Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của điện trở trung tính đến chế độ vận hành đường dây 583 pleiku 2 572 thạnh mỹ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- HUỲNH TẤN LON C C N HIÊN CỨU ẢNH HƢỞN CỦA ĐIỆN TRỞ TRUN TÍNH ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ĐƢỜN DÂY 583 PLEIKU 2 – 572 THẠNH MỸ R L T. DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đ N n – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴN TRƢỜN ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- HUỲNH TẤN LON N HIÊN CỨU ẢNH HƢỞN CỦA ĐIỆN TRỞ TRUN TÍNH ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ĐƢỜN DÂY 583 PLEIKU 2 – 572 THẠNH MỸ C C R L T. DU Chuyên ngành: Điện kỹ thuật Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ N ƢỜI HƢỚN DẪN KHOA HỌC: PGS.TS N Ô VĂN DƢỠN Đ N n – Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác iả luận văn Huỳnh Tấn Lon C C DU R L T. ii N HIÊN CỨU ẢNH HƢỞN CỦA ĐIỆN TRỞ TRUN TÍNH ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA ĐƢỜN DÂY 583 PLEIKU 2 – 572 THẠNH MỸ Tóm tắt: Lƣới truyền tải 500kV Việt Nam chính thức đƣa vào vận hành ngày 27/5/1994 chạy suốt từ Bắc vào Nam đã mở ra một thời kỳ mới cho sự phát triển của lƣới điện truyền tải Việt Nam. Hệ thống điện Việt Nam phát triển nhanh chóng, ngày càng trở nên rộng lớn, đáp ứng nhu cầu tăng trƣởng của phụ tải điện và nguồn điện, tốc độ tăng trƣởng của nền kinh tế trong giai đoạn hội nhập và phát triển. Hiện nay các phƣơng pháp bù phổ biến trên lƣới điện là dùng Tụ bù dọc, kháng bù ngang.Tuy nhiên, trong quá trình vận hành việc thao tác đóng cắt kháng bù ngang để điều chỉnh công suất phản kháng hoặc khi có các sự cố xảy ra đã gây ra hiện tƣợng tăng điện áp cảm ứng trên các pha, để hạn chế quá điện áp đã sử dụng giải pháp nối đất trung tính kháng bù ngang qua điện kháng và điện trở. Trên cơ sở mô hình hoá và sử dụng phần mềm EMTP-RV để đánh giá và lựa chọn giá trị điện trở trung tính cho 583/Pleiku 2 - 572/Thạnh Mỹ, dựa vào bảng tổng hợp kết quả, tác giả cũng đã lựa chọn đƣợc giá trị điện trở lắp đặt cho đƣờng dây 583/Pleiku 2 - 572/Thạnh Mỹ, để khắc phục đƣợc hiện tƣợng quá áp khi sự cố, đáp ứng đƣợc yêu cầu vận hành an toàn, tin cậy cho đƣờng dây truyền tải 500kV. Từ khoá: Điện trở trung tính. C C R L T. DU RESEARCH EFFECTS OF NEUTRAL RESISTANCE TO THE OPERATION OF THE LINE 583 PLEIKU 2 - 572 THANH MY Abstract: The 500kV Vietnam transmission grid was officially put into operation on May 27, 1994. Running from the North to the South, this grid opens a new era for the development of Vietnam's transmission grid system. Vietnam's electricity system has developed rapidly, become larger and met the growing demand of electricity loads, power sources as well as the growth rate of the economy in the period of integration and development. Currently, the common compensation methods of using vertical compensation capacitor and horizontal compensation resistance are applied on the grid. However, during operation, switching the horizontal compensation resistance to adjust the reactive power or in case of problems has resulted in an increase in voltages across the phases. Thus, to tackle the overvoltage issue, using the neutral ground resistance compensation on the reactance and resistance is recommended. Based on modeling and using EMTP-RV software to evaluate and select neutral resistance values for 583/Pleiku 2 - 572/Thanh My as well as learning the results summary, the author has chosen the value of installation resistance for the line 583/Pleiku 2 - 572/Thanh My to overcome the phenomenon of overvoltage in case of incidents and meet the requirements for safe and reliable operation of the transmission line 500kV. Keywords: Neutral resistance. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i TÓM TẮT .....................................................................................................................ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. vi DANH MỤC CÁC BẢN ...........................................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... viii MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................ 1 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ................................................................................ 1 3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................................... 1 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................ 2 5. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI ............................................................................................... 2 6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN ........................................................................... 2 C C R L T. CHƢƠN 1. TỔN QUAN VỀ HỆ THỐN ĐIỆN VIỆT NAM IAI ĐOẠN 2020-2030. ....................................................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu quá trình hình thành và phát triển hệ thống Truyền tải điện 500kV tại Việt Nam..................................................................................................................... 3 1.1.1. Hệ thống điện truyền tải ................................................................................. 3 1.1.2. Hiện trạng nguồn điện .................................................................................... 5 1.1.3. Kế hoạch phát triển hệ thống truyền tải điện đến năm 2030. ......................... 7 1.2. Hiện trạng hệ thống truyền tải điện khu vực Miền Trung ........................................ 9 1.2.1. Các nguồn điện trên khu vực Miền trung. .................................................... 10 1.2.2. Lƣới điện truyền tải Công ty Truyền tải điện 2 quản lý ............................... 10 1.2.3. Lƣới điện truyền tải Công ty Truyền tải điện 3 quản lý ............................... 10 1.2.4 Quy hoạch lƣới điện Miền Trung đến năm 2025. ......................................... 10 1.3. Hiện trạng đƣờng dây 583/Pleiku-572/Thạnh Mỹ. ................................................ 12 1.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc các thiết bị bù trên đƣờng dây. ............................. 13 1.4.1. Tổng quan về thiết bị bù trên đƣờng dây truyền tải. ................................... 13 1.4.2. Kháng bù ngang ............................................................................................ 14 1.4.3. Tụ bù dọc ...................................................................................................... 17 1.5. Các thông số kỹ thuật của các kháng bù ngang và tụ bù dọc tại Trạm 500kV Pleiku 2 và Thạnh Mỹ. .................................................................................................. 18 1.6. Kết luận................................................................................................................... 19 DU iv CHƢƠN 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH HỆ THỐN ĐIỆN VÀ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ......................................................................................... 20 2.1. Mở đầu .................................................................................................................... 20 2.1.1. Đặt vấn đề ..................................................................................................... 20 2.1.2. Bài toán trào lƣu công suất ........................................................................... 20 2.2. Các phƣơng pháp tính toán phân tích hệ thống điện .............................................. 21 2.2.1. Phƣơng pháp Gauss – Seidel ........................................................................ 21 2.2.2. Phƣơng pháp giải tích mạng điện Newton – Raphson ................................. 22 2.2.3. Kết luận về các phƣơng pháp giải tích mạng điện ....................................... 27 2.3. Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện ..................................... 27 2.3.1. Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp trên lƣới điện ..................................... 27 2.3.2. Giới thiệu một số phần tử điều chỉnh điện áp trên hệ thống điện ................ 31 2.3.3. Nguyên tắc hoạt động của kháng bù ngang .................................................. 31 2.3.4. Nguyên tắc hoạt động của tụ bù dọc ............................................................ 32 2.4. Giới thiệu phần mềm EMTP-RV ........................................................................... 34 2.4.1. Tổng quan về phần mềm EMTP-RV-RV ..................................................... 34 2.4.2. Các thƣ viện trong EMTP-RV ...................................................................... 34 2.4.3. Phƣơng pháp toán học trong phần mềm EMTP-RV .................................... 38 2.4.4. Các mô hình tƣơng đƣơng trong phần mềmEMTP-RV ............................... 39 2.4.5. Đƣờng dây 500 kV ....................................................................................... 39 2.4.6. Các máy biến áp tăng áp của các tổ máy phát .............................................. 40 2.4.7. Các máy biến thế tự ngẫu 500/220 kV ......................................................... 40 2.4.8. Các bộ tụ bù dọc ........................................................................................... 41 2.4.9. Kháng bù ngang và kháng trung tính ........................................................... 41 2.4.10. Nguồn ......................................................................................................... 42 2.5. Xây dựng mô hình mô phỏng đƣờng dây 583/Pleiku 2 - 572/Thạnh Mỹ. ............. 42 2.5.1. Mở đầu .......................................................................................................... 42 2.5.2. Tính toán các thông số của đƣờng dây ........................................................ 43 2.5.3. Mô hình đƣờng dây có lắp đặt tụ bù dọc, kháng bù ngang. ........................ 46 2.6. Kết luận................................................................................................................... 49 C C R L T. DU CHƢƠN 3. TÍNH TOÁN, ĐÁNH IÁ ẢNH HƢỞN CỦA ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT TRUN TÍNH ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐƢỜN DÂY 500kV 583/PLEIKU 2 – 572/ THẠNH MỸ ........................................................................... 50 3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 50 3.2. Mô phỏng các trƣờng hợp sự cố trên đƣờng dây 583/Pleiku 2 - Thạnh Mỹ khi chƣa lắp đặt điện trở trung tính ..................................................................................... 51 v 3.3. Tính toán, phân tích ảnh hƣởng của kháng trung tính đến chế độ làm việc của đƣờng dây 583/Pleiku 2-Thạnh Mỹ............................................................................... 55 3.3.1. Tính toán giá trị kháng trung tính trên đƣờng dây 583/Pleiku 2-Thạnh Mỹ ................................................................................................................................ 55 3.3.2. Tính toán, phân tích ảnh hƣởng của kháng trung tính đến chế độ làm việc của đƣờng dây 583/Pleiku 2-Thạnh Mỹ ........................................................................ 57 3.4. Tính toán lựa chọn giá trị điện trở nối trung tính để hạn chế dòng điện trung tính và giá trị điện áp phục hồi trên đƣờng dây 583/Pleiku 2-Thạnh Mỹ. .................... 63 3.5. Kết luận................................................................................................................... 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN N HỊ ..................................................................................... 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH IAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C DU R L T. vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐD : Đƣờng dây EDC : Tổng công ty điện lực Campuchia EDL : Tổng công ty điện lực Lào EMTP-RV : Electromagnetic Transients Programme EVN : Tập đoàn điện lực Việt Nam HTĐ : Hệ thống điện TTĐ : Truyền tải điện IPP : Nhà máy điện độc lập MOV : Điện trở phi tuyến NLMT : Năng lƣợng mặt trời NLTT : Năng lƣợng tái tạo NMĐ : Nhà máy điện NMNĐ : Nhà máy nhiệt điện NMTĐ : Nhà máy thuỷ điện NĐ : Nhiệt điện PSS/E : Chƣơng trình tính toán phân tích hệ thống PVN : Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam RRRV : Tốc độ gia tăng điện áp phục hồi TBA : Trạm biến áp TĐ : Thuỷ điện TBKHH : Tua bin khí hỗn hợp TĐTN : Thuỷ điện tích năng TKV : Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam TNHHMTV : Trách nhiệm hữu hạn một thành viên TRV : Điện áp quá độ phục hồi C C DU R L T. vii DANH MỤC CÁC BẢN Số hiệu bản Tên bản Trang 1.1: Cơ cấu nguồn điện phân loại theo loại hình nhà máy điện 5 1.2: Công suất đặt các loại nguồn điện giai đoạn 2020 2030 7 1.3: Điện năng sản xuất các loại nguồn điện giai đoạn 2020 2030 8 2.1: Các thƣ viện trong EMTP-RV 35 2.2: Khả năng mô phỏng của EMTP-RV 35 2.3: Các thông số kháng bù ngang 500kV/91MVAr tại Trạm Pleiku 2 và Trạm Thạnh Mỹ 46 3.1: Các thông số đƣờng dây 583/Pleiku 2 – 572/Thạnh Mỹ. 52 3.2: Phân bố công suất trên đƣờng dây Pleiku 2 – Thạnh Mỹ khi phụ tải Pmax. 57 3.3: Phân bố công suất trên đƣờng dây Pleiku 2–Thạnh Mỹ khi phụ tải Ptb. 59 3.4: Phân bố công suất trên đƣờng dây Pleiku 2–Thạnh Mỹ khi phụ tải Pmin. 61 3.5: Tổng hợp kết quả mô phỏng theo Rtt 66 D T U R L . C C viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1: Biểu đồ cơ cấu nguồn điện phân loại theo loại hình nhà máy 6 1.2: Cơ cấu công suất đặt nguồn điện tính đến hết năm 2020 6 1.3: Cơ cấu công suất đặt nguồn điện năm 2030 8 1.4: Sơ đồ kháng bù ngang trên lƣới điện 14 1.5: Cấu trúc cơ bản kháng bù ngang 14 1.6: Nguyên lý cấu tạo của kháng bù ngang 15 1.7: Sơ đồ cấu trúc Tụ bù dọc. 17 2.1: Cấu trúc quá trình điều chỉnh điện áp trên hệ thống điện 29 2.2: Phân bố điện áp trên đƣờng dây dài ở chế độ hở mạch 31 2.3: Tác dụng tăng độ ổn định của đƣờng dây khi lắp TBD 32 2.4: Sơ đồ véc tơ điện áp khi đƣờng dây có tụ 2.5: Các loại nguồn mô phỏng trong EMTP-RV 2.6: Mạch RLC tiêu biểu 2.7: Mạch RLC tƣơng đƣơng 2.8: Mô hình đƣờng dây trong EMTP-RV 39 2.9: Mô hình máy biến áp tự ngẫu trong EMTP-RV 41 2.10: Các mô hình kháng điện trong EMTP-RV 42 2.11: Sơ đồ bố trí dây dẫn đƣờng dây Pleiku2 - Thạnh Mỹ và sơ đồ xác định hệ số thế của đƣờng dây 43 2.12: Sơ đồ thay thế kháng bù ngang có kháng trung tính và điện dung của đƣờng dây mạch đơn. 44 2.13: Sơ đồ sử dụng kháng bù ngang để triệt tiêu dung dẫn của đƣờng dây 46 2.14: Sơ đồ tƣơng đƣơng của nguồn và đƣờng dây khi bị sự cố cắt 01 pha 47 3.1: Đƣờng đi của dòng điện của kháng bù ngang của pha bị sự cố sau khi máy cắt bypass tụ bù dọc 2 đầu đóng 50 3.2: Mô hình đƣờng dây 500kV Pleiku 2 – Thạnh Mỹ. 51 3.3: Mô hình đƣờng dây 500kV Pleiku 2 – Thạnh Mỹ trên EMTP-RV 52 3.4: Kết quả mô phỏng dạng sóng điện áp phục hồi khi sự cố 1 pha 53 3.5: Dạng sóng điện áp phục hồi khi sự cố 1 pha do rơ le khi nhận 53 C C R L T. DU 33 36 38 38 ix Số hiệu hình Tên hình Trang 3.6: Thành phần dòng DC qua điểm sự cố trong trƣờng hợp cắt loại trừ sự cố 1 pha với điểm sự cố tại vị trí 1 54 3.7: Mô hình kháng điện bù ngang đấu nối trên đƣờng dây. 55 3.8: Mô hình cuộn dây kháng điện 3 pha 55 3.9: Biểu đồ điện áp phục hồi khi sự cố tại vị trí 1 trong trƣờng hợp Pmax 58 3.10: Thành phần dòng DC qua mạch trung tính. Trƣờng hợp cắt loại trừ sự cố 1 pha với vị trí sự cố là vị trí 1 trong trƣờng hợp Pmax 58 3.11: Thành phần dòng DC qua mạch trung tính. Trƣờng hợp cắt loại trừ sự cố 1 pha với vị trí sự cố là vị trí 2 trong trƣờng hợp Pmax. 59 3.12: Biểu đồ điện áp phục hồi khi sự cố tại vị trí 1 trong trƣờng hợp Ptb 60 3.13: Thành phần dòng DC qua mạch trung tính. Trƣờng hợp cắt loại trừ sự cố 1 pha với vị trí sự cố là vị trí 1 trong trƣờng hợp Ptb. 60 3.14: Biểu đồ điện áp phục hồi khi sự cố tại vị trí 1 trong trƣờng hợp Pmin 61 3.15: Thành phần dòng DC qua mạch trung tính. Trƣờng hợp cắt loại trừ sự cố 1 pha với vị trí sự cố là vị trí 1 trong trƣờng hợp Pmin. 61 3.16: Dạng sóng điện áp phục hồi khi có Rtt=10Ω 63 3.17: Dòng điện qua điểm trung tính khi lắp Rtt=10Ω 64 3.18: Dạng sóng điện áp phục hồi khi có Rtt=30Ω 64 3.19: Dòng điện qua điểm trung tính khi lắp Rtt=30Ω 64 3.20: Dạng sóng điện áp phục hồi khi có Rtt=50Ω 65 3.21: Dòng điện qua điểm trung tính khi lắp Rtt=50Ω 65 3.22: R L . T U D C C Thành phần dòng DC qua mạch trung tính khi đƣa điện trở Rtt=50 vào vận hành. 66 3.23: Dạng sóng điện áp phục hồi khi có Rtt=80Ω 66 3.24: Biểu đồ giá trị dòng điện trung tính theo giá trị điện trở trung tính 67 3.25: Biểu đồ giá trị điện áp cảm ứng theo giá trị điện trở trung tính 67 1 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hệ thống điện truyền tải 500kV Việt Nam ngày càng phát triển mạnh mẽ, lƣới điện ngày càng tăng cao và phức tạp. Việc trao đổi công suất qua lại giữa các vùng miền là rất lớn và thƣờng thông qua các đƣờng dây liên kết khá dài. Đặc biệt là khu vực Nam Trung Bộ, nơi tập trung tâm nhiệt điện Vĩnh Tân, các nguồn năng lƣợng tái tạo phát triển rất mạnh cũng tại khu vực này, đóng góp một nguồn năng lƣợng lớn và chuyển tải công suất theo chiều Nam-Bắc tại một số thời điểm trong năm. Trong đó đƣờng dây 500kV mạch đơn 583/Pleiku 2 – 572/572 Thạnh Mỹ dài 232 km, đƣợc xây dựng từ năm 1994. Đƣờng dây này đóng vai trò xƣơng sống của lƣới Truyền tải 500kV, góp phần liên kết lƣới điện 500kV Bắc Nam. Vì vậy, việc nghiên cứu tính toán các chế độ vận hành, đảm bảo đƣờng dây này vận hành an toàn trở nên hết sức cần thiết, trong đó có việc nghiên cứu các quá trình quá độ điệntừ trên lƣới. Khoảng 70-95% sự cố ngắn mạch một pha trên đƣờng dây thƣờng là ngắn mạch thoáng qua. Hệ thống điện thƣờng sử dụng hệ thống tự động đóng lặp lại nhằm nâng cao ổn định. Việc nghiên cứu ảnh hƣởng của các phần tử trên đƣờng dây, đặc biệt là cuộn kháng bù ngang và các phần tử dập hồ quang (kháng trung tính, điện trở trung tính) đến khả năng đóng lặp lại thành công của đƣờng dây đóng vai trò quan trọng. Đảm bảo đƣờng dây vận hành an toàn, liên tục, giữ vững liên kết lƣới điện trong các chế độ vận hành khác nhau. 2. MỤC ĐÍCH N HIÊN CỨU Mục đích nghiên cứu của đề tài là: Tính toán, đánh giá ảnh hƣởng của điện trở nối đất kháng bù ngang đến chế độ vận hành của lƣới điện truyền tải. Trên cơ sở đó lựa chọn thông số của điện trở trung tính kháng bù ngang đƣờng dây 583/Pleiku 2 – 572/Thạnh Mỹ nhằm hạn chế các hiện tƣợng quá áp trên hệ thống điện khi cắt một pha đƣờng dây đang vận hành. 3. ĐỐI TƢỢN VÀ PHẠM VI N HIÊN CỨU 3.1. Đối tƣợn n hiên cứu: - Các chế độ làm việc của hệ thống truyền tải điện 500kV khu vực miền Trung Việt Nam. - Vai trò kháng bù ngang trên các đƣờng dây truyền tải 500kV - Hiện tƣợng quá áp khi cắt ngắn mạch 1 pha trên đƣờng dây 500kV 3.2. Phạm vi n hiên cứu: - Đánh giá ảnh hƣởng của điện trở trung tính của kháng bù ngang đến chế độ vận hành của hệ thống truyền tải 500kV. - Áp dụng tính toán phân tích đối với đƣờng dây 583/Pleiku 2 – 572/Thạnh Mỹ C C DU R L T. 2 làm cơ sở để đánh chung cho hệ thống. 4. PHƢƠN PHÁP N HIÊN CỨU - Thu thập số liệu về thông số đƣờng dây và thông số vận hành thực tế, trên cơ sở đó cập nhật thông tin vào phần mềm để mô phỏng đƣờng dây đang vận hành. - Tính toán phân tích hiện tƣợng quá áp khi cắt một pha ứng với các chế độ vận hành khác nhau. - Tính toán lựa chọn giá trị điện trở nối trung tính phù hợp để hạn chế quá áp khi cắt một pha đƣờng dây đang vận hành. 5. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI Căn cứ mục tiêu và nhiệm vụ đề ra, đề tài đƣợc đặt tên nhƣ sau: “N hiên cứu ảnh hƣởn của điện trở trun tính đến chế độ vận h nh đƣờn dây 583/Pleiku 2 – 572/ Thạnh Mỹ”. 6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn đƣợc biên chế thành 3 chƣơng: Mởđầu Chƣơn 1: Tổng quan về hệ thống truyền tải điện 500kV Việt Nam và vai trò của các kháng bù ngang. Chƣơn 2: Cơ sở tính toán phân tích hệ thốn điện và phần mềm tính toán. Chƣơn 3: Tính toán, đánh iá ảnh hƣởng của điện trở nối đất trung tính đến chế độ làm việc của đƣờng dây 583/Pleiku 2-572/Thạnh Mỹ. Kết luận v kiến n hị Danh mục t i liệu tham khảo Quyết định iao đề t i luận văn (bản sao) Phụ lục C C DU R L T. 3 TỔN CHƢƠN 1 QUAN VỀ HỆ THỐN ĐIỆN VIỆT NAM IAI ĐOẠN 2020-2030. 1.1. iới thiệu quá trình hình th nh v phát triển hệ thốn Truyền tải điện 500kV tại Việt Nam 1.1.1. Hệ thống điện truyền tải Lƣới điện truyền tải Việt Nam bắt đầu đƣợc xây dựng từ những năm 1960 với đƣờng dây 220kV Đa Nhim – Sài Gòn gồm 729 vị trí trụ, chiều dài 257km và trạm biến áp 220kV Sài Gòn (3x63) MVA. Sau hơn nửa thế kỷ hình thành và phát triển, đến nay lƣới điện truyền tải đã lớn mạnh với hàng vạn km đƣờng dây và hàng trăm trạm biến áp. Ngày 27 tháng 5 năm 1994, lƣới điện 500kV chính thức đƣợc đƣa vào vận hành với đƣờng dây 500kV Bắc-Nam dài gần 1500km và các trạm biến áp 500kV Hòa Bình, Hà Tĩnh, Pleiku và Phú Lâm với tổng công suất các trạm biến áp 500kV là 2700MVA, là bƣớc ngoặt quan trọng trong quá trình phát triển của lƣới điện truyền tải. Năm 1999, hệ thống 500kV đƣợc bổ sung thêm 26km đƣờng dây 500kV mạch kép Yaly - Pleiku, nâng tổng chiều dài các đƣờng dây 500kV lên đến 1531km. Những năm tiếp theo lƣới điện 500kV càng ngày càng phát triển với việc xây dựng đƣờng dây 500kV mạch 2 từ Trạm biến áp 500kV Nho Quan đến Trạm biến áp 500kV Phú Lâm đóng điện vận hành ngày 19/5/2004. Lƣới truyền tải 500kV là xƣơng sống của hệ thống điện Việt Nam. Chạy suốt từ Bắc vào Nam đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong cân bằng năng lƣợng của toàn quốc và có ảnh hƣởng lớn tới độ tin cậy cung cấp điện của từng miền. Năm 2006, lƣới điện truyền tải phát triển với gần 9.000km đƣờng dây và 21.000MVA dung lƣợng máy biến áp từ 220kV đến 500kV đƣợc quản lý vận hành bởi các Công ty Truyền tải điện 1, 2, 3, 4 trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Năm 2007 “Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2006 – 2015 có xét đến năm 2025” đƣợc phê duyệt theo Quyết định số 110/2007/QĐ-TTg ngày 18/07/2007 của Thủ tƣớng Chính phủ. Lƣới điện truyền tải đƣợc định hƣớng phát triển đồng bộ với nguồn điện nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc với mức tăng GDP khoảng 8,5% - 9%/năm giai đoạn 2006 – 2010 và dự báo nhu cầu điện tăng ở mức 17% trong giai đoạn 2006 – 2015. Năm 2008, Tổng Công ty Truyền tải Quốc Gia đƣợc thành lập trên cơ sở tổ chức lại 04 Công ty Truyền tải điện 1, 2, 3, 4 và 03 Ban Quản lý dự án các Công trình điện miền Bắc, miền Trung và miền Nam theo lộ trình hình thành và phát triển thị trƣờng điện tại Việt Nam mở ra một thời kỳ mới cho sự phát triển của lƣới điện truyền C C DU R L T. 4 tải Việt Nam. Hệ thống lƣới điện truyền tải 500kV, 220kV của Việt Nam do Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia quản lý đã vƣơn tới hầu hết các tỉnh, thành phố trong cả nƣớc liên kết hệ thống điện các miền thành hệ thống điện hợp nhất và từng bƣớc kết nối với lƣới truyền tải điện của các nƣớc trong khu vực với công nghệ ngày càng hiện đại nhƣ đƣờng dây nhiều mạch, nhiều cấp điện áp, cáp ngầm cao áp 220kV, trạm GIS 220kV, hệ thống điều khiển tích hợp bằng máy tính, thiết bị định vị sự cố, giám sát dầu online, hệ thống SCADA… Việt Nam là một nƣớc đang phát triển, cùng với sự phát triển công nghiệp hóa đất nƣớc, sản lƣợng tiêu thụ điện của Việt Nam trong nhiều năm gần đây luôn tăng trƣởng ở mức cao (trên 10%/ 01 năm). Chính sự tăng trƣởng mạnh của phụ tải kéo theo sự phát triển mạnh mẽ của lƣới điện. Dƣới đây là một vài điểm chính của Hệ thống truyền tải điện Việt Nam đến thời điểm năm 2020 và dự báo đến năm 2030. Dự báo phụ tải trong đề án đƣợc lấy trong Điều chỉnh Quy hoạch phát triển C C Điện lực Quốc gia giai đoạn 2010  2020 có xét tới 2030 (Điều chỉnh QHĐ 7), đƣợc R L T. phê duyệt theo quyết định số 428/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ ngày 18 tháng 3 năm 2016, theo đó dự báo nhu cầu điện thƣơng phẩm nƣớc ta đến năm 2020 sẽ đạt hơn 234 triệu kWh, và tăng lên 506 triệu kWh năm 2030, tăng hơn gấp 3 lần so với hiện nay. Công suất phụ tải cực đại cũng đƣợc dự báo tăng lên hơn 42.000MW năm 2020 và 90.000 MW năm 2030. Đây là các dự báo cho kịch bản cơ sở, tƣơng ứng với mức dự báo tăng trƣởng kinh tế xã hội cơ sở. Ngoài ra Tổng sơ đồ còn đƣa ra kịch bản tăng trƣởng cao, xét cho trƣờng hợp phụ tải tăng cao hơn so với phƣơng án cơ sở. Theo đó, trong phƣơng án cao, đến năm 2030, nhu cầu điện thƣơng phẩm của nƣớc ta sẽ là gần 560 triệu kWh, tƣơng ứng Pmax đạt hơn 100.000MW. Tuy nhiên, theo xu hƣớng tăng trƣởng phụ tải thực tế đang ở mức phụ tải cơ sở, do đó báo cáo sẽ dùng phƣơng án phụ tải cơ sở đƣợc trình bày ở bảng 1.1 phần phục lục 1 để tính toán. Tính đến 31 tháng 12 năm 2019 hệ thống lƣới điện truyền tải 500kV, 220kV do Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia quản lý gồm: - Hệ thống truyền tải 500kV: Về Trạm biến áp 500kV có 27 trạm biến áp 500kV với 49 máy biến áp tổng dung lƣợng 24000 MVA. Về đƣờng dây 500kV có tổng chiều dài 3241km. Chi tiết các đƣờng dây và trạm biến áp 500kV nhƣ Phụ lục 1. - Hệ thống truyền tải 220kV: Về Trạm biến áp 220kV có 110 trạm biến áp 220kV, với 192 máy biến áp 220kV tổng dung lƣợng 39641 MVA. Về đƣờng dây 220kV có tổng chiều dài là 7619 km. Chi tiết các đƣờng dây và trạm biến áp 220kV nhƣ Phụ lục 2. Hệ thống Truyền tải điện Việt Nam đƣợc phân giao cho các đơn vị trực thuộc DU 5 Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia quản lý gồm: - Công ty Truyền tải điện 1: Phạm vi quản lý các tỉnh phía Bắc đến Hà Tĩnh. - Công ty Truyền tải điện 2: Phạm vi quản lý 7 tỉnh Bắc miền Trung bao gồm Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi và Kon Tum. - Công ty Truyền tải điện 3: Phạm vi quản lý 9 tỉnh Nam miền Trung và Tây Nguyên gồm có Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Gia Lai, ĐăkLăk, Đăk Nông và Lâm Đồng. - Công ty Truyền tải điện 4: Phạm vi quản lý các tỉnh Phía Nam từ các tỉnh Đồng Nai, Bình Phƣớc, Bà Rịa – Vũng Tàu đến Cà Mau. - Sơ đồ hệ thống điện truyền tải 500kV Việt Nam đến năm 2020 như phụ lục 2 1.1.2. Hiện trạng nguồn điện Tính đến hết năm 2019, công suất đặt HTĐQG là 55367 MW (chƣa tính nhập khẩu Trung Quốc và Lào), tăng 13,2% so với năm 2018. Cụ thể, cơ cấu nguồn điện phân loại theo loại hình nhà máy nhƣ bảng 1.1: C C R L T. Bảng 1.1: Cơ cấu nguồn điện phân loại theo loại hình nhà máy điện DU Loại nh máy điện STT Tỷ lệ % 1. Nhiệt điện than 36,61 2. Thủy điện 30,63 3. Tuabin khí 13,45 4. Điện mặt trời 8,48 5. Thủy điện nhỏ 6,64 6. Nhiệt điện dầu 2,85 7. Điện gió 0,68 8. Điện sinh khối 0,59 9. Nhiệt điện khí 0,04 10. Diesel 0,04 6 Điện sinh khối 0.59% Điện mặt trời 8.48% Nhiệt điện dầu 2.85% Nhiệt điện khí 0.04% Diesel 0.04% Điện gió 0.68% Thủy điện 30.63% Thủy điện nhỏ 6.64% Tua bin khí 13.45% Nhiệt điện than 36.61% C C Hình 1.1: Biểu đồ cơ cấu nguồn điện phân loại theo loại hình nhà máy ( Nguồn: Báo cáo tổng kết vận hành HTĐ 2019 – EVN) Khu vực tập trung nhiều thủy điện là vùng Tây Bắc, Tây Nguyên và Trung Trung Bộ. Khu vực tập trung nhiệt điện Than là Đông Bắc, Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ. Khu vực tập trung nhiệt điện Khí là vùng Đông Nam Bộ. Trung tâm phụ tải lớn là khu vực Hà Nội và Đông Nam Bộ. Khu vực tập trung nhiều nguồn năng lƣợng tái tạo (mặt trời, gió) là khu vực Ninh Thuận, Bình Thuận, Duyên hải Nam Trung bộ và Tây Nguyên. R L T. DU Cơ cấu côn suất đặt n uồn điện năm 2020 TĐ nhỏ+NL tái tạo 12% Điện hạt nhân 0% Thủy điện tích năng 0% Thủy điện+ Nhập khẩu 31% Nhiệt điện than 41% Nhiệt điện khí+ dầu 16% Hình 1.2: Cơ cấu công suất đặt nguồn điện tính đến hết năm 2020 7 1.1.3. Kế hoạch phát triển hệ thống truyền tải điện đến năm 2030. [1] 1.1.3.1. Kế hoạch phát triển nguồn điện Chƣơng trình phát triển nguồn điện đến năm 2030 đƣợc cập nhật theo Điều chỉnh Quy hoạch điện VII, theo đó một số nét chính về công suất nguồn giai đoạn 2018  2030 nhƣ sau: - Về các nguồn năng lƣợng sơ cấp, đến năm 2020 về cơ bản các nguồn thủy điện đã đƣợc khai thác hết, chỉ còn các nguồn thủy điện nhỏ, do đó các nguồn nhiệt điện than và khí sẽ đƣợc phát triển mạnh. Bên cạnh đó tỷ trọng các nguồn Năng lƣợng tái tạo cũng sẽ đƣợc tăng lên, với mục tiêu đạt 27.000MW vào năm 2030. - Giai đoạn 2015 -2020, điều chỉnh giãn tiến độ các nguồn điện tại miền Bắc và miền Trung, tập trung đẩy sớm các nhiệt điện than khu vực miền Nam nhƣ Duyên Hải 3 mở rộng, Vĩnh Tân 4,.. để đảm bảo cân bằng điện năng và công suất cho từng miền, giảm bớt gánh nặng truyền tải trên đƣờng dây 500kV liên kết Bắc – Nam, nâng cao độ tin cậy và dự phòng cung cấp điện cho HTĐ miền Nam. - Giai đoạn 2021 – 2030, miền Bắc vẫn tiếp tục giãn tiến độ vận hành của các nguồn điện. Miền Trung đẩy mạnh phát triển Trung tâm Khí điện Miền Trung đồng bộ với tiến độ khai thác khí của mỏ Cá Voi Xanh, đồng thời phát triển nhiệt điện than tại một số vị trí thuận lợi. Miền Nam sẽ đƣa vào các nhiệt điện than bên cạnh phát triển nguồn điện chạy khí hóa lỏng nhập khẩu (LNG) và điện hạt nhân. C C R L T. DU Công suất đặt nguồn điện toàn quốc giai đoạn 2018  2030 đƣợc thể hiện trong bảng sau: Bảng 1.2: Công suất đặt các loại nguồn điện giai đoạn 2020 2030 Năm 2020 2025 2030 Thủy điện+ Nhập khẩu 19368 20583 20930 Nhiệt điện khí+ dầu 9617 16380 20520 Nhiệt điện than 25698 48293 61893 TĐ nhỏ+NL tái tạo 7497 16269 35459 Thủy điện tích năng 0 1200 2400 62180 102725 141202 Tổn côn suất đặt (MW) Theo dự báo đến năm 2030, tổng công suất đặt tăng gấp lên gần gấp 2,8 lần so với năm 2018 lên mức gần 141.000 MW. 8 Cơ cấu côn suất đặt n uồn điện năm 2030 Thủy điện tích năng 2% TĐ nhỏ+NL tái tạo 25% Thủy điện+ Nhập khẩu 15% Nhiệt điện khí+ dầu 14% Điện hạt nhân 0% Nhiệt điện than 44% Hình 1.3: Cơ cấu công suất đặt nguồn điện năm 2030 Đồ thị trên cho thấy sự chuyển dịch cơ cấu công suất đặt nguồn điện qua giai đoạn 10 năm dự báo từ 2020 đến 2030. Theo đó, thủy điện chiếm tỷ lệ lớn nhất năm 2020 với gần 31% công suất đặt sẽ giảm mạnh tỷ trọng xuống chỉ còn 15% vào năm 2030, do tiềm năng nguồn thủy điện của nƣớc ta về cơ bản sẽ đƣợc khai thác hết vào năm 2020. Khi đó tỷ trọng nhiệt điện than tăng mạnh từ 31% năm 2020 lên 44% năm 2030 và chiếm tỷ trọng lớn nhất. Nhiệt điện khí cũng có xu hƣớng giảm tỷ trọng, ngƣợc lại các nguồn năng lƣợng tái tạo lại tăng mạnh lên 25% năm 2030, theo xu hƣớng chung cắt giảm khí thải, giảm ảnh hƣởng đến môi trƣờng theo các Công ƣớc quốc tế mà Việt Nam đã ký, cũng nhƣ đƣợc nêu trong Chiến lƣợc phát triển năng lƣợng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến 2050 đƣợc phê duyệt theo quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 của Thủ tƣớng Chính phủ. C C R L T. DU Bảng 1.3: Điện năng sản xuất các loại nguồn điện giai đoạn 2020 2030 Năm 2020 2025 2030 Tổn điện SX 265406 MWh 400311 MWh 571761 MWh Thuỷ điện+TĐ tích năng 68477 73478 73545 NĐ than 124535 243389 370876 NĐ khí+Dầu 46936 44869 56853 TĐ nhỏ+NLTT 22052 35028 66700 Nhập khẩu 3406 3546 3786 Về điện năng sản xuất, theo dự báo tốc độ tăng trƣởng của giai đoạn 20202025 sẽ đạt 10,5% và tốc độ tăng sẽ chậm lại vào các năm sau, đạt 7,4% giai đoạn 2025- 9 2030. Đến năm 2030, tổng lƣợng điện sản xuất trên toàn hệ thống điện sẽ đạt 571.000 GWh, trong đó nhiệt điện than đóng góp hơn một nửa, tiếp theo sau là nhiệt điện khí, thủy điện và năng lƣợng tái tạo. 1.1.3.2. Kế hoạch phát triển lưới điện truyền tải: Những nét chính về chƣơng trình phát triển lƣới điện theo điều chỉnh Quy hoạch Điện VII đã đƣợc phê duyệt:  Sang giai đoạn sau 2020, bố trí cân đối nguồn trên miền Bắc và miền Nam đƣợc thực hiện tốt, các nhà máy nhiệt điện than tại miền Nam đã vận hành ổn định, lƣợng điện năng truyền tải Bắc – Trung giảm xuống dƣới 5 tỷ kWh/năm. Sau năm 2023, khi các nhà máy nhiệt điện TBK Quảng Nam, Quảng Ngãi vào vận hành thì sản lƣợng truyền tải Trung – Nam tăng lên nhanh chóng (khoảng trên 20 tỷ kWh/ năm).  Do trữ lƣợng và khả năng khai thác than trong nƣớc không lớn nên hầu hết các nhà máy nhiệt điện than trong giai đoạn tới 2030 sẽ xây dựng phải sử dụng than nhập (trừ nhiệt điện Vĩnh Tân II, Duyên Hải I). Thêm vào đó, tới 2020 Việt Nam đã khai thác hầu hết tiềm năng thủy điện. Các yếu tố này dẫn tới hiệu ích kinh tế của ĐZ 500kV liên kết Bắc – Trung – Nam theo khía cạnh tận dụng nguồn thủy điện và nguồn than nội địa giá rẻ sẽ giảm dần theo thời gian. Các đƣờng dây 500kV xây dựng thêm sẽ mang nhiều ý nghĩa truyền tải công suất thuần từ các trung tâm nhiệt điện về các trung tâm phụ tải. Tổng hợp khối lƣợng xây dựng lƣới điện truyền tải giai đoạn từ nay đến 2020 và 2030 trên toàn quốc trình bày trong bảng 1.5 (xem phụ lục 1) 1.2. Hiện trạn hệ thốn truyền tải điện khu vực Miền Trun Hệ thống nguồn điện miền Trung tính đến cuối tháng 12 năm 2019 có tổng công suất đặt của các nhà máy điện xấp xỉ 9457.95 MW. Trong đó, tổng công suất đặt của các nhà máy thủy điện là 7132.95 MW chiếm 75,4%, nhiệt điện than là 1200 MW chiếm 12.7%, năng lƣợng tái tạo là 1125 MW chiếm 11.9% . Tham khảo sơ đồ hệ thống điện Miền trung Việt Nam đến 05/2020 phụ lục 1.2 Lƣới điện truyền tải khu vực miền Trung do các Công ty Truyền tải điện 2 và Công ty truyền tải điện 3 quản lý bao gồm 16 tỉnh, thành phố từ tỉnh Quảng Bình vào phía Nam đến các tỉnh ĐắkNông, Lâm Đồng và Bình Thuận. Số lƣợng các đƣờng dây và trạm 220kV, 500kV khu vực miền Trung tính đến 01 tháng 5 năm 2020 gồm: - Tổng chiều dài đƣờng dây 500kV : 2847.572 km. - Tổng chiều dài đƣờng dây 220kV :4763.667 km. - Tổng công suất các trạm biến áp 500kV : 7050 MVA. - Tổng công suất các trạm biến áp 220kV : 5563 MVA. Cụ thể nhƣ Bảng 1.6, Bảng 1.7 (xem phụ lục 1) C C DU R L T.