Phân tích và lựa chọn thời điểm đóng tối ưu cho máy cắt của tụ bù cao áp bằng Synchro-Teq tại trạm biến áp 220kV Hà Đông

khiển trường hợp RDDS phân tán khác 0 và các giá trị RDDS nhỏ 
thời gian đóng của MC đối với mỗi pha, dựa trên những hơn 1 pu. 
điều kiện bên ngoài về điện áp và thông số bên trong của Hình 1 cho thấy mối quan hệ qua lại giữa các biến hệ 
MC như độ phân tán, đặc tính suy giảm điện áp của MC tại thống khác nhau. Đường cong màu xanh đại diện cho điện 
thời điểm đóng. Đối với tụ điện, thời điểm đóng tối ưu về áp mạng tuyệt đối trong PU. Ba đường độ dốc đại diện cho 
mặt lý thuyết tương ứng với điểm điện áp với giao với 0. Vì RDDS của MC tại giới hạn trung tâm và giới hạn bên ngoài 
MC thường không lý tưởng, nên cần tính đến sự phân tán của phân phối chuẩn đường cong ± 3σ. Đối với ví dụ này, 
thời gian đóng cơ học của MC và giá trị RDDS. Điều này dẫn chỉ 0,2% mẫu nằm trên độ dốc âm của đường cong điện áp. 
đến sự thay đổi mục tiêu lý thuyết để có được một vùng Vì vậy, khi thí nghiệm chỉnh định, nếu một sự kiện rơi vào 
hoạt động khi đóng bị hạn chế đến điện áp tối thiểu. Điều độ dốc điện áp âm, thì cần tăng giá trị Shift °. 
này có thể được biểu diễn đồ thị bằng sự dịch chuyển sang Để đơn giản, khi bắt đầu vận hành, Shift° có thể được 
phải, để hồ quang điện chủ yếu xảy ra trên cạnh phía chiều điều chỉnh ở Xº sau khi qua điện áp bằng 0. Các kiểm tra 
tăng điện áp trong khi các tiếp điểm đang tiến gần hơn khác thực hiện một vài độ trên và dưới dự đoán đầu tiên 
(hình 1) [3-5]. này, sau đó sẽ cung cấp các chỉ dẫn về RDDS và thời gian cơ 
 Sự thay đổi này là được tính theo hai bước: xác định dải học. Giá trị Shift° sau đó có thể được giảm nếu RDDS cao 
điện áp thấp tối ưu cho một phân tán cơ học nhất định, sau đó (tức là > 1PU). Đối với ví dụ này, biên độ trung bình giá trị 
kết hợp kết quả với giá trị RDDS. mà tại đó tụ điện sẽ được đóng điện bằng một nửa giá trị 
 Giá trị của phân tán cơ khí khi đóng ở ± 3σ (σ là độ phân ΔV. Giá trị này sẽ là giảm đối với phân tán của MC nhỏ hơn. 
tán cơ khi tiêu chuẩn) trên MC được sử dụng để tính toán Trong thực tế, thời gian đóng MC thực (RCT) nhận được 
các giới hạn của điện áp tối đa đặt vào tụ điện ( ∆). Giá từ các công thức (3), trong đó kết quả phải luôn dương khi 
trị lớn nhất tối ưu này chỉ liên quan đến giá trị phân tán và thí nghiệm vận hành: 
được xác định trong hệ đơn vị tương đối bởi công thức (1) ∗
 Shift = (3) 
dưới đây với sự phân tán được cung cấp theo độ ở định ∗
 0 
dạng ± X, trong đó 360 tương ứng với 1 chu kỳ của tần số RCT = Shift − (T − T) (4) 
HTĐ [4]. trong đó: 
 đỉ
 ∆V = ∗ sin (X) (1) ms 
 đỉ đị Shift , Shift ° được biểu thị bằng ms; 
 Phương trình này chỉ ra rằng giá trị điện áp trong hệ Tmc: lý thuyết MC đóng cơ khí thời gian (ms); 
đơn vị tương đối (pu) tại thời điểm đóng MC có thể được Tec: thời gian đóng điện đo được (ms); 
chứa trong ranh giới của ± ΔV bất kể RDDS (miễn là nó là f: tần số mạng tính bằng Hertz. 
