Tìm kiếm
Đang tải khung tìm kiếm
Kết quả 1 đến 1 của 1

    TIẾN SĨ Nghiên cứu quá điện áp sét và bảo vệ chống sét cho tua bin gió có kết nối lưới điện

    D
    dream dream Đang Ngoại tuyến (18495 tài liệu)
    .:: Cộng Tác Viên ::.
  1. Gửi tài liệu
  2. Bình luận
  3. Chia sẻ
  4. Thông tin
  5. Công cụ
  6. Nghiên cứu quá điện áp sét và bảo vệ chống sét cho tua bin gió có kết nối lưới điện

    iii

    MỤC LỤC
    LỜI CAM ĐOAN . i
    LỜI CẢM ƠN ii
    DANH MỤC HÌNH VẼ . vi
    DANH MỤC BẢNG BIỂU xi
    DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT . xiii
    Mở đầu 1
    1. Tính cấp thiết của đề tài 1
    2. Mục đích nghiên cứu của luận án 2
    3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
    4. Phương pháp nghiên cứu 3
    5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3
    6. Những đóng góp của luận án 4
    7. Cấu trúc của luận án . 4
    Chương 1. TỔNG QUAN 6
    1.1. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ THẾ GIỚI . 6
    1.1.1. Điện gió nói chung 7
    1.1.2. Điện gió ngoài khơi 9
    1.2. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ Ở VIỆT NAM . 10
    1.2.1. Tiềm năng điện gió . 10
    1.2.2. Các dự án điện gió hiện nay 11
    1.2.3. Chiến lược thúc đẩy phát triển điện gió 14
    1.3. CÔNG NGHỆ ĐIỆN GIÓ . 14
    1.3.1. Cấu tạo của WT 14
    1.3.2. Kết nối hệ thống điện gió 18
    1.4. TỔNG QUAN HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TUA BIN GIÓ . 21
    1.4.1. Thế giới . 21
    1.4.2. Việt Nam . 26
    1.5. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN . 28 iv

    1.5.1. Thông số dòng điện sét . 28
    1.5.2. Xác định vị trí sét đánh trực tiếp vào WT . 31
    1.5.3. Xác định số lần sét đánh trực tiếp WT 33
    1.5.4. Nghiên cứu QĐA cảm ứng và lan truyền trong HTĐ&ĐK của WT và WF . 34
    1.6. KẾT LUẬN . 39
    Chương 2. XÁC ĐỊNH SỐ LẦN SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TUA BIN GIÓ 41
    2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 41
    2.2. MÔ HÌNH ĐIỆN HÌNH HỌC . 42
    2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỐ LẦN SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TUA BIN
    GIÓ . 44
    2.3.1. Phương pháp IEC 44
    2.3.2. Phương pháp EGM . 45
    2.4. XÁC ĐỊNH SỐ LẦN SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TUA BIN GIÓ LẮP ĐẶT TẠI
    CÁC DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ VIỆT NAM . 50
    2.5. NHẬN XÉT . 58
    2.6. KẾT LUẬN . 61
    Chương 3. PHÂN TÍCH QUÁ ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG DO SÉT TRONG HỆ THỐNG
    ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA TUA BIN GIÓ 62
    3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 62
    3.2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ CHO NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG . 63
    3.2.1. Cánh WT . 64
    3.2.2. Vành trượt - chổi than . 64
    3.2.3. Cột trụ và các đường cáp đi trong cột trụ . 65
    3.2.4. Hệ thống nối đất WT 68
    3.2.5. Nguồn điện sét 68
    3.2.6. Chống sét van (CSV) 69
    3.3. LỰA CHỌN TUA BIN GIÓ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ MÔ HÌNH
    CHO NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP CẢM ỨNG . 72
    3.4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT CẢM ỨNG TRONG HỆ THỐNG
    ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA TUA BIN GIÓ . 74
    3.4.1. QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT khi không lắp đặt CSV . 74 v

    3.4.2. QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT khi có CSV . 76
    3.4.3. QĐA sét cảm ứng trên cách điện giữa cột trụ và các đường cáp 88
    3.5. KẾT LUẬN . 91
    Chương 4. PHÂN TÍCH QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN DO SÉT TRONG LƯỚI ĐIỆN
    TRANG TRẠI GIÓ . 93
    4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 93
    4.2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ CHO NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT LAN
    TRUYỀN TRONG TRANG TRẠI GIÓ . 94
    4.2.1. Mô hình cột trụ WT 95
    4.2.2. Mô hình máy biến áp 95
    4.2.3. Mô hình đường dây tải điện 96
    4.2.4. Mô hình hệ thống nối đất 97
    4.3. LỰA CHỌN TRANG TRẠI GIÓ VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ MÔ HÌNH
    CHO NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT LAN TRUYỀN 98
    4.3.1. Lựa chọn trang trại gió 98
    4.3.2. Kết quả tính toán các thông số mô hình cho nghiên cứu QĐA sét lan truyền trong WF đã
    lựa chọn 101
    4.4. PHÂN TÍCH QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT LAN TRUYỀN TRONG TRANG TRẠI GIÓ
    ĐÃ LỰA CHỌN . 103
    4.4.1. Khi sét đánh vào một WT bất kỳ trong WF 103
    4.4.2. Khi sét đánh vào đường dây trung áp trên không kết nối WF với hệ thống . 112
    4.4.3. Quá điện áp sét lan truyền trong trang trại gió có cấu hình khác nhau . 119
    4.5. KẾT LUẬN . 132
    KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 134
    KẾT LUẬN 134
    KIẾN NGHỊ . 136
    DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ . 137
    CỦA LUẬN ÁN 137
    TÀI LIỆU THAM KHẢO . 138

    vi


    DANH MỤC HÌNH VẼ
    Hình 1.1. Tình hình phát triển công nghệ điện gió từ năm 1987 đến 2013 [6] 7
    Hình 1.2. Biểu đồ tăng trưởng công suất điện gió thế giới giai đoạn 2002 - 2012 7
    Hình 1.3. Thị phần điện gió thế giới theo các châu lục tính đến năm 2012 8
    Hình 1.4. Biểu đồ 10 quốc gia đứng đầu thế giới về công suất điện gió 8
    Hình 1.5. Dự báo công suất điện gió thế gió đến 2020 [93] . 9
    Hình 1.6. Biểu đồ công suất điện gió ngoài khơi của 5 quốc gia đứng đầu thế giới [93] 9
    nh WF Tuy Phong, Bình Thuận [11] 12
    nh WF tại huyện đảo Phú Quý, Bình Thuận [10] 12
    nh WF trên biển ở Bạc Liêu [11] . 13
    Hình 1.10. Phân loại WT [6] . 14
    Hình 1.11. Cấu tạo của WT loại trục ngang (HAWT) [39] . 15
    Hình 1.12. Cấu tạo của cánh WT [6] 16
    Hình 1.13. Sơ đồ nguyên lý kết nối lưới của WT sử dụng loại máy phát SCIG 18
    Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lý kết nối lưới của WT sử dụng loại máy phát DFIG 19
    Hình 1.15. Sơ đồ nguyên lý kết nối lưới của WT sử dụng loại máy phát PMSG 19
    nh . . WF trên đất liền Helpershain và Ulrichstein - Helpershain, Đức [6] 21
    nh . . WF ngoài khơi Middelgrunden, Đan Mạch [82] 21
    Hình 1.18. Biểu đồ tỷ lệ hư hỏng các phần tử của WT do sét . 22
    Hình 1.19. Các phương án bố trí bộ phận thu sét trên cánh WT [43] 22
    Hình 1.20. Mô hình quả cầu lăn xác định vùng sét đánh vào WT [43] 24
    Hình 1.21. Các vùng bảo vệ theo các phần tử của WT [43] . 25
    Hình 1.22. Vị trí lắp đặt SPD (CSV) cho các phần tử (trong thùng, trong cột trụ và dưới chân
    cột trụ) trong HTĐ&ĐK của WT theo các vùng bảo vệ khác nhau [43] . 25
    Hình 1.23. Đường dẫn dòng điện sét của WT xuống hệ thống nối đất [43] [45] . 26
    Hình 1.24. Đường dẫn sét từ cánh qua vành trượt - chổi than xuống nối đất của WT [45] . 27
    Hình 1.25. Vị trí lắp đặt CSV bảo vệ chống QĐA sét cảm ứng và lan truyền cho các phần tử,
    thiết bị của WT 1,5 ư 2MW [58] hay được sử dụng tại Việt Nam . 27
    Hình 1.26. Xác suất tích lũy biên độ dòng điện trong phóng điện sét hướng xuống 29
    Hình 1.27. Xác suất tích lũy thời gian đầu sóng của dòng sét phóng điện hướng xuống đợt
    đầu cực tính âm [16] 30 vii

    Hình 1.28. Xác định điểm sét đánh WT [60] . 31
    a) Cánh ở vị trí 30 0
    so với trục hoành; b) Cánh ở vị trí 60 0
    so với trục hoành . 31
    Hình 1.29. Mô hình thực nghiệm xác định điểm sét đánh WT [21] 32
    Hình 2.1. Mô hình điện hình học . 42
    Hình 2.2. Diện tích thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất theo phương pháp IEC . 44
    Hình 2.3. Diện tích thu sét tương đương của WT trên mặt đất theo phương pháp EGM . 46
    Hình 2.4. Chiều cao của WT phụ thuộc vị trí góc quay của cánh . 47
    Hình 2.5. Lưu đồ thuật toán xác định số lần sét đánh trực tiếp WT theo phương pháp EGM 50
    Hình 2.6. Bản đồ mật độ sét của Việt Nam [13] . 52
    Hình 2.7. Số lần sét đánh trực tiếp WT có chiều cao khác nhau theo mật độ sét Việt Nam . 53
    Hình 2.8. Mối quan hệ giữa chiều cao của WT với số lần sét đánh (cùng mật độ sét N g = 3,4)
    58
    Hình 2.9. So sánh số lần sét đánh trực tiếp vào WT có công suất (ứng với kích thước) và mật
    độ sét khác nhau theo phương pháp IEC và EGM . 59
    Hình 3.1. Sơ đồ bố trí các phần tử (a) và hệ thống bảo vệ chống sét (b) của WT 62
    Hình 3.2. Vành trượt - chổi than dẫn dòng điện sét từ cánh qua cột trụ xuống hệ thống nối
    đất của WT hãng Schunk (a) và hãng Vestas (b) . 64
    Hình 3.3. Mô hình mạch tương đương trên đường dẫn dòng sét qua cột trụ WT . 65
    Hình 3.4. Chú thích các kích thước cột trụ WT [64] . 67
    Hình 3.5. Mô hình nguồn điện sét . 68
    Hình 3.6. Mô hình CSV theo IEEE 70
    Hình 3.7. Mô hình CSV theo Pianceti - Gianettoni . 71
    Hình 3.8. Cấu tạo cơ bản của loại cáp đồng trục [41] . 72
    Hình 3.9. Dạng sóng dòng điện sét sử dụng trong mô phỏng . 74
    Hình 3.10. Phân bố điện thế tại điểm: đầu (mầu đỏ), giữa (mầu xanh lá cây) và điểm cuối
    (mầu xanh dương) trên đường cáp điện (tính từ đỉnh xuống chân cột trụ) . 75
    Hình 3.11. Phân bố điện thế tại điểm: đầu (mầu đỏ), giữa (mầu xanh lá cây) và điểm cuối
    (mầu xanh dương) trên đường cáp điều khiển (tính từ đỉnh xuống chân cột trụ) 75
    Hình 3.12. Sóng QĐA cảm ứng trên cách điện tại hai đầu đường cáp điện và cáp điều khiển
    76
    Hình 3.13. Đường đặc tính V-A của CSV lắp đặt tại hai đầu đường cáp điện . 77
    Hình 3.14. Đường đặc tính V-A của CSV lắp đặt tại hai đầu đường cáp điều khiển 77 viii

    Hình 3.15. So sánh điện thế cảm ứng tại đầu đường cáp điện phía đỉnh (a) và phía chân (b)
    cột trụ khi không lắp đặt (mầu đỏ) và lắp đặt CSV (mầu xanh lá cây) 78
    Hình 3.16. So sánh điện thế cảm ứng tại đầu đường cáp điều khiển phía đỉnh (a) và phía
    chân (b) cột trụ khi không lắp đặt (mầu đỏ) và lắp đặt CSV (mầu xanh lá cây) . 79
    Hình 3.17. So sánh QĐA sét cảm ứng tác động lên cách điện cáp điều khiển phía đỉnh (a) và
    phía chân (b) cột trụ khi không lắp đặt (mầu đỏ) và lắp đặt CSV (mầu xanh lá cây) . 81
    Hình 3.18. So sánh QĐA sét cảm ứng trên cách điện cáp điện phía đỉnh (mầu đỏ) và chân
    cột trụ (mầu xanh lá cây) . 82
    Hình 3.19. So sánh QĐA sét cảm ứng trên cách điện cáp điều khiển phía đỉnh (mầu đỏ) và
    chân cột trụ (mầu xanh lá cây) 82
    Dạng sóng của dòng điện phóng qua CSV lắp đặt tại đầu (phía đỉnh cột trụ) và CSV lắp đặt
    tại cuối (phía chân cột trụ) của đường cáp điện được so sánh trên hình 3.20a, còn đường cáp
    điều khiển trên hình 3.20b. Trong đó, mầu đỏ là dòng điện phóng qua CSV lắp đặt tại đầu,
    còn mầu xanh lá cây là dòng điện phóng qua CSV lắp đặt tại cuối đường cáp điện và cáp
    điều khiển. 83
    Hình 3.20. Dòng điện qua các CSV lắp đặt tại hai đầu cáp điện (a) và cáp điều khiển (b) . 84
    Hình 3.21. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện cáp phía đỉnh cột trụ 84
    theo trị số điện trở nối đất 84
    Hình 3.22. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện cáp phía chân cột trụ 85
    theo trị số điện trở nối đất 85
    Hình 3.23. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện của các đường cáp phía đỉnh
    cột trụ theo biên độ dòng điện sét khác nhau . 86
    Hình 3.24. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện của các đường cáp phía chân
    cột trụ theo biên độ dòng điện sét khác nhau . 86
    Hình 3.25. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện các cáp phía đỉnh và chân cột
    trụ theo thời gian đầu sóng dòng điện sét 87
    Hình 3.26. Sóng QĐA sét cảm ứng phân bố trên cách điện giữa cột trụ với cáp điện (a) và
    cáp điều khiển (b) từ đỉnh xuống chân cột trụ . 88
    Hình 3.27. Sơ đồ thuật toán xác định khoảng cách an toàn lắp đặt đường cáp so với cột trụ
    90
    Hình 4.1. Một mô hình WF nối lưới tiêu biểu . 93
    Hình 4.2. Mô hình MBA 95
    Hình 4.3. Sơ đồ thay thế của điện cực nối đất chôn nằm ngang . 97
    Hình 4.4. Mô hình WF tỉnh Ninh Thuận 99
    Hình 4.5. Mô hình mô phỏng của WF tỉnh Ninh Thuận trong EMTP . 100 ix

    Hình 4.6. Đặc tính V-A của CSV hạ áp (0,69kV) 102
    Hình 4.7. Đặc tính V-A của CSV trung áp (22kV) 103
    Hình 4.8. Sóng QĐA (pha A) phía cao áp của các MBA WT1 đến WT5 104
    Hình 4.9. Sóng QĐA (pha A) phía hạ áp của các máy biến áp WT1 đến WT5 . 104
    Hình 4.10. Sóng QĐA phía cao áp của MBA WT1 theo ba giá trị thời gian đầu sóng dòng
    điện sét: 1,2às, 5às và 10às (cùng biên độ 30kA) 105
    Hình 4.11. Sóng QĐA phía hạ áp của MBA WT1 theo ba giá trị thời gian đầu sóng dòng
    điện sét: 1,2às, 5às và 10às (cùng biên độ 30kA) 105
    Hình 4.12. Sóng QĐA phía cao áp MBA WT1 theo trị số điện trở nối đất . 106
    Hình 4.13. Sóng QĐA phía hạ áp MBA WT1 theo trị số điện trở nối đất . 107
    Hình 4.14. Biên độ QĐA phía cao áp và hạ áp MBA WT1 theo trị số điện trở nối đất 107
    Hình 4.15. So sánh sóng QĐA phía cao áp MBA WT1 theo hình thức nối đất độc lập (1) và
    nối đất chung (2) 108
    Hình 4.16. Sóng QĐA phía cao áp MBA WT2 đến WT5 theo hình thức nối đất độc lập (1) và
    nối đất chung (2), trong đó a) WT2, b) WT3, c) WT4 và d) WT5 108
    Hình 4.17. Sóng QĐA phía hạ áp MBA WT1 theo hình thức nối đất độc lập (1) và hình thức
    nối đất chung (2) 109
    Hình 4.18. Sóng QĐA phía hạ áp MBA WT2 đến WT5 theo hình thức nối đất độc lập (mầu
    đỏ) và nối đất chung (mầu xanh), trong đó a) WT2, b) WT3, c)WT4 và d) WT5 110
    Hình 4.19. Sóng QĐA phía cao áp MBA WT1 đến WT5 khi sét vào các WT này . 111
    Hình 4.20. Sóng QĐA phía hạ áp MBA WT1 đến WT5 khi sét đánh vào các WT này 111
    Hình 4.21. Dòng phóng điện qua các CSV phía cao áp của MBA WT1 đến WT5 khi sét đánh
    vào các WT này 112
    Hình 4.22. QĐA (pha A) phía cao áp của MBA WT1 theo vị trí sét đánh vào đường dây
    không treo DCS: (1) mầu đỏ, (2) mầu xanh lá cây và (3) màu xanh dương 113
    Hình 4.23. QĐA (pha A) phía hạ áp của MBA WT1 theo vị trí sét đánh đường dây không treo
    DCS: (1) mầu đỏ, (2) mầu xanh lá cây và (3) màu xanh dương 113
    Hình 4.24. So sánh QĐA (pha A) phía hạ áp (mầu nâu đỏ) và cao áp (mầu xanh dương) của
    MBA WT1 theo vị trí sét đánh đường dây không treo DCS: (1), (2) và (3) . 113
    Hình 4.25. Sóng QĐA phía cao áp của MBA WT1 đến WT5 114
    Hình 4.26. Sóng QĐA phía hạ áp của MBA WT1 đến WT5 114
    Hình 4.27. QĐA (pha A) phía cao áp của MBA WT1 khi sét đánh vào DCS theo các vị trí: (1)
    mầu đỏ, (2) mầu xanh lá cây và (3) màu xanh dương . 115 x

    Hình 4.28. QĐA (pha A) phía hạ áp của MBA WT1 khi sét đánh vào DCS theo các vị trí: (1)
    mầu đỏ, (2) mầu xanh lá cây và (3) màu xanh dương . 115
    Hình 4.29. So sánh biên độ QĐA (pha A) phía hạ áp (mầu nâu đỏ) và cao áp (mầu xanh
    dương) của MBA WT1 khi sét đánh vào DCS theo các vị trí (1), (2) và (3) 116
    Hình 4.30. So sánh sóng QĐA (pha A) tại phía cao áp (a) và hạ áp (b) của MBA WT1 khi sét
    đánh vào đường dây treo và không treo DCS cùng vị trí (1) . 117
    Hình 4.31. So sánh sóng QĐA (pha A) phía cao áp của MBA WT1 trong trường hợp đường
    dây trên không không DCS, có DCS (i) và có DCS kết hợp CSV (ii) 118
    Hình 4.32. So sánh sóng QĐA (pha A) phía hạ áp của MBA WT1 trong trường hợp đường
    dây trên không không DCS, có DCS (i) và có DCS kết hợp CSV (ii) 118
    Hình 4.33. Cấu hình A . 120
    Hình 4.34. Cấu hình B . 121
    Hình 4.35. Cấu hình C . 122
    Hình 4.36. Cấu hình D 122
    Hình 4.37. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT1 theo các cấu hình
    khác nhau . 126
    Hình 4.38. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT2 theo các cấu hình
    khác nhau . 126
    Hình 4.39. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT3 theo các cấu hình
    khác nhau . 126
    Hình 4.40. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT4 theo các cấu hình
    khác nhau . 127
    Hình 4.41. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT5 theo các cấu hình
    khác nhau . 127
    Hình 4.42. So sánh biên độ QĐA phía cao áp của MBA WT1 đến WT5 khi sét đánh vào các
    WT này, dòng sét 30kA (1,2/50às) theo các cấu hình khác nhau . 128
    Hình 4.43. So sánh biên độ QĐA phía hạ áp của MBA WT1 đến WT5 khi sét đánh vào các
    WT này, dòng sét 30kA (1,2/50às) theo các cấu hình khác nhau . 128
    Hình 4.44. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào đường dây 22kV kết nối
    WF với lưới hệ thống theo các cấu hình khác nhau . 130
    Hình 4.45. QĐA phía cao áp và phía hạ áp của MBA WT1 đến WT5 khi sét đánh vào đường
    dây 22kV kết nối WF với lưới hệ thống theo các cấu hình khác nhau . 131

    xi

    DANH MỤC BẢNG BIỂU
    Bảng Tiềm năng khai thác năng lượng gió tại 4 quốc gia Đông Nam Á [85] . 11
    Bảng .2. Đường dẫn sét của WT theo các phương án bố trí thu sét trên cánh [43] . 23
    Bảng 1.3. Quy định tiết diện tối thiểu của đầu thu và đường dẫn trong cánh WT [43] 23
    Bảng .4. Định nghĩa các vùng bảo vệ chống sét (LPZs) của WT [43] 23
    Bảng .5. Xác suất xuất hiện biên độ dòng điện sét trong phóng điện hướng xuống [43] . 29
    Bảng .6. Xác suất sét đánh vào các điểm đã đánh dấu của WT 31
    Bảng 2.1. Hệ số A, b theo đề xuất của các tác giả khác nhau [14] . 43
    Bảng 2.2. Khu vực, số lượng và công suất các dự án điện gió đăng ký tại Việt Nam [9] . 51
    Bảng 2.3. WT có công suất và kích thước khác nhau [40] 53
    Bảng 2.4. Số lần sét đánh trực tiếp vào WT theo sự gia tăng kích thước các WT (so với V29)
    54
    Bảng 2.5. Số lần sét đánh trực tiếp WT điển hình tại các dự án điện gió đăng ký ở Việt Nam
    55
    Bảng 2.6. Năm mốc mật độ sét tiêu biểu tại khu vực các dự án điện gió đăng ký 56
    Bảng 2.7. Số lần sét đánh WT có kích thước khác nhau theo mật độ sét tiêu biểu tại khu vực
    các dự án điện gió đăng ký 57
    Bảng 2.8. So sánh số lần sét đánh trực tiếp vào WT giữa phương pháp EGM và IEC . 60
    Bảng 3.1. Các thông số trên mỗi đoạn trong mô hình mạch hình 3.3 . 66
    Bảng 3.2. Đặc điểm và thông số các phần tử cơ bản của WT loại 1,5MW điển hình Việt Nam
    72
    Bảng 3.3. Kết quả lựa chọn và tính toán thông số các mô hình phần tử - thiết bị liên quan
    cho nghiên cứu QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT . 73
    Bảng 3.4. Kết quả so sánh điện thế lớn nhất tại hai đầu các đường cáp 80
    khi không lắp đặt và lắp đặt CSV . 80
    Bảng 3.5. So sánh biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện đầu các đường cáp phía
    đỉnh và chân cột trụ 83
    Bảng 4 Trị số điện dung ký sinh điển hình của MBA theo dung lượng [28] . 96
    Bảng 4.2. Lựa chọn mô hình và kết quả tính toán các thông số mô hình các phần tử 101
    Bảng 4.3. Thông số mô hình cáp hạ áp 0,69kV trong ATP/EMTP 102 xii

    Bảng 4.4. Thông số mô hình cáp ngầm trung áp 22kV trong ATP/EMTP 102
    Bảng 4.5. Thông số mô hình đường dây không trung áp 22kV trong ATP/EMTP 102
    Bảng 4 So sánh QĐA truyền vào phía cao áp và hạ áp của MBA WT1 theo biện pháp (i) và
    (ii) so với khi đường dây không treo DCS (0) 119
    Bảng 4 QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình A 123
    Bảng 4 QĐA lớn nhất phía hạ áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình A . 124
    Bảng 4 QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình B 124
    Bảng 4. 0. QĐA lớn nhất phía hạ áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình B . 124
    Bảng 4. . QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình C . 124
    Bảng 4. 2. QĐA lớn nhất phía hạ áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình C . 125
    Bảng 4. 3. QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình D . 125
    Bảng 4. 4. QĐA lớn nhất phía hạ áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình D . 125
    Bảng 4. 5. QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh đường dây trên không 22kV kết
    nối WF với lưới hệ thống theo các cấu hình 129
    Bảng 4. . QĐA lớn nhất phía hạ áp các MBA khi sét đánh đường dây trên không 22kV kết
    nối WF với lưới hệ thống theo các cấu hình 129
    xiii

    DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
    Chữ viết tắt Nguyên nghĩa
    ATP/EMTP
    Phần mềm mô phỏng quá trình quá độ điện từ (Alternative Transients
    Program / Electromagnetic Transients Program)
    CSV Chống sét van
    BIL Mức điện áp xung (Basic Impulse Level)
    DFIG
    Máy phát không đồng bộ rotor dây quấn dạng nguồn kép (Double Fed
    Induction Generator)
    DCS Dây chống sét
    EGM Mô hình điện hình học (Electro-Geometrical Method)
    HAWT Tua bin gió kiểu trục ngang (Horizontal Axis Wind Turbines)
    HTĐ Hệ thống điện
    HTĐ&ĐK Hệ thống điện và điều khiển
    IEC Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (International Electrotechnical Commission)
    IEEE
    Viện các kỹ sư điện và điện tử quốc tế (Institute of Electrical and
    Electronics Engineers)
    QĐA Quá điện áp sét (Lightning Overvoltage)
    MBA Máy biến áp
    MPĐ Máy phát điện
    PMSG
    Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet
    Synchoronous Generator)
    SCIG
    Máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc (Squirrel Cage Induction
    Generator)
    TĐ Tủ điện
    TĐK Tủ điều khiển
    TBĐ Thiết bị điện
    TBĐK Thiết bị điều khiển
    VAWT Tua bin gió kiểu trục đứng (Vertical Axis Wind Turbines)
    WF Trang trại gió (Wind Farm)
    WRIG
    Máy phát điện không đồng bộ rotor dây quấn (Wound Rotor Induction
    Generator)
    WRSG
    Máy phát điện đồng bộ rotor dây quấn (Wound Rotor Synchoronous
    Generator)
    WT Tua bin gió (Wind Turbine) 1

    Mở đầu
    1. Tính cấp thiết của đề tài
    Phát triển các nguồn năng lượng tái tạo như mặt trời, gió, sinh khối, sóng biển,
    thủy triều, thủy điện nhỏ, địa nhiệt là một xu hướng của các quốc gia trên thế giới. Bởi
    lẽ việc phát các nguồn năng lượng này sẽ giúp các quốc gia đa dạng hóa các nguồn
    năng lượng, phân tán rủi ro, đảm bảo an ninh năng lượng, tiết kiệm được nguồn năng
    lượng hóa thạch và giảm thiểu sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính.
    Trong các nguồn năng lượng tái tạo thì năng lượng gió được đánh giá là nguồn
    triển vọng nhất vì giầu tiềm năng, dễ khai thác trên quy mô lớn, thân thiện với môi
    trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội. Do đó nguồn năng lượng này đã, đang
    và sẽ được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm phát triển, trong đó có Việt Nam.
    Tuy vậy, việc sử dụng các tua bin gió (Wind Turbine - WT) để phát điện cũng có
    một số bất lợi trên phương diện bảo vệ chống sét:
    - WT là công trình cao (trung bình trên 100m), thường được lắp đặt ở địa hình trống
    trải nên chúng rất dễ bị sét đánh.
    - Đầu thu sét lắp đặt trên cánh luôn chuyển động trong quá trình WT vận hành.
    - Khi sét đánh vào WT, trên đường dẫn dòng điện sét qua cột trụ xuống đất có thể gây
    quá điện áp (QĐA) sét cảm ứng nguy hiểm cho các bộ phận bên trong của WT.
    - Thường các WT được kết nối với nhau tạo thành một trang trại gió (Wind Farm -
    WF) cấp điện lên lưới hệ thống (hoặc cấp điện cho phụ tải địa phương) qua đường
    dây trung áp trên không. Do đó khi sét đánh vào WT bất kỳ trong WF hoặc đánh vào
    đường dây trung áp trên không kết nối WF với lưới có thể xuất hiện QĐA sét nguy
    hiểm lan truyền trong lưới điện WF.
    Thực tế vận hành điện gió tại nhiều quốc gia trên thế giới cho thấy, hàng năm
    có rất nhiều WT phải chịu ảnh hưởng của QĐA do sét đánh trực tiếp hoặc sét cảm
    ứng và lan truyền gây ra những sự cố nghiêm trọng, thiệt hại lớn về kinh tế và ảnh
    hưởng không nhỏ đến độ tin cậy hệ thống. Vì thế vấn đề nghiên cứu bảo vệ chống
    sét cho các WT gió đã được nhiều tổ chức và cá nhân quốc tế quan tâm trong những
    năm gần đây. Tuy nhiên đây là vấn đề phức tạp, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như
    mật độ sét, thông số dòng điện sét, vị trí sét đánh, địa hình lắp đặt - vận hành WT,
    đặc điểm của WT, phương thức kết nối các WT, đặc điểm của lưới điện, phương 2

    thức nối đất, phương pháp mô hình các phần tử, phương pháp tính toán mô phỏng
    quá trình quá độ điện từ. Do đó vấn đề này vẫn cần được tiếp tục quan tâm nghiên
    cứu, đánh giá để từ đó đưa ra khuyến cáo các biện pháp phối hợp cách điện hợp lý
    nhằm góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn cho các phần tử, thiết bị trong hệ
    thống điện gió.
    Với các lý do trên đây, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu quá điện áp sét và
    bảo vệ chống sét cho tua bin gió có kết nối lưới điện”. Đây là đề tài có ý nghĩa
    khoa học và thực tiễn cao, đặc biệt đối với Việt Nam - quốc gia giàu tiềm năng điện
    gió nhất khu vực Đông Nam Á và đang có nhiều chính sách thúc đẩy sự phát triển
    của hệ thống điện này, trong khi chưa có nghiên cứu nào đáng kể được công bố liên
    quan đến vấn đề bảo vệ chống sét cho các WT. Luận án thực hiện thành công sẽ góp
    phần đáp ứng nhu cầu làm chủ các kỹ thuật chống sét cho các WT và WF cũng như
    việc đào tạo đội ngũ chuyên gia trong lĩnh vực này tại Việt Nam.
    2. Mục đích nghiên cứu của luận án
    - Tìm hiểu các đặc trưng cơ bản của chống sét cho các WT và các phương pháp tính
    toán chống sét cho WF kết nối với lưới điện.
    - Đề xuất phương pháp xác định số lần sét đánh trực tiếp vào WT. Ứng dụng phương
    pháp đề xuất xác định số lần sét đánh trực tiếp WT có công suất (ứng với kích
    thước) khác nhau trong điều kiện mật độ sét Việt Nam.
    - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến: QĐA sét trong hệ thống
    điện và điều khiển (HTĐ&ĐK) của WT, QĐA sét lan truyền trong lưới điện WF.
    Qua đó khuyến cáo các biện pháp phối hợp cách điện phù hợp, góp phần nâng cao
    độ tin cậy và an toàn cho các phần tử, thiết bị trong các dự án điện gió, đặc biệt đối
    với các dự án điện gió đã, đang và sẽ được lắp đặt tại Việt Nam.
    3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    - Đối tượng nghiên cứu: là các WT công suất lớn kiểu trục ngang (Horizontal axis
    wind turbines - HAWT) kết nối trong lưới điện WF điển hình của Việt Nam.
    - Phạm vi nghiên cứu: Luận án tập trung đánh giá, đề xuất phương pháp xác định số
    lần sét đánh trực tiếp vào WT; nghiên cứu QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT
    và nghiên cứu QĐA sét lan truyền trong WF có kết nối lưới điện. 3

    4. Phương pháp nghiên cứu
    - Sử dụng phương pháp mô hình điện hình học (EGM) trong việc xác định số lần sét
    đánh trực tiếp WT phù hợp với đặc điểm công trình động.
    - Sử dụng phương pháp giải bài toán truyền sóng có trong phần mềm mô phỏng quá
    trình quá độ điện từ ATP/EMTP để tính toán, phân tích QĐA sét cảm ứng và lan
    truyền.
    - Áp dụng các tiêu chuẩn, khuyến cáo hiện hành của các tổ chức quốc tế như IEEE,
    IEC để phân tích, đánh giá QĐA sét đối với WT và lưới điện WF.
    5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
    5.1. Ý nghĩa khoa học
    - Ứng dụng mô hình điện hình học (EGM) trong tính toán xác định số lần sét đánh
    trực tiếp vào WT phù hợp với đặc điểm công trình động (đầu thu sét gắn trên cánh
    luôn chuyển động khi làm việc).
    - Tổng hợp, đánh giá, đề xuất sử dụng mô hình các phần tử liên quan cho nghiên cứu
    quá trình quá độ điