NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP TẠM THỜI
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
STUDY OF THE TEMPORARY OVERVOLTAGES IN
VIETNAM’S POWER SYSTEM
NGUYỄN HỒNG ANH
Đại học Đà Nẵng
LÊ CAO QUYỀN
Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 4
TRẦN QUỐC TUẤN
INPG, Pháp
TÓM TẮT
Bài báo này nghiên cứu về hiện tượng quá điện áp tạm thời (TOV) đối với hệ thống lưới điện
500kV Việt Nam. Để nghiên cứu về hiện tượng quá độ này các thông số của hệ thống như
đường dây, máy biến áp, phụ tải, kháng điện, chống sét van được mô hình hóa và có xem xét
đến đặc tính bão hòa cũng như đặc tính v-i của hiện tượng vầng quang (corona). Các hiện
tượng tạo ra mức quá điện áp cao được khảo sát qua phần mềm EMTP.
ABSTRACT
This paper investigates the temporary overvoltages (TOV) in Vietnam’s 500KV system. In
order to study this transient phenomena the modeling of the system components as well as
lines, transformers, machines, loads, shunt reactors, surge arresters is presented by taking
into account the saturation of transformers and shunt reactors and v-i characteristics of
corona. Several events that can produce high levels of overvoltage are examined by using the
EMTP.
1. GIỚI THIỆU
Quá điện áp tạm thời là sự dao động quá áp trong khoảng thời gian tương đối dài. Quá
điện áp tạm thời xuất hiện như là một kết quả của sự vận hành đóng cắt hệ thống hoặc hiện
tượng ngắn mạch cũng như loại trừ sự cố. Quá điện áp tạm thời có những ảnh hưởng rất khác
nhau lên hệ thống. Đa số chúng đều gây ra hồ quang, đánh thủng cách điện của thiết bị nếu
biên độ quá điện áp cao. Chúng cũng gây ra hiện tượng từ hóa làm phát nóng cuộn dây của
máy biến áp và kháng điện. Bên cạnh đó đối với chống sét van, hiện tượng quá điện áp làm
ảnh hưởng đến đặc tính và khả năng hấp thụ nhiệt ổn định của nó.

500kV thứ ba Phú Lâm-Nhà Bè-Phú Mỹ và thứ tư Phú Lâm-Ômôn-Nhà Bè tiếp nhận công
suất khoảng 600MW từ nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) Ômôn và 3600MW từ NMNĐ Phú Mỹ.
Phụ tải cực đại yêu cầu cho hệ thống điện Việt Nam khoảng 9.500MW.
3. MÔ HÌNH HOÁ HỆ THỐNG
Để xem xét sự ảnh hưởng quan trọng của các mô hình đường dây 500kV đối với các
hiện tượng quá độ xuất hiện trong hệ thống, tất cả các đường dây 500 kV được mô tả bằng các
đoạn đường dây không hoán vị với các thông số phụ thuộc vào tần số (mô hình J. Marti).
Nhằm giảm thời gian tính toán trong suốt quá trình mô phỏng, các đường dây có chiều
dài dưới 20km sẽ được mô tả theo mô hình hình π tương đương. Tất cả các đường dây 220kV
có chiều dài lớn hơn hoặc bằng 20km được mô tả theo mô hình đường dây phân bố rãi. Kích
thước cột để tạo ra mô hình đường dây 220kV cũng được tính toán.
Về tổn thất do hiệu ứng của vầng quang cũng có ảnh hưởng quan trọng đến vấn đề
giảm thành phần quá điện áp. Trong nghiên cứu này tổn thất vầng quang được mô tả bởi một
điện trở không đường thẳng.
Cuối cùng, công cụ chuyển đổi đặc tính từ đường cong P-V thành v-i sẽ được sử dụng
nhằm tạo ra sự tương thích cho dữ liệu đầu vào đối với chương trình EMTP.
Các máy biến áp (MBA) 500-225-35kV công suất 450MVA được mô hình hoá là các
MBA bão hoà với ba cuộn dây cao áp, trung áp và hạ áp. Việc xem xét các hiện tượng từ hoá
và từ trễ trong MBA và cuộn kháng cho phép mô hình hoá MBA, cuộn kháng được chính xác.
Các MBA tăng áp được mô tả theo mô hình MBA bão hoà hai cuộn dây.
Tất cả các phụ tải hệ thống được qui về thanh cái 220 kV và được thể hiện dưới dạng
tổng trở (R,X). Các giá trị này được tính toán dựa trên công suất tác dụng, công suất phản
kháng và giá trị điện áp của hệ thống thông qua chương trình tính toán phân bố công suất. Mô
hình phụ tải tích cực (động cơ, phụ tải công nghiệp, ) không được xét đến do chúng ảnh
hưởng rất ít đến các quá trình quá độ trên lưới điện 500 kV.
Để mô phỏng mức quá điện áp cũng như các giới hạn đối với thiết bị, nguồn của hệ
thống được mô phỏng bởi điện áp không đổi sau trở kháng siêu quá độ.
Đối với mô hình điện trở phi tuyến của chống sét van pha-đất 468kV dùng trong
nghiên cứu này, mô hình đường cong v-i sẽ được ứng dụng.
Mô hình kháng bù ngang trên các đường dây 500kV được mô tả bởi mô hình kháng

, R"
d
Không có Có
C Mô hình máy phát loại 59 Không không Không
D Mô hình máy phát loại 59 Không có Có
E Mô hình máy phát loại 59 Có không Không
F Mô hình máy phát loại 59 Có có Có
4.2.1. Sa thải phụ tải ba pha với cấu hình lưới đầy đủ
Hình 2 trình bày các đường cong dao động điện áp tại thanh cái 500kV Phú Lâm đối
với trường hợp mở ba pha của máy cắt phía 220kV Phú Lâm. Giá trị điện áp đỉnh ghi nhận
được tại thanh cái 500kV lên đến 1.65pu cho trường hợp phụ tải mất 421MW và 1.74pu khi
mất 228MW.
0 100 200 300
- 2.0
- 1.5
- 1.0
- 0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Time (mS)
V o l t a g e ( p u )
Hình 2. Điện áp tại thanh cái 500kV Phú Lâm
4.2.2. Sa thải phụ tải ba pha với cấu hình lưới vận hành thiếu
Trong trường hợp mô phỏng này, kháng bù ngang tại Phú Lâm và MBA 550/220kV
tại Pleiku không được đưa vào vận hành. Điện áp đỉnh tại thanh cái 500kV Phú Lâm đạt đến
giá trị 1.61pu cho mô hình B, 1.62pu cho mô hình D và 1.57pu cho mô hình F. Điều này cho
thấy mô tả hệ thống có xem xét đến ảnh hưởng của mô hình kích từ là rất quan trọng.

hỏng.
Hình 4. Năng lượng tích luỹ của chống sét van tại TBA 500kV Phú Lâm
khi nhảy máy cắt 220kV Phú Lâm, xét trường hợp kháng bù ngang tại Phú Lâm
không được đưa vào vận hành
4.3. Biện pháp hạn chế quá điện áp tạm thời
Nhằm hạn chế biên độ và thời gian của quá điện áp tạm thời, các thiết bị quan trọng
như MBA, kháng bù ngang, tụ bù dọc đều được trang bị chống sét van. Một phương pháp
khác cũng để hạn chế hiện tượng TOV là thực hiện phối hợp cắt liên động giữa các TBA
0 200 400 600 800 1000
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Time (mS)
E n e r g y ( M J )
Xét đến hiện tượng bão hoà và corona
Không xét đến hiện tượng bão hoà nhưng có corona
Không xét đến hiện tượng bão hoà và corona
500kV bằng hệ thống rơle bảo vệ quá áp trong trạm. Phương pháp sử dụng kháng bù ngang
cũng rất quan trọng trong việc hạn chế các hiện tượng TOV này.
5. KẾT LUẬN
Bài báo này trình bày các nghiên cứu về hiện tượng TOV đối với các cấu trúc vận
hành khác nhau của hệ thống điện 500kV qua sự trợ giúp của chương trình EMTP. Các kết
quả cho thấy các mức TOV cao nhất được xuất hiện khi sa thải phụ tải tại Phú Lâm trong
trường hợp kháng bù ngang tại Phú Lâm và MBA tại TBA 500kV Pleiku không đưa vào vận
hành. Bài báo này cũng cho thấy việc sử dụng chống sét van, kháng bù ngang, xét đến ảnh