bị chuyên dụng dò tìm sự cố chuyên dụng
Hiện nay, trong khi vực miền Trung, Tổng công ty điện lực miền Trung đã trang bị cho Công ty TNHH MTV thí nghiệm điện miền Trung (CPCETC) xe chuyên dụng dò tìm sự cố và thí nghiệm cáp ngầm trung thế TRANSCABLE 3000 (hãng BAUR, Áo) tích hợp các phương pháp sau:
- Phương pháp xung phản xạ TDR (Time Domain Reflection):
- Phương pháp đa xung SIM/MIM (Secondary Impulse/Multiple Impulse Method):
- Phương pháp xung dòng ICM (Impulse Current Method):
- Phương pháp phân hủy
- Công nghệ đốt cháy
2.6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
- Trong các phương pháp trên, Phương pháp xung phản xạ có kết quả rất chính xác. Tuy nhiên, Phương pháp này chỉ thực hiện khi đã cố lập toàn bộ phần tử bị sự cố ra khỏi lưới nên thời gian xác định vị trí sự cố kéo dài. Mặt khác giá thành đầu tư cho các thiết bị này rất cao.
- Phương pháp truyền sóng cũng có kết quả tương đối chính xác nhưng nhìn chung, giá thành đầu tư thiết bị còn quá cao do phải trang bị rơle báo vệ tích hợp chức năng xác định vị trí sự cố bằng phương pháp này và kết hợp với trang bị hệ thống GPS… nên chỉ sử dụng tại lưới 220kV trở lên.
- Phương pháp tổng trở có kết quả không chính xác bằng các phương pháp trên. Tuy nhiên, ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các thiết bị giám sát hệ thống điện ngày càng phát triển với khả năng hoạt động online và cập nhật liên tục thông số tại các nút phụ tải. Do đó cần ưu tiên đầu tư phát triển phương pháp này.
– Để có cơ sở khai thác và tận dụng tối đa các thiết bị hiện hữu tác giả đề nghị xem xét, nghiên cứu phương pháp tổng trở để áp dụng trong thực tế.
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ ĐƯỜNG DÂY CÁP NGẦM
TRUNG ÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỔNG TRỞ
3.1. GIỚI THIỆU
Để nhanh chóng xác định vị trí sự cố dựa trên ý tưởng tận dụng và khai thác tối đa các thiết bị hiện có, tác giả đề xuất xác định vị trí sự cố đường dây cáp ngầm trung áp bằng phương pháp tổng trở dựa vào một đầu đường dây.
3.2. XÁC ĐỊNH VÍ TRÍ SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỔNG TRỞ

Hình 3.1. Sơ đồ phân tích đường dây
(3.3)
Trong đó: Vs: Điện áp đo tại đầu đường dây phía S
Is: Dòng điện đo tại đầu đường dây phía S
If: Dòng điện tại điểm sự cố
ZL1: Giá trị tổng trở thứ tự thuận đường dây
Rf: Điện trở tại điểm sự cố
m: Đơn vị khoảng cách đến điểm sự cố
Bảng 3.1. Bảng tính các thông số trên đường dây theo phương pháp tổng trở thứ tự thuận
| Dạng sự cố | Vsp | Isp |
| Pha A | Vsa | Isa + k*3*I0 |
| Pha B | Vsb | Isb + k*3*I0 |
| Pha C | Vsc | Isc + k*3*I0 |
| A-B hoặc A-B-G | Vsa-Vsb | Iab=Isa – Isb |
| B-C hoặc B-C-G | Vsb-Vsc | Ibc =Isb – Isc |
| C-A hoặc C-A -G | Vsc-Vsa | Ica= Isc – Isa |
| A-B-C | Vsa-Vsb; Vsb-Vsc; Vsc-Vsa | Isa – Isb; Isb – Isc; Isc – Isa |
3.2.2. Thuật toán dựa vào tổng trở đơn giản
Vị trí sự cố theo phương pháp tổng trở đơn giản:
(3.9)
3.2.3. Thuật toán Tagaki
Thuật toán dựa vào tổng trở do Tagaki phát triển năm 1982, bằng việc sử dụng dữ liệu tiền sự cố và trong quá trình sự cố để giảm thiểu sự ảnh hưởng của tải và hạn chế tối đa ảnh hưởng của điện trở sự cố.
(3.12)
Phương trình tổng quát xác định vị trí sự cố
(3.13)
3.2.4. Thuật toán Tagaki cải tiến
Phương pháp Tagaki cải tiến [17] loại bỏ bớt dữ liệu tiền sự cố và dùng dòng điện thứ tự không (I0) hoặc dòng điện thứ tự nghịch (I2) cho các dạng sự cố.
Thành phần thứ tự không trong phương pháp Tagaki phù hợp dạng sự cố 1 pha, và với phương pháp Tagaki cải tiến không yêu cầu do dòng điện tiền sự cố, được diễn giải theo thuật toán:
(3.15)
3.2.5. Thuật toán Saha
Thuật toán Saha cũng có thể được viết dưới dạng phương trình bậc 2 với các thành phần đối xứng:
(3.29)
Mối quan hệ khoảng cách đến điểm sự cố khi tính toán trong công thức sử dụng các thành phần đối xứng
(3.38)
(3.39)
3.2.6. Thuật toán Wisziewski
Phương trình tổng hợp như sau:
(3.46)
Phương pháp dựa vào nhiều đầu đường dây của Personal [27] tập trung giải quyết các dạng sự cố trong mạng cáp ngầm với việc đo dòng điện chạy trên lớp màn chắn bảo vệ của cáp ngầm tại các TBA
Phương trình tính toán vị trí sự cố:
(3.50)
Từ (3.50), ta nhận thấy: Phương pháp này rất đơn giản, không yêu cầu phải đồng bộ các giá trị đo lường, chỉ cần đo lường giá trị trong thời gian bị sự cố.
Phương pháp tổng trở dựa vào một đầu đường dây xác định vị trí sự cố khá đơn giản bằng cách sử dụng các dữ liệu như: Dòng điện, điện áp để so sánh với tổng trở trên mỗi đơn vị tổng trở đường dây có điểm nổi bật là đơn giản, dễ lắp đặt, không cần phải đồng bộ giữa các thiết bị.
Phương pháp Personal không phụ thuộc và giá trị điện trở sự cố
Trong luận văn, tác giả nghiên cứu 6 phương pháp để xác định vị trí sự cố, do vậy, khi xảy ra ngắn mạch, sẽ áp dụng các phương trình sau để tính toán;
+ Phương pháp tổng trở đơn giản (3.9): Tính toán dựa vào các giá trị: Vs; Is và ZL1.
+ Thuật toán Tagaki (3.13): Tính toán dựa vào các giá trị: Vs; ; Is và ZL1.
+ Thuật toán Tagaki cải tiến (3.17): Tính toán dựa vào các giá trị: Vs; ; Is và ZL1; T.
+ Thuật toán Saha (3.39): Tính toán dựa vào các giá trị: Vs; Is; ZL1; ZR1; ZS1 và Isup.
+ Thuật toán Wisziewski (3.46): Tính toán dựa vào các giá trị: Vs; Is; ZL1; XR1; RL1 và Isup.
+ Phương pháp Personal (3.50): Tính toán dựa vào các gía trị: ISh(S,x) và ISh(R,x): Dòng điện chạy trên lớp màn chắn của cáp từ đầu S và R đến điểm sự cố.

Hình 3.3. Sơ đồ giải thuật xác định vị trí sự cố
- Chạy chương trình xác định vị trí sự cố theo các dạng ngắn mạch và các thuật toán.
- Kết quả tính toán được lưu lại và thông báo viện vận hành.
- Để xây dựng chương trình tính toán vị trí dự cố trên đường dây trên không cũng như cáp ngầm, luận văn sử dụng công cụ phần mềm Matlab Simulink.
- Trong Simulink, ta xây dựng mô hình để mô phỏng tính toán vị trí sự cố như hình 4.3 và Trong matlab, ta viết chương trình để tính toán vị trí sự cố. các thông số trong quá trình mô phỏng trong simulink sẽ được chuyển vào matlab để tính toán, chương trình tính toán như phụ lục B.

Hình 3.4. Sơ đồ mô phỏng vị trí sự cố
Hiện nay, tại đầu các xuât tuyến phía 22kV ở các TBA 110kV trong lưới EVN- thường sử dụng cáp ngầm trung áp hoặc kết hợp với đường dây trên không.
Để có cơ sở khai thác và tận dụng tối đa các thiết bị đã đầu tư, tác giả đề nghị áp dụng mô phỏng các phương pháp tổng trở để tính toán ở các dạng sự cố giả định sau đó đề xuất phương án áp dụng.
CHƯƠNG 4
XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ
TÍNH TOÁN VỊ TRÍ SỰ CỐ
4.1. GIỚI THIỆU
4.1.1. Thông tin dự án
4.2. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỰ CỐ THEO GIẢ ĐỊNH
Tiến hành mô phỏng vị trí sự cố theo giả định: Sự cố xảy ra trong đoạn cáp ngầm trung áp dưới biến Loại: RG7H1OJFJ 22kV 3x240mm2 ; Điện trở 1 chiều lớn nhất tại 20oc là 0,0754 Ω/km. Tổng chiều dài: 15,48 km
4.2.2. Kết quả ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch
Xem xét ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch với các giá trị:
– Vị trí sự số m= 10 km tính từ đầu TBA 110kV Hội An;
– Giá trị điện trở ngắn mạch Rf = 1 Ω; 5 Ω; 10 Ω ; 25Ω; 50Ω ; 100Ω
4.2.2.2. Kết quả
Tiến hành chạy chương trình, kết quả thu được như bảng 4.1:
Bảng 4.1. Kết quả ảnh hưởng của điện trở ngắn mạch
| TT | Thuật toán | R màn chắn (Ω) | R ngắn mạch (Ω) | Tổng cộng R (Ω) | Vị trí ngắn mạch: 10 km | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dạng ngắn mạch A-G | Dạng ngắn mạch ABC-G | |||||||
| Kết quả (km) | Sai số tương đối (%) | Kết quả (km) | Sai số tương đối (%) | |||||
| (1) | (2) | (3) | (4) | (5)= (3)+(4) | (6) | (7) | (8) | (9) |
| 1 | Tổng trở | 0,5 | 0,5 | 1 | 9,7847 | 1,39 | 10,4734 | 3,06 |
| 2,5 | 2,5 | 5 | 9,6453 | 2,29 | 10,4751 | 3,07 | ||
| 5 | 5 | 10 | 9,4732 | 3,40 | 10,4834 | 3,12 | ||
| 12,5 | 12,5 | 25 | 8,9688 | 6,66 | 10,5399 | 3,49 | ||
| 25 | 25 | 50 | 8,1649 | 11,85 | 10,7286 | 4,71 | ||
| 50 | 50 | 100 | 6,6808 | 21,44 | 11,4002 | 9,05 | ||
| 2 | TAGAKI | 0,5 | 0,5 | 1 | 9,7172 | 1,83 | 10,2296 | 1,48 |
| 2,5 | 2,5 | 5 | 9,5902 | 2,65 | 10,2821 | 1,82 | ||
| 5 | 5 | 10 | 9,4327 | 3,66 | 10,3515 | 2,27 | ||
| 12,5 | 12,5 | 25 | 8,9666 | 6,68 | 10,5773 | 3,73 | ||
| 25 | 25 | 50 | 8,2093 | 11,57 | 11,0090 | 6,52 | ||
| 50 | 50 | 100 | 6,7599 | 20,93 | 12,0666 | 13,35 | ||
| 3 | TAGAKI cải tiến | 0,5 | 0,5 | 1 | 9,7847 | 1,39 | 10,4734 | 3,06 |
| 2,5 | 2,5 | 5 | 9,6453 | 2,29 | 10,4751 | 3,07 | ||
| 5 | 5 | 10 | 9,4732 | 3,40 | 10,4834 | 3,12 | ||
| 12,5 | 12,5 | 25 | 8,9688 | 6,66 | 10,5399 | 3,49 | ||
| 25 | 25 | 50 | 8,1649 | 11,85 | 10,7286 | 4,71 | ||
| 50 | 50 | 100 | 6,6808 | 21,44 | 11,4002 | 9,05 | ||
| 4 | SAHA | 0,5 | 0,5 | 1 | 9,4066 | 3,83 | 9,1191 | 5,69 |
| 2,5 | 2,5 | 5 | 9,2621 | 4,77 | 9,0731 | 5,99 | ||
| 5 | 5 | 10 | 9,0838 | 5,92 | 9,0197 | 6,33 | ||
| 12,5 | 12,5 | 25 | 8,5616 | 9,29 | 8,8778 | 7,25 | ||
| 25 | 25 | 50 | 7,7306 | 14,66 | 8,6944 | 8,43 | ||
| 50 | 50 | 100 | 6,2006 | 24,54 | 8,4768 | 9,84 | ||
| 5 | Wisziewski | 0,5 | 0,5 | 1 | 9,7826 | 1,40 | 10,4893 | 3,16 |
| 2,5 | 2,5 | 5 | 9,6322 | 2,38 | 10,4800 | 3,10 | ||
| 5 | 5 | 10 | 9,0822 | 5,93 | 10,4926 | 3,18 | ||
| 12,5 | 12,5 | 25 | 9,0009 | 6,45 | 10,5617 | 3,63 | ||
| 25 | 25 | 50 | 8,1916 | 11,68 | 10,7709 | 4,98 | ||
| 50 | 50 | 100 | 6,7071 | 21,27 | 11,4816 | 9,57 | ||
| 6 | Personal | 0,5 | 0,5 | 1 | 9,9999 | 0,00 | 9,9999 | 0,00 |
| 2,5 | 2,5 | 5 | 9,9999 | 0,00 | 9,9999 | 0,00 | ||
| 5 | 5 | 10 | 9,9999 | 0,00 | 9,9999 | 0,00 | ||
| 12,5 | 12,5 | 25 | 9,9999 | 0,00 | 9,9999 | 0,00 | ||
| 25 | 25 | 50 | 9,9999 | 0,00 | 9,9999 | 0,00 | ||
| 50 | 50 | 100 | 9,9999 | 0,00 | 9,9999 | 0,00 | ||
4.2.2.3. Nhận xét
– Kết quả xác định vị trí sự cố bằng các phương pháp tổng trở (đơn giản, Tagaki, Tagaki cải tiến, Saha, Wisziewski) dựa vào một đầu đường dây tương đương nhau và phụ thuộc rất nhiều vào giá trị điện trở ngắn mạch. Giá trị điện trở ngắn mạch càng lớn, sai số càng cao. Sai số khi xảy ra ngắn mạch 1 pha lớn hơn so với khi xảy ra ngắn mạch 3 pha.
– Phương pháp Personal phụ thuộc rất ít vào giá trị điện trở ngắn mạch. Sai số khi ngắn mạch 1 pha và 3 pha đều rất bé.
4.2.3. Kết quả ảnh hưởng của vị trí ngắn mạch
Xem xét ảnh hưởng của vị trí ngắn mạch với các giá trị:
– Vị trí sự số tính từ đầu TBA 110kV Hội An m= 0 km (điểm đầu đường dây); 1 km; 5 km; 7,74km (điểm giữa đường dây). 10 km và 15,48km (điểm cuối đường dây);
– Giá trị điện trở ngắn mạch Rf = 10 Ω;
4.2.3.2. Kết quả
Tiến hành chạy chương trình, kết quả thu được như bảng 4.2:
Bảng 4.2. Kết quả ảnh hưởng của vị trí ngắn mạch
| STT | Thuật toán | Vị trí ngắn mạch (km) | Dạng ngắn mạch N(1): A-G | Dạng ngắn mạch N(3): ABC-G | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kết quả (km) | Sai số tương đối (%) | Kết quả (km) | Sai số tương đối (%) | |||
| 1 | Tổng trở | 0 | 0,1920 | 1,24 | 0,0026 | 0,02 |
| 1 | 0,5802 | 2,71 | 1,0610 | 0,39 | ||
| 5 | 4,5248 | 3,07 | 5,2473 | 1,60 | ||
| 7,74 | 7,2354 | 3,26 | 8,1165 | 2,43 | ||
| 10 | 9,4700 | 3,42 | 10,4834 | 3,12 | ||
| 15,48 | 15,0997 | 2,46 | 16,2144 | 4,74 | ||
| 2 | TAGAKI | 0 | 0,1923 | 1,24 | 0,0016 | 0,01 |
| 1 | 0,5807 | 2,71 | 1,0660 | 0,43 | ||
| 5 | 4,5215 | 3,09 | 5,2405 | 1,55 | ||
| 7,74 | 7,2161 | 3,38 | 8,0562 | 2,04 | ||
| 10 | 9,4298 | 3,68 | 10,3515 | 2,27 | ||
| 15,48 | 14,9497 | 3,43 | 15,7156 | 1,52 | ||
| 3 | TAGAKI cải tiến | 0 | 0,1920 | 1,24 | 0,0026 | 0,02 |
| 1 | 0,5802 | 2,71 | 1,0610 | 0,39 | ||
| 5 | 4,5248 | 3,07 | 5,2473 | 1,60 | ||
| 7,74 | 7,2354 | 3,26 | 8,1165 | 2,43 | ||
| 10 | 9,4700 | 3,42 | 10,4834 | 3,12 | ||
| 15,48 | 15,0997 | 2,46 | 16,2144 | 4,74 | ||
| 4 | SAHA | 0 | 0,1308 | 0,84 | 0,0028 | 0,02 |
| 1 | 0,6280 | 2,40 | 0,8938 | 0,69 | ||
| 5 | 4,3707 | 4,07 | 4,4627 | 3,47 | ||
| 7,74 | 6,9484 | 5,11 | 6,9470 | 5,12 | ||
| 10 | 9,0806 | 5,94 | 9,0197 | 6,33 | ||
| 15,48 | 14,5075 | 6,28 | 14,2168 | 8,16 | ||
| 5 | Wisziewski | 0 | 0,1910 | 1,23 | 0,0070 | 0,05 |
| 1 | 0,5835 | 2,69 | 1,0735 | 0,47 | ||
| 5 | 4,5437 | 2,95 | 5,2562 | 1,66 | ||
| 7,74 | 7,2972 | 2,86 | 8,1256 | 2,49 | ||
| 10 | 8,9753 | 6,62 | 10,4926 | 3,18 | ||
| 15,48 | 15,0934 | 2,50 | 16,2197 | 4,78 | ||
| 6 | Personal | 0 | 0,0000 | 0,00 | 0,0000 | 0,00 |
| 1 | 1,0000 | 0,00 | 1,0000 | 0,00 | ||
| 5 | 5,0001 | 0,00 | 5,0001 | 0,00 | ||
| 7,74 | 7,7400 | 0,00 | 7,7400 | 0,00 | ||
| 10 | 9,9999 | 0,00 | 9,9999 | 0,00 | ||
| 15,48 | 15,4800 | 0,00 | 15,4800 | 0,00 | ||
4.2.3.3. Nhận xét
– Kết quả xác định vị trí sự cố bằng các phương pháp tổng trở (đơn giản, Tagaki, Tagaki cải tiến, Saha, Wisziewski) dựa vào một đầu đường dây tương đương nhau và phụ thuộc rất nhiều vào vị trí ngắn mạch. Vị trí ngắn mạch càng gần, sai số càng bé và ngược lại, vị trí ngắn mạch càng xa sai số càng lớn. Sai số của khi xảy ra ngắn mạch 1 pha lớn hơn so với khi xảy ra ngắn mạch 3 pha.
– Phương pháp Personal không phụ thuộc vào vị trí ngắn mạch.
4.3. MÔ PHỎNG THỰC TẾ
Để có cơ sở đánh giá phương pháp Personal nhằm áp dụng trong thực tế, tác giả tiến hành mô phỏng từ kết quả đã xảy ra trong thực tế tại tuyến cáp ngầm 22kV- Đường lên đỉnh vườn Quốc Gia Bạch Mã.
4.3.1. Số liệu thực tế
4.3.2.1. Nhập thông số
Mô phỏng vị trí sự cố, ta chọn thông số cáp ngầm 3x185mm2; Cáp LS-Vina, Điện trở 1 chiều lớn nhất tại 20oc là 0,0991 Ω/km. Điện trở sự cố là 10 (Ω).
4.3.2.2. Kết quả
Tiến hành mô phỏng, kết quả vị trí sự cố pha C là 1.299 mét như hình 4.10

Hình 4.10. Kết quả mô phỏng vị trí sự cố pha C,
cách tủ số 4 là: 1,299 (km)
4.4. NHẬN XÉT
Phương pháp tổng trở theo các thuật toán: Đơn giản, Tagaki, Tagaki cải tiến, Saha, Wisziewski có sự gia tăng sai số đáng kể khi thay đổi giá trị điện trở ngắn mạch, vị trí ngắn mạch…, Tuy nhiên, sự gia tăng sai số là một đặc tính chung của các phương pháp xác định vị trí sự cố dựa trên phương pháp tổng trở. Do đó, với giải thuật tính toán đơn giản, chỉ cần nhập các thông số như dòng điện, điện áp, góc kệch pha theo thời gian (lấy ở bảng tin sự cố trong rơle) và thông số đường dây xem xét là cho ra kết quả ngay sau khi xuất hiện sự cố. Nên phương pháp này nên áp dụng đối với đường dây trên không.
Qua quá trình mô phỏng để kiểm tra tính chính xác của giải thuật được đề xuất, kết quả thu được trong các mô phỏng cho thấy rằng phương pháp xác định vị trí sự cố trên cáp ngầm trung thế dựa trên phương pháp Personal đem lại kết quả rất tốt. Việc tính toán chính xác vị trí ngắn mạch đã chứng tỏ rằng phương pháp được đề xuất có tính khả thi cao khi áp dụng vào việc xác định vị trí sự cố trên cáp ngầm trung thế.
Hơn nữa, do yêu cầu kỹ thuật đo lường, ghi sự cố các giá trị không yêu cầu cao như các phương pháp khác (chỉ cần đo dòng điện chạy trên màn chắn kim loại tại hai đầu đường dây) do đó có thể tận dụng ở các thiết bị đã đầu tư nên có lợi thế không nhỏ nếu phương pháp Personal được đề xuất có thể thực hiện đại trà vào các tuyến cáp ngầm trung áp.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Với kết quả đạt được trong quá trình mô phỏng cho thấy: Phương pháp Personal rất ít phụ thuộc vào giá trị điện trở ngắn mạch và vị trí ngắn mạch. Phương pháp cho kết quả rất chính xác. Nên nếu áp dụng vào thực tế sẽ đem lại hiệu quả rất cao.
Hiện nay, EVN đã và đang đầu tư để phát triển lưới điện thống minh theo Quyết định số 1437/QĐ-BCT ngày 13/4/2016 của Ban chỉ đạo phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam, trong đó yêu cầu các Công ty điện lực hoàn thiện dự án xây dựng các Trung tâm điều khiển tại các tỉnh và tiến đến không người trực tại các TBA 110kV nên việc tận dụng các thiết bị hiện đã dầu tư để phục vụ cho công tác không người trực là yếu tố đặt lên hàng đầu.
Do đó, để nhanh chóng rút ngắn thời gian, hỗ trợ tốt công tác phán đoán, dò tìm khắc phục sự cố về cáp ngầm trong quá trình lắp đặt, đơn vị quản lý vận hành tuyến cáp cần phải lưu trữ các thông tin sau:
- Chủng loại cáp.
- Địa hình, môi trường lắp đặt. (Ví dụ: Nơi có nhiều phương tiện giao thông qua lại với tải trọng lớn, nơi có xảy ra động đất, nơi thường bị ngập nước,….)
- Lịch sử, những sự kiện đã xảy ra từ lúc lắp đặt, trong quản lý vận hành. (Ví dụ: Việc cải tạo, xây dựng, chỉnh trang mặt bằng đô thị tại khu vực có tuyến cáp có thể sẽ tác động và ảnh hưởng đến tuyến cáp đang vận hành, ….)
- Các thông số thí nghiệm trong suốt quá trình quản lý vận hành.
- Sơ đồ bản vẽ hoàn công tuyến cáp thực tế tại hiện trường (chiều dài, độ nông sâu của từng đoạn, các điểm nối, chiều dài dôi ra dự phòng, những đoạn cáp đi vòng phát sinh ra ở công đoạn thi công lắp đặt, …)
- Các tuyến cáp ngầm vận hành song song.
Để khai thác và tận dụng tối đa hệ thống SCADA tại các Trung tâm điều khiển đã đầu tư, tác giả đề nghị xem xét, áp dụng các phương pháp Personal với các đề xuất sau:
Vị trí áp dụng:
- Tại hai đầu xuất tuyến 22kV thuộc các TBA 110kV sử dụng toàn bộ cáp ngầm trung áp.
- Tuyến cáp ngầm trung áp giữa các đoạn Reloser hoặc các tủ RMU có đặt bảo vệ.
Thiết bị lắp thêm:
- Bổ sung máy biến dòng hình xuyến cùng tỷ số với xuất tuyến 22kV để đo dòng điện chạy trên màn chắn kim loại cáp trung áp.
- Bổ sung card I/O dòng điện (để do dòng điện sự cố chạy trên màn chắn kim loại cáp trung áp) tại các rơle bảo vệ cho các xuất tuyến 22kV sử dụng toàn bộ cáp ngầm trung áp.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT DIEN\DANG HONG QUAN


