Mạng điện từ trường là hệ thống đường dây ở các cấp điện áp khác nhau được kết nối thông qua mạch từ của biến áp để tạo thành một vòng kín. Trong nhiều trường hợp, khi đường dây cấp cao hơn bắt đầu hoạt động, do mạng điện cấp cao chưa hoàn chỉnh hoặc chưa đủ mạnh, cần phải duy trì khả năng truyền tải hoặc bảo đảm cung cấp cho các phụ tải quan trọng bằng cách vận hành mạng điện từ trường. Việc ngắt đường dây cấp cao trong mạng điện từ trường có thể gây ra sự cố lan rộng và làm mất ổn định hệ thống.

Mạng điện từ trường 220kV/110kV trong nước đã cơ bản được tách vòng, nhưng mạng điện từ trường 220kV trở lên vẫn còn rất nhiều. Nhiều năm qua, các học giả và chuyên gia đã nghiên cứu và thảo luận về mạng điện từ trường, chỉ ra rằng cần chú ý đến việc kiểm tra các đoạn dây dẫn không có sự cố. Người ta thường cho rằng những nhược điểm và rủi ro của mạng điện từ trường bao gồm: ① Sau khi hệ thống điện cấp trên xảy ra sự cố, công suất chuyển tiếp dẫn đến quá tải hệ thống điện cấp dưới, nguyên nhân là do sự không phù hợp giữa khả năng truyền tải của hệ thống điện cấp trên và cấp dưới; Sau khi xảy ra sự cố trên lưới điện cấp trên, trở kháng đột ngột tăng lên có thể gây mất ổn định tạm thời hoặc dao động hệ thống. Nguyên nhân là do sự không phù hợp giữa trở kháng của lưới điện cấp trên và cấp dưới.
③ Mức ngắn mạch của hệ thống tăng lên, dễ vượt quá giới hạn ngắn mạch của hệ thống điện cấp dưới; ④ Cấu trúc mạng không rõ ràng, đặc tính chuyển tiếp dòng điện phức tạp, làm tăng rủi ro sự cố lan rộng không kiểm soát được; ⑤ Gây khó khăn trong việc định chỉnh bảo vệ và bố trí các biện pháp phòng thủ thứ hai và thứ ba; Nhìn về mặt cấu trúc, mạng điện từ trường và mạng vòng thông thường được tạo bởi các phần tử cùng cấp điện áp không có sự khác biệt cơ bản. Sự khác biệt lớn nằm ở chỗ mạng điện từ trường có đặc tính không cân bằng rõ rệt do sự chênh lệch lớn giữa trở kháng và công suất truyền tải của lưới điện cấp trên và cấp dưới. Một lưới điện có cấu trúc hợp lý và có thể phát huy tối đa khả năng thường có đặc điểm cân bằng. Với sự phát triển liên tục của hệ thống điện, hình thái của mạng điện từ trường ngày càng phong phú và đa dạng, cần thực hiện phân tích toàn diện và áp dụng các chiến lược đối phó khác nhau.

Lưới điện từ trường yếu và lưới điện từ trường mạnh

Dựa vào độ mạnh yếu của cấu trúc lưới điện từ trường, lưới điện từ trường có thể được chia thành các loại sau: 1) Lưới điện từ trường yếu điển hình Mạng điện từ trường yếu là tình huống cả lưới điện cấp trên và cấp dưới đều yếu. Cấu trúc này có khả năng ổn định nhiệt và ổn định tức thời, động lực kém. Công suất truyền tải của lưới cấp trên bị hạn chế nghiêm trọng và không có điều kiện tách vòng. Điểm chung với loại mạng điện từ trường yếu I là sau khi xảy ra sự cố trên đường truyền cấp trên, dòng điện sẽ chuyển hoàn toàn sang lưới cấp dưới. 2) Lưới điện từ trường yếu loại I Khi lưới điện cấp trên yếu (phát triển không đầy đủ) nhưng lưới điện cấp dưới tương đối mạnh thì được gọi là mạng điện từ trường yếu loại I. Vấn đề chính là sau khi xảy ra sự cố trên lưới cấp trên, công suất chuyển tiếp có thể khiến các thành phần yếu ở cấp dưới bị quá tải.
3) Lưới điện từ trường yếu loại II Khi lưới điện cấp trên mạnh nhưng lưới điện cấp dưới tương đối yếu thì được gọi là mạng điện từ trường yếu loại II. Khi xảy ra sự cố trên một kênh truyền của lưới cấp trên, dòng điện chủ yếu sẽ chuyển tiếp bên trong lưới cấp trên, ít ảnh hưởng đến lưới cấp dưới. Trở kháng hệ thống không thay đổi đáng kể, rủi ro khi vận hành bình thường là nhỏ. Tuy nhiên, trong thời gian bảo trì lưới cấp trên, mạng điện có thể thể hiện đặc điểm của mạng điện từ trường yếu. 4) Lưới điện từ trường mạnh Mạng điện từ trường mạnh là tình huống cả hai cấp lưới đều mạnh. Việc tách vòng thường xảy ra do quy mô mạng quá lớn hoặc cấu trúc phức tạp, yêu cầu kiểm soát mức ngắn mạch và ngăn ngừa sự cố lan rộng. Việc tách vòng giúp đơn giản hóa và giải cấu trúc mạng là lợi ích tích cực.

Lưới điện từ trường đơn giản/hiển nhiên và lưới điện từ trường phức tạp/ẩn tàng

Mạng điện từ trường đơn giản có mối liên hệ điện từ trực tiếp và cấu trúc song song rõ ràng giữa các đường truyền cấp trên và cấp dưới. Thường xuất hiện giữa các trạm biến áp cấp trên liền kề (hai điểm liên kết điện từ), có đường truyền chính cấp trên và đường truyền song song cấp dưới rõ ràng, đặc điểm chuyển tải dòng điện và điểm liên kết dễ nhận biết, ví dụ như mạng điện từ trường yếu và mạng điện từ trường yếu loại I. kết quả bóng đá anh Mạng điện từ trường phức tạp thường thuộc cấu trúc ẩn, khi xảy ra sự cố trên đường truyền cấp trên, dòng điện sẽ chuyển sang nhiều hướng khác nhau, thậm chí không có đường truyền chính rõ ràng, đặc điểm chuyển tải dòng điện phức tạp và khó nhận biết, có nhiều điểm liên kết điện từ, thuộc loại mạng điện từ trường không điển hình.

Lưới điện từ trường hai cấp và lưới điện từ trường đa cấp

Mạng điện từ trường điển hình thường liên quan đến hai cấp điện áp. Trong giai đoạn đầu phát triển lưới 500kV, từng tồn tại mạng điện từ trường ba cấp 500kV/220kV/110kV. Sau khi lưới 110kV được tách vòng, tình trạng này dần biến mất. Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng lưới siêu cao thế, lại xuất hiện mạng điện từ trường ba cấp 1000kV/500kV/220kV, làm tăng độ phức tạp và rủi ro trong vận hành lưới điện.

Chuyển tiếp dòng điện

Vấn đề phổ biến mà mạng điện từ trường gặp phải là chuyển tải dòng điện sau sự cố trên đường truyền chính gây quá tải cho lưới cấp dưới. Trước khi xảy ra sự cố, hướng dòng điện của các phần tử cấp trên và cấp dưới giống nhau, sau khi sự cố xảy ra, dòng điện cấp dưới sẽ tăng lên, ngược lại sẽ giảm hoặc đảo chiều, có thể được phân loại là phương thức dòng điện thuận và nghịch. Đối với rủi ro vận hành thực tế của lưới điện, các yếu tố sau cần được chú trọng: liên kết mạnh, dòng điện lớn, dự phòng thấp (dòng điện thuận).

Do công suất truyền tải của lưới cấp trên và cấp dưới có thể chênh lệch từ 3 đến 6 lần (ví dụ, tuyến 500kV có thể đạt 1600-3500MW, tuyến 220kV khoảng 200-700MW), đối với mạng điện từ trường yếu có liên kết mạnh, thường bị giới hạn bởi các yếu tố như đầu tư, hành lang, vị trí trạm, mức ngắn mạch, v.v. Việc tăng cường lưới cấp dưới để loại bỏ giới hạn truyền tải của lưới cấp trên không hiệu quả về mặt kinh tế hoặc thậm chí không khả thi. Do đó, ưu tiên tăng cường lưới cấp trên không chỉ nâng cao khả năng truyền tải đáng kể mà còn tạo điều kiện cho việc tách vòng và tối ưu hóa cấu trúc mạng.

Việc tăng cường hoặc tối ưu hóa cấu trúc mạng điện từ trường mạnh cần được phân tích cụ thể. Ví dụ: nếu mạng điện từ trường đã được tách vòng, không nên tăng cường thêm phần liên lạc cấp dưới; nếu mạng điện từ trường đã xác định là không tách vòng, thì nên tăng cường phần liên lạc cấp dưới một cách thích hợp; nếu mạng điện từ trường có độ liên kết cao, nên ưu tiên tăng cường lưới cấp trên để giải quyết mâu thuẫn chính; nếu mạng điện từ trường có độ liên kết thấp, thì nên tập trung vào kiểm soát mức ngắn mạch, đơn giản hóa cấu trúc mạng và tối ưu phân bố dòng điện. Đặc tính của mạng điện từ trường ba cấp và hai cấp không có khác biệt cơ bản, nhưng vẫn cần xem xét các rủi ro vận hành sau đây.

Ổn định và ngắn mạch

Mạng điện từ trường có nguy cơ mất ổn định thường là những mạng có liên kết mạnh, chịu trách nhiệm truyền tải công suất lớn hoặc cung cấp điện cho cuối đường dây, đặc biệt là mạng điện từ trường yếu điển hình. Sau khi xảy ra sự cố trên đường truyền chính cấp trên, chỉ còn lại đường truyền cấp dưới, trở kháng hệ thống có thể tăng gấp 3–5 lần so với trước khi sự cố, dễ gây mất ổn định góc pha; đồng thời, phía nhận mất đi nguồn hỗ trợ chính, dễ dẫn đến mất ổn định điện áp. Khi lưới cấp trên có hai hoặc nhiều đường truyền, sự tồn tại của mạng điện từ trường làm giảm trở kháng tổng thể của hệ thống, do đó không gây ảnh hưởng đến ổn định hệ thống. Cần phân tích cụ thể cấu trúc mạng để đánh giá chính xác.

Yếu tố chính ảnh hưởng đến mức ngắn mạch của hệ thống là quy mô nguồn điện và trở kháng mạng. Sự tồn tại của mạng điện từ trường làm giảm trở kháng ngắn mạch của hệ thống, nhưng không phải là yếu tố quyết định. w9bet Đối với lưới cấp dưới có khoảng cách điện dài và liên kết không chặt chẽ, việc tách vòng mạng điện từ trường có hiệu quả giảm mức ngắn mạch chỉ khoảng 0,5–3,0kA; ngược lại, đối với lưới cấp dưới có liên kết điện chặt chẽ, hiệu quả giảm mức ngắn mạch có thể đạt 3–6kA hoặc cao hơn, ví dụ như trường hợp hai trạm 500kV có dây dẫn trung áp nối trực tiếp, sau khi tách vòng, dòng ngắn mạch tại trung áp có thể giảm hơn 10kA. Ngoài ra, mạng điện từ trường ảnh hưởng ít đến mức ngắn mạch của lưới cấp trên.

Biến đổi cấu trúc lưới điện từ trường

Giải pháp cơ bản để loại bỏ rủi ro vận hành của mạng điện từ trường là thực hiện tách vòng lưới điện, ví dụ như lưới 110kV thường có cấu trúc cung cấp theo kiểu chuỗi và mạng lưới. Tuy nhiên, do lưới siêu cao thế có công suất truyền tải lớn và yêu cầu độ tin cậy cao, trong thời gian dài nữa mạng điện từ trường vẫn sẽ tồn tại nhiều, nhưng sẽ được tách thành các khu vực nhỏ hơn để cấu trúc trở nên đơn giản và rõ ràng hơn. Theo nguyên tắc, mỗi khu vực phải có ít nhất ba máy biến áp liên lạc, đồng thời phải có ít nhất ba đường dây liên lạc cấp trên với khu vực khác (đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng bảo trì).

Cấu trúc "tay cầm tay" giữa hai trạm cấp trên (hoặc ba trạm, tùy thuộc vào mức độ liên kết và phạm vi cung cấp của lưới cấp dưới) vẫn là mạng điện từ trường, nhưng có cấu trúc đơn giản và rõ ràng. Mỗi trạm nên có hai máy biến áp chính là hợp lý (số lượng máy biến áp quá ít sẽ ảnh hưởng đến khả năng cung cấp điện, số lượng quá nhiều sẽ dễ vượt quá giới hạn ngắn mạch ở trung áp), vừa đáp ứng yêu cầu kiểm soát ngắn mạch vừa đảm bảo khả năng cung cấp điện. Tuy nhiên, yêu cầu là các đường dây liên lạc trong khu vực phải có đủ khả năng trao đổi công suất. Nếu các trạm cấp trên không nối trực tiếp, thì không còn là mạng điện từ trường hay là mạng điện từ trường ẩn.

Cấu trúc "tay cầm tay" đơn trạm chỉ có một trạm cấp trên, nhưng do yêu cầu kiểm soát ngắn mạch, thanh cái trung áp sẽ được phân đoạn để tạo thành cấu trúc không còn mạng điện từ trường, tuy nhiên vẫn cần xem xét điều khiển chuyển tải sau khi một máy biến áp liên lạc bị ngắt. Cấu trúc này thường phù hợp với các khu vực cung cấp điện nhỏ, nếu không sẽ dẫn đến khoảng cách cung cấp quá dài; đồng thời cần xem xét rủi ro toàn bộ trạm ngừng hoạt động, do đó độ tin cậy cung cấp điện tương đối thấp.

Cấu trúc cung cấp điện là hình thức mở của mạng điện từ trường, không còn liên kết điện từ, nhược điểm là làm giảm độ tin cậy cung cấp điện, đặc biệt là trong tình trạng 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 cung cấp điện nhỏ và quy mô hạn chế; do các trạm trung áp không có khả năng trao đổi công suất, có thể cần thiết bị dự phòng cao hơn.

Trên thực tế, cấu trúc cung cấp điện rất hiếm gặp và thường phát triển thành các cấu trúc cung cấp khác. Một cấu trúc được khuyến khích là cấu trúc "tay cầm tay" kiểu "đối diện", tức là khi số lượng máy biến áp chính tăng lên, thanh cái trung áp sẽ được phân đoạn, mỗi trạm sau đó sẽ kết nối với các trạm khác theo cách phân đoạn, tạo thành cấu trúc "tay cầm tay". Điều này không chỉ vì mục đích kiểm soát ngắn mạch, mà còn tăng tính linh hoạt trong việc điều chỉnh cấu trúc mạng, thích nghi tốt với sự phát triển của lưới điện.

Kiểm soát chuyển tiếp dòng điện của lưới điện từ trường

1. Biện pháp kiểm soát trước

Vấn đề chính trong vận hành mạng điện từ trường thực tế là chuyển tải và kiểm soát dòng điện. Đối với sự cố không lan rộng, cần kiểm soát sao cho công suất tác dụng của bất kỳ phần tử nào trong lưới cấp dưới sau khi xảy ra sự cố không vượt quá giá trị cho phép. Coi gần đúng đặc tính chuyển tải công suất tác dụng 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 cắt dây, cắt máy biến áp để chủ động ngắt), kiểm soát dòng điện có thể sử dụng phương pháp chồng chất để xác định giới hạn kiểm soát chế độ.

Do đặc tính chuyển tải công suất tác dụng thực tế không tuyến tính, sai số tính toán sẽ dần tăng lên sau khi xảy ra chuyển tải lan rộng, đặc biệt khi công suất của đường truyền chính cấp trên thay đổi lớn và công suất truyền tải của các phần tử cấp dưới chênh lệch quá lớn so với cấp trên, có thể gây ra nguy cơ cho lưới điện. Đối với tình huống này, một phương pháp trung hòa và thực hiện tương đối dễ dàng là tính toán giới hạn kiểm soát chế độ theo từng cấp.

Đối với mạng điện từ trường đơn giản, đặc điểm chuyển tải dòng điện dễ phân tích; đối với mạng điện từ trường phức tạp, đặc biệt là có nhiều điểm liên kết, phân tích chuyển tải dòng điện có thể kết hợp với đường truyền chính sau sự cố: thông qua sự thay đổi công suất xuống hạ áp của máy biến áp liên lạc (điểm liên kết) có thể xác định được phân bố chính của chuyển tải dòng điện, từ đó tìm ra các phần tử cấp dưới cần kiểm soát dòng điện, nâng cao hiệu quả điều khiển vận hành.

2. 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 thấp, người ta đã đề xuất các biện pháp ổn định kiểu tách vòng (chuyển tiếp), nhằm kiểm soát tách rời, ngăn chặn lan rộng, cân bằng dòng điện và nâng cao ổn định tổng thể của lưới điện. tỷ lệ kèo bóng đá trực tiếp Các biện pháp này thường được áp dụng trong mạng điện từ trường có dòng điện lớn, liên kết mạnh và cấu trúc vững chắc: do sau khi xảy ra sự cố trên đường truyền chính cấp trên, dòng điện qua lưới cấp dưới lớn, lúc này các biện pháp ổn định thông thường thường khó thực hiện, hiệu quả kém hoặc thậm chí 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 việc tách rời hoặc tối ưu phân bố dòng điện giữa lưới cấp trên và cấp dưới.