TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(25).2008

1
ỨNG DỤNG HVDC TRONG VIỆC NÂNG CAO
KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI VÀ ỔN ĐỊNH HỆ
THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
APLLICATION OF HVDC TO VIETNAM’S POWER SYSTEM FOR
TRANSMISSION CAPACITY AND STABILITY IMPROVEMENT

NGUYỄN HỒNG ANH
Đại học Đà Nẵng
LÊ CAO QUYỀN
Công ty CP Tư vấn Xây dựng Điện 4
TRẦN QUỐC TUẤN
INPG, Pháp

TÓM TẮT
Bài báo này nghiên cứu về việc ứng dụng mô hình truyền tải điện một chiều cao
áp (HVDC) đối với hệ thống lưới điện 500kV, 220kV Việt Nam thông qua việc
khảo sát khả năng nâng cao công suất truyền tải cũng như độ ổn định quá độ. Để
đánh giá được ưu và nhược điểm của mô hình truyền tải DC so với AC, ứng
dụng trong hệ thống điện Việt Nam, các thông số của hệ thống như nhà máy
(máy phát, kích từ, điều tốc, ổn định công suất) đường dây, máy biến áp, phụ tải
của lưới điện Việt Nam được đưa vào khảo sát ở giai đoạn năm 2020 tuân theo
đề án quy hoạch hệ thống điện lực Việt Nam (TSĐ VI) cũng như đề án Quy hoạch
đấu nối các trung tâm nhiệt điện than toàn quốc vào hệ thống điện quốc gia. Các
kết quả tính toán trào lưu công suất hệ thống, ổn định quá độ được khảo sát qua
phần mềm PSS/E-30.
ABSTRACT
This paper studies the application of HVDC transmission model to Vietnam’s
500KV, 220kV power system via the investigation into the possibility for

500kV đấu nối đến trung tâm phụ tải, ngoài ra kết hợp với các trung tâm nhiệt điện
(TTNĐ) than Miền Trung (2400MW/mỗi trung tâm) như Cam Ranh, Bình Định, thủy điện
(TĐ) tích năng (1200MW) cần phải xây dựng thêm ít nhất 2 đường dây mạch kép để
truyền tải. Như vậy khả năng xây dựng trên 6 mạch đường dây 500kV đi vào Miền Nam,
2 mạch đi ra khu vực Miền Bắc (đường dây 500kV Bình Định kết nối đến trạm biến áp
500kV Dốc Sỏi) là không tránh khỏi.
2. Hệ thống điện Việt Nam [4]

Hình 1. Hệ thống điện 500kV Miền Nam Việt Nam-2020 (TSĐ VI).
2
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(25).2008

3
Hệ thống điện Việt Nam bao gồm ba miền: Bắc, Trung và Nam. Trong đó miền
Nam vẫn chiếm ưu thế là nơi tập trung phụ tải tiêu thụ lớn nhất. Để đáp ứng nhu cầu tăng
trưởng của miền Nam, đến giai đoạn năm 2020 rất nhiều đường dây 500kV dự tính sẽ
được xây dựng nhằm truyền tải công suất nguồn điện từ Nam Trung Bộ vào cung cấp cho
phụ tải tại miền Nam (hình 1).
Cân bằng công suất phát và tiêu thụ của khu vực Nam Trung Bộ như bảng sau:
Bảng 1: Cân bằng công suất nguồn và phụ tải khu vực Nam Trung Bộ
STT Địa danh
Công suất (MW)
2010 2015 2020
1
Khánh Hoà + Bình Định thừa (+), thiếu (-) -190 -85 3431
Nguồn điện 246 956 5156
Nhiệt điện Bình Định 2400
Nhiệt điện Cam Ranh 600 2400
Thuỷ điện khu vực (Vĩnh Sơn, Sông Hinh, Hạ Sông Ba) 246 356 356
Phụ tải 536 1041 1725

3.2. Hệ phương trình truyền tải điện HVDC

Hình 4: Mạch tương đương truyền tải HVDC.
Theo [3], phía chỉnh lưu :
)cos
23
(
dcracrrdr
IRENV −=
α
π

Phía nghịch lưu:
)cos
23
(
dciacirdi
IRENV −=
γ
π

Dòng điện một chiều đi từ chỉnh lưu đến nghịch lưu :
L
didr
d
R
VV
I
−
=

Mỹ Tho
-153.6-j665.7
1163.6+j191.6
2x(1000+j201.1
600+j168.3
1000+j215.72x(
2x( 600+j200.6
Hệ thống điện 500kV Miền Nam năm 2020
Mô hình truyền tải AC
Củ Chi
NĐ Kiến Lương
Đức Hoà
Phú Lâm
Thốt Nốt
NĐ.Ô Môn
NĐ.Sóc Trăng
NĐ.Trà Vinh
Phú Mỹ
NĐ.Phú Mỹ
NĐ. Sơn Mỹ
Sông Mây
Thủ Đ.Bắc
Nhà Bè
Tân Đònh
Cầu Bông
Mỹ Phước
Tây Ninh
Đồng Nai 3,4,5
Đăk Tik
Đăk Nông

600-j163.4
3x(
705.4+j458.0
432-j286.6
214.1kV
1313.4+j131.8
431.1-j138.9
492.2kV
224.4kV
488.7kV
1000+j301
1000+j341.0
518.9kV
969.8+j184.3
233.3kV
821.8-j65.5
988.1+j85.3
436.9+j37.9
483.2kV
1703+j655
214.9kV
1000+j263.2
3x( 600+j206.7
1653.4+j222.4
Yaly
PleiKu
Di Linh
502.7kV
230.6kV
1985.1+j886.5

2346+j612
218.5kV
483.7kV
2593.2+j1462.5
223.3kV
487.7kV
600+j264.6
2x(
932.2+j115.6
516.8kV
229.5kV
226.3kV
-239.9+j10.4
514.8kV
1696+j301.2
215.4kV
486.7kV
489.2+j56.5
479.9kV
2430.3+j582
1065.3+j188.2
355.8+j660.6
1563.6+j690.8
1062.8+j432.4
1521.3-j230.4
221.5kV
486.6kV
150+j100.03x(
240+j153.86x(
493.7kV

Truyền tải với mô hình HVAC cho thấy đối với các đường dây 500kV từ NĐ
Bình Định đi Di Linh là các đường dây khá dài và tập trung các nguồn điện công suất lớn
như trung tâm nhiệt điện (TTNĐ) than Bình Định, Cam Ranh, TĐ tích năng, do đó khi sự
cố trên các đoạn đường dây này, đặc biệt là đoạn đường dây truyền tải công suất cao như
500kV TĐ tích năng Di Linh, sẽ gây ra các dao động công suất lớn và kéo dài, có thể gây
mất ổn định nếu thời gian loại trừ sự cố lớn. Khả năng hệ thống phục hồi sau sự cố trên
tuyến đường dây này có thể kém.
Nhằm kiểm chứng nhận định trên khảo sát ổn định động với trường hợp sự cố 3
pha vĩnh cửu trên tuyến đường dây 500kV Di Linh đi TĐ tích năng, điểm sự cố gần thanh
cái 500kV TĐ tích năng (với sự cố này toàn bộ hơn 2600MW cung cấp cho miền Nam bị
mất trong khoảng thời gian sự cố) cho thấy dao động góc pha của các tổ máy phát đấu nối
trên mạch kép 500kV đường dây như NĐ than Bình Định, Cam Ranh, TĐ tích năng ban
đầu đi về ổn định tuy nhiên khảo sát càng về sau dao động góc pha của các tổ máy này có
xu hướng càng lúc càng tăng cao, khả năng phục hồi hệ thống thấp.

Hình 7: Dao động điện áp, công suất, góc pha máy phát trường hợp sự cố
vĩnh cữu trên DZ 500kV Di Linh-TĐ tích Năng (đóng lặp lại không
thành công),điểm sự cố gần thanh cái 500kV TĐ tích năng.
6
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(25).2008

7
Mỹ Tho
1000-j640
Từ Lào đến
Tân Thành
Thủ Đ.Bắc
-270.5-j351.2
-37.1+j38.9
979.6+j253.8

497.6kV
224.8kV
1561.5-j72.3
1607.2+j597.8
270.9+j337.6
1084.8+j68.2
2506.2+j846.9
493.0kV
534.4-j37.6
219.8kV
1511.8+j221
221.4kV
2x(
514.8kV
1860-j289.8
-139.2-j303.6
913.8-j189
517.6kV
73.2+j77.8
574.2+j170.2
221.7kV
494.1kV
1893.3+j118.8
2103.2+j596.8
1000+j139.7
221.1kV
1847+j775.2
499.6kV
458.8-j103.9
859.7-j64.1

511.3+j51.3
Hệ thống điện 500kV Miền Nam năm 2020
Mô hình truyền tải DC
NĐ. Sơn Mỹ
Sông Mây
Tân Đònh
Đồng Nai 3,4,5
Đăk Tik
Đăk Nông
Bắc Bình
Đại Ninh
NĐ Cam Ranh
NĐ Bình Đònh
Dốc Sỏi
Thạnh Mỹ
674.6-j21.4
-217.4+j245.4
226.9kV
2618-j325.2
-315.1-j4.1
-379.7-j58.7
4x(
515.2kV
719.2-j57.4
180+j6.5
499.7kV
600+j360.0
2x(
745.3+j0.2
3x( 600+j150.2

Se San 3, 3A, 4
34769MW
850MW
Losses:
Pmax_MN:

Hình 8: Phân bố cơng suất lưới điện 500kV
Miền Nam năm 2020-mơ hình HVDC
Như vậy có thể thấy việc triển khai xây dựng q nhiều trung tâm và truyền tải
bằng nhiều đường dây 500kV có thể sẽ khơng khả thi bằng việc xây dựng một hoặc hai
trung tâm cơng suất lớn và sử dụng mơ hình truyền tải HVDC.
Mơ hình HVDC sẽ nâng cao khả năng phục hồi ổn định hệ thống sau sự cố, đồng
thời giảm chi phí xây dựng do khơng phải thực hiện đầu tư các nguồn điện rải rác. Hình 8
trình bày kết quả tính tốn đối với mơ hình nguồn nhiệt điện tập trung và truyền tải về
trung tâm phụ tải bằng hệ thống điện một chiều HVDC trong đó:
+ Xây dựng TTNĐ than Bình Định (5.200MW) và Cam Ranh (6.400MW).
+ Xây dựng trạm hai trạm biến đổi, cơng suất mỗi trạm là 9.000MVAr tại Cam
Ranh và Tân Thành.
+ TTNĐ than Bình Định đấu nối Cam Ranh bằng đường dây 500kV AC mạch kép
dài 280km.
+ Đấu nối giữa trạm chỉnh lưu tại TTNĐ than Cam Ranh với trạm nghịch lưu tại
Tân Thành bằng 3 đường dây DC lưỡng cực ± 800kV, dài 320km.
+ Từ trạm nghịch lưu Tân Thành truyền tải về trung tâm phụ tải bằng đường dây
500kV AC mạch kép Tân Thành - Mỹ Phước dài 28km và Tân Thành - Sơng Mây dài
18km.
Với mơ hình HVDC, xem xét sự cố trầm trọng nhất là ngắn mạch 3 pha vĩnh cửu
trên DZ 500kV AC từ NĐ Bình Định đi NĐ Cam Ranh, điểm sự cố gần trạm chỉnh lưu,
với sự cố này tồn bộ 7500MW cung cấp cho Miền Nam bị mất trong khoảng thời gian sự
cố.
Khảo sát dao động góc pha các tổ máy tại TTNĐ than Bình Định và TTNĐ than

). Tại các thời điểm sự cố bộ điều
khiển CDC4 sẽ kích khoá bằng cách phát xung điều khiển đặt α và γ đến 90
0
. Với cách
điều khiển này sẽ hạn chế được dao động công suất của hệ thống điện đấu nối sau trạm
nghịch lưu và góp phần làm giảm dao động chung của toàn hệ thống.
Nhận xét:
Đánh giá trên phương diện kỹ thuật:

Mô hình truyền tải HVDC đã nâng cao được công suất truyền tải, giảm tổn thất hệ
thống, bên cạnh đó khảo sát liên quan đến vấn đề ổn định động đối với các trường hợp sự
cố trầm trọng cho thấy dao động góc của các máy phát cũng như công suất trong hệ thống
với mô hình truyền tải DC giảm rất nhanh và đi về ổn định, trong khi đó hệ thống truyền
tải với mô hình AC hình ảnh dao động góc máy phát kéo dài và có xu hướng mất ổn định.
Bên cạnh đó với việc truyền tải độc đạo bằng đường dây DC, sẽ giảm thiểu được
xác suất sự cố so với mô hình HVAC.
Đánh giá trên phương diện kinh tế:

Với mô hình DC do chỉ cần tập trung xây dựng 2 trung tâm nhiệt điện than tại
miền Trung và truyền dẫn cấp cho nhu cầu phụ tải bằng các đường dây DC nên khối
lượng lưới điện đầu tư thấp hơn so với mô hình AC.
Mô hình này là xây dựng nguồn điện tập trung nên rất thuận lợi cho triển khai đầu
tư cũng như rút ngắn được thời gian xây dựng do hạn chế được các phát sinh đền bù và
yêu cầu hành lang tuyến. Tính toán cho thấy nếu đầu tư xây dựng hàng loạt các NMĐ dọc
khu vực Nam Trung Bộ truyền tải bằng cấp điện áp xoay chiều 500kV sẽ dẫn đến khối
lượng đầu tư rất cao, chi phí xây dựng, giải phóng mặt bằng tăng nhiều hơn so với truyền
tải DC.
5. Kết luận
Phương án truyền tải cụm nhà máy ở khu vực Nam Trung Bộ bằng cấp điện áp
xoay chiều 500kV, đặc biệt là truyền tải công suất từ các NMNĐ than ở khu vực miền