 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 23
 KHOA H ỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 
 3. ỨNG DỤNG CHO MẮY CẮT CỦA BỘ TỤ TẠI TBA 220kV Hình dạng điện áp cho cả ba pha vẫn có dạng hình sin 
 HÀ ĐÔNG mà không có hiện tượng méo/sụt áp/quá độ tần số cao. 
 3.1. Giới thiệu thiết bị tại bộ tụ Dòng xung kích nhỏ hơn mức chấp nhận được. 
 Trạm biến áp 220kV Hà Đông gồm 5 MBA, 4 cấp điện áp, Lựa chọn thời điểm đóng theo CIGRÉ [7] và bằng 
 220kV, 110kV, 22kV, 35kV, 9 đường dây 220kV, 8 đường dây Synchro Teq (Vizimax) khi áp dụng độ trễ (80) như bảng 1. 
 110kV. Máy cắt 102 nối vào TG C12 phía 110kV loại: GL313- Bảng 1. Thông số góc, thời gian theo CIGRÉ và Vizimax khi đóng MC 
 F3/4031P ba pha ba bộ truyền động, MC SF6; thiết bị lựa 
 chọn thời điểm đóng/mở hiện tại: RPH2-2SA0 [6]. Đóng pha A Đóng pha B Đóng pha C Thứ tự 
 Độ ms (50Hz) Độ ms (50Hz) Độ ms (50Hz) pha 
 1500 8,3 150 8,3 240 13,3 A+B, C 
 1580 8,7 158 8,7 248 13,7 (80 trễ) 
 3.3. Lựa chọn thông số khi mở tụ 
 Để giảm thiểu nguy cơ đánh lửa trở lại (restrikings hay 
 re-ignition), việc mở MC (cơ khí) được điều khiển theo cách 
 để làm cho các tiếp điểm tách biệt đủ xa khỏi điểm sóng 
 Hình 2. Sơ đồ tụ 102 nối vào thanh góp TG02 - phía 110kV của TBA Hà Đông dòng điện giao cắt với 0 (đủ xa so với đỉnh của điện áp bị 
 (52,242kVAr tại 110kV - 3 pha trung tính cách điện) ngắt). Điều này sẽ đảm bảo khả năng cắt mạch đủ lớn tại 
 thời điểm dòng điện triệt tiêu. 
 3.2. Lựa chọn thông số khi đóng tụ 
 Với cấu hình nối hình Y điều này có nghĩa là mở một 
 Để nghiên cứu việc điều khiển đóng/mở, nhóm tác giả pha cách xa khỏi điểm sóng dòng điện đi qua 0 và các pha 
 thực hiện việc thí nghiệm MC, lựa chọn thông số và chỉnh tiếp theo cách xa điểm mà sóng dòng điện của pha thứ 
 định cho thiết bị CSD có tên là Synchro-Teq của hãng nhất giao cắt với 0 (tại điểm đó chênh lệch điện áp giữa các 
 Vizimax [8], đồng thời tiến hành so sánh với thiết bị hiện có pha còn lại là cực đại, như được mô tả bằng mũi tên đỏ 
 (RPH2). trong hình 4). Vì khoảng thời gian lý tưởng của hồ quang là 
 Với MC loại SF6, cả Cigré và Vizimax đều khuyến cáo một hàm của: 
 nên nhắm đến mục tiêu tại một điểm hơi trễ sau điểm Tỷ lệ tăng cường độ điện môi (RRDS- Rate of Rise 
 đóng lý tưởng (ví dụ: 160 trễ), như một biện pháp phòng 
 Dielectric) của MC (tỷ lệ này càng cao, hồ quang có thể 
 ngừa để không có nguy cơ đóng vào điểm xấu nhất trong 
 càng thấp); 
 trường hợp MC tác động hơi quá nhanh (có thể gây ra hồ 
 quang có giá trị lớn, nhất là khi việc đóng điện xảy ra gần Sự phân tán cơ học của MC (càng ít phân tán, hồ 
 với điện áp đỉnh) như hình 3. quang có thể thấp hơn). 
 Giá trị của RRDS của MC nói chung không được biết. Do 
 đó, Cigré đều khuyến nghị mở (cơ học) không chậm hơn 
 900 trước khi dòng điện đi qua 0. Lựa chọn thời điểm mở 
 với tụ có trung tính cách điện theo Cigré [7] như bảng 2. 
 Bảng 2. Thông số góc, thời gian theo CIGRÉ và Vizimax khi mở MC 
 Mở pha A Mở pha B Mở pha C Thứ tự 
 Độ ms tại 50Hz Độ ms tại 50Hz Độ ms tại 50Hz pha 
 90 5,0 180 10,0 180 10,0 A, B+C 
 Hình 3. Lựa chọn góc đóng trên sóng điện áp khi kết hợp độ trễ và RDDS 
 Tiêu chuẩn cần đạt được đối với dòng xung kích khi 
 đóng tụ: 
 Dòng điện phải bắt đầu chạy trong vùng lân cận (ví 
 dụ: không sớm hơn 0,5ms và không chậm hơn 1,5ms sau) 
 của điểm đóng lý tưởng. Hình 4. Lựa chọn góc mở MC trên sóng điện áp theo CIGRÉ 
24 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số 3 (6/2021) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 
 P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
 Chọn mở cơ khí của MC được tính toán để xảy ra 1300 Hình 5 cho thấy việc đóng đồng thời pha A và B ở góc 
trước tương ứng 900, 1800, 1800 sau khi vượt qua điện áp 0 1500 + 80 sau khi điện áp giao với 0 của pha A, Pha C sau đó 
của pha A như trong hình 4. tại 2480 là hiệu quả và thành công. 
4. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 
4.1. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm khi đóng tụ 
 Khi thí nghiệm MC, nhận thấy có sự phân tán cơ học 
không lớn hơn 1ms, nhưng vì RDDS không xác định được 
nên đã lựa chọn ba độ trễ an toàn khác nhau để thử 
nghiệm khi đóng MC (lần lượt là 00, 80 và 160), kết quả cho 
thấy biên độ an toàn 80 (chậm sau giao điểm của điện áp 
với 0) sẽ cung cấp biên độ an toàn đủ hợp lý, không có tác 
động đáng kể đến hiệu suất của giảm thiểu tác hại của 
dòng xung kích. Pha A, B được chọn đóng đồng thời trước, 
pha C sau. 
 Khi phân tích bằng phần mềm Vizimax-Tool-Suite [8] 
các dạng sóng cho thấy sự thành công của việc giảm thiểu 
dòng xung kích khi đóng tụ phụ thuộc vào sự kết hợp giữa 
sự làm việc hiệu quả của bộ CSD, MC (sự phân tán cơ học ít, 
với giá trị RDDS cao) và hệ thống nguồn (ví dụ, đáp ứng của 
bộ tụ điện, công suất ngắn mạch HTĐ). Tại Hà Đông, giá Hình 6. Dòng điện các pha khi đóng tụ bằng Syncho-Teq (pu) 
trị ngưỡng báo động dòng điện được đặt là 2,7pu được coi 
là "chấp nhận được" khi thử nghiệm với các mức tải khác 
nhau, đã quan sát được dòng xug kích khi đóng bằng 
Synchro-Teq vẫn ở dưới 2,3 PU. 
 a) Khi đóng tụ tháng 9/2019 
 Hình 7. Điện áp khi đóng tụ bằng Syncho-Teq (pu) 
 a) Điện áp pha A, B đóng đồng thời tại 158 0 
 b) Điện áp pha C đóng sau đó tại 2480 
 Hình 5. Điện áp khi đóng điện (hình a: Pha A và B, hình b: Pha C - tháng 
9/2019) Hình 8. Dòng điện các pha khi điều khiển đóng tụ bằng RPH2 (pu) 
 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 25
 KHOA H ỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 
 Với pha C, dù cặp tiếp điểm 52a đã nhanh hơn 0,5ms, 
 nhưng buồng chính đã đóng như dự kiến. Điều này chỉ ra 
 rằng tiếp điểm 52a ít tin cậy hơn buồng chính. Sự dịch 
 chuyển nhỏ này không gây ảnh hưởng gì, tuy nhiên phải 
 thận trọng trước khi kích hoạt một sự sửa đổi thích ứng 
 (adaptive correction) thay vì chỉ tin cậy hoàn toàn vào cặp 
 tiếp điểm phụ này. Dòng xung kích đạt cực đại là 2,3PU 
 (915A - pha A) với việc đóng với độ trễ 80 như trên hình 6, 
 cho thấy sự lựa chọn này có hiệu quả trong việc giảm dòng 
 xung kích, và không gây ra quá độ điện áp (sóng điện áp 
 hình sin, không dao động điện áp tần số cao như hình 7). 
 Quan sát thấy, cùng thời điểm nhưng nếu sử dụng RPH2 
 thì dòng xung kích cao hơn đáng kể (hình 8), vượt quá 2,8 
 pu. (1114A trên pha B). 
 b) Kết quả đóng thiết bị tháng 4 năm 2020 Hình 11. Dòng điện pha B khi đóng bằng Syncho-Teq (pu) 
 Tất cả các lần đóng điện xảy ra thực tế tại vị trí trí so 
 với dự kiến (hình ): trễ không quá 0,24 ms khi đóng A & B 
 (hình 9) và đúng thời gian dự kiến khi đóng C (hình 10). 
 Sai số 0,24ms khi đóng đồng thời pha A và B nằm trong 
 phạm vi phân tán tự nhiên của MC và đã không gây ra bất 
 kỳ dòng xung kích nguy hiểm nào. Hiệu quả tốt hơn nhiều 
 so với bất kỳ lần đóng nào bởi RPH2 trong toàn bộ giai 
 đoạn thử nghiệm, ví dụ như khi so sánh với lần đóng tiếp 
 theo, bởi RPH2 ngày 23/04, như trong hình 11 và 12. 
 Hình 12. Dòng điện pha B khi đóng bằng RPH2 (pu) 
 c) Trường hợp nguy hiểm khi đóng sớm 
 RPH2 điều khiển pha B, C đóng trước, pha A đóng sau. 
 Đối với sự kiện ngày 16/01/2020. Pha B và C (IB và IC) nên 
 đóng tại điểm 1 như hình 13 - tại đó mức điện áp của 
 chúng bằng nhau, thực tế thì chúng đã đóng tại điểm 2 - 
 chậm sau một chút: Điều này là chấp nhận được và hợp lý. 
 Hình 9. Điện áp khi đóng pha A,B ngày 21/4/2020 bằng Syncho-Teq (pu) 
 Hình 13. Thứ tự đóng điện trên sóng điện áp các pha B,C bằng RPH2 ngày 
 Hình 10. Điện áp khi đóng pha C ngày 21/4/2020 bằng Syncho-Teq (pu) 16/01/2020 
26 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số 3 (6/2021) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 
 P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
 Pha A (IA - hình 14) màu nâu không được đóng sớm hơn 4.2. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm khi mở tụ 
tại điểm 3 (giao với 0 của sóng điện áp VSA- màu đỏ), Tại Hà Đông, đã quan sát thấy sai số khoảng 3ms về số 
nhưng thực tế đóng tại điểm 4 - sớm hơn rất nhiều và rất lần hoạt động của tiếp điểm 52a giữa các lần đo này trong 
gần với điện áp cực đại. Nó không chỉ dẫn đến dòng xung các thí nghiệm thời gian và thử nghiệm vận hành. 
kích lớn 4,3 pu. trên pha A, mà gây ra dòng điện thay đổi 
 Độ lệch này đã được tính đến và được chỉnh sửa trong 
lớn trong IB và IA, đồng thời gây ra sự sụt áp trong HTĐ 
 cấu hình của Synchro-Teq. Tất cả việc mở MC được điều 
(hình 15, 16). 
 khiển đều xảy ra tại thời điểm dự đoán mong muốn. Hình 
 17 cho thấy pha A mở bằng điện (dòng ngắt trong vòng 
 tròn màu đỏ) ở điện áp đỉnh theo dự kiến và pha B và C ở 
 điện áp 0 tiếp theo của pha A (dòng ngắt của cả hai pha 
 trong vòng tròn màu xanh), theo dự kiến. Điều này chỉ ra 
 rằng việc đánh lửa lại đã không xảy ra và việc lựa chọn các 
 góc mở MC là thành công. 
 Hình 14. Điện áp pha A đóng sớm hơn dự kiến khi đóng bằng RPH2 ngày 
16/01/2020 
 Hình 17. Dòng điện khi mở MC bằng Syncho-Teq (pu) 
 5. KẾT LUẬN 
 Việc thí nghiệm đưa vào vận hành Synchro-Teq đã 
 nghiên cứu, và lựa chọn các thông số theo khuyến cáo của 
 Cirgre và những kinh nghiệm thực tế của Vizimax. Thiết bị 
 đã được chứng minh thành công trong việc : 
 Hình 15. Dòng điện pha A đạt 4,3 pu. Khi đóng điện: Giảm thiểu dòng điện xung kích khi 
 đóng điện ở mức chấp nhận và loại bỏ quá độ điện áp cao 
 tần trong khi đóng; 
 Khi mở máy cắt điện: Giảm thiểu rủi ro do sự phóng 
 điện trở lại; 
 Thiết bị có khả năng trữ 2000 sự kiện, giám sát các 
 hiện tượng bên trong và bên ngoài, cho phép phân tích các 
 tình huống xảy ra đối với thiết bị, góp phần quản lý, nâng 
 cao tuổi thọ thiết bị. 
 Qua nghiên cứu, lựa chọn cũng cho thấy cần tính toán 
 lại thông số đặt của thiết bị CSD hiện tại, hoặc thay thế 
 bằng các thiết bị CSD hiện đại hơn như Syncho-Teq 
 (Vizimax) do chúng không có khả năng ghi nhận, giám sát 
 sự vận hành của các sự kiện, đồng thời, sau một thời gian 
 dài vận hành, khi thông số của MC thay đổi với nhiệt độ, áp 
 Hình 16. Sụt áp tại pha A (pu) suất, điều kiện vận hành khác nhau thì thiết bị hiện có đã 
 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 27
 KHOA H ỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 
 làm việc không hiệu quả, gây ra dòng xung kích lớn, dao 
 động điện áp và quá độ trong HTĐ. 
 Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc điều 
 khiển đóng/mở cho MC của các kháng điện bù ngang, MBA 
 không tải để có thể ứng dụng rộng rãi hơn trong HTĐ 
 Việt Nam. 
 LỜI CẢM ƠN 
 Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến đại diện công ty Vizimax, 
 Công ty Lotus, Công ty truyền tải điện 1, trạm biến áp Hà 
 Đông đã giúp đỡ tác giả thực hiện nghiên cứu này. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 [1]. CIGRÉ Working Group A3.06, 2012. Final report of the 2004-2007 
 international enquiry on reliability of high voltage equipment, Part 2: Reliability of 
 high voltage SF6 circuit breakers. CIGRÉ TB 510. 
 [2]. H. Ito, H. Kohyama, B.R. Naik, R.G. Asche, H. Wilson, S. Billings, 
 2004. Factory and field verification tests of controlled switching system. CIGRÉ 
 session #A3-114. 
 [3]. S. De Carufel, A. Mercier, P. Taillefer, 2013. CSD Contributions to 
 Equipment Upgrading and Uprating. CIGRÉ Auckland Conference 2013. 
 [4]. S. De Carufel, A. Mercier, P. Taillefer, 2013. Optimal Commissioning 
 of Controlled Switching Systems. CIGRÉ Brisbane - COLLOQUIUM Brisbane 
 Australia 2013. 
 [5]. S. De Carufel, A. Mercier, P. Taillefer 2014. Innovative monitoring using 
 controlled switching devices. CIGRÉ Belgium Conference. 
 [6]. ENTEC JSC, 2015. Ho so thiet ke mach bao ve may cat tu dien 102 - Tram 
 220kV Ha Dong. 
 [7]. CIGRÉ, 2019. Guidelines and best practices for the commissioning and 
 operation of controlled switching projects. 
 [8]. https://www.vizimax.com/support/download?id=296 
 AUTHOR INFORMATION 
 Nguyen Dang Toan 
 Faculty of Electrical Engineering, Electric Power University 
28 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số 3 (6/2021) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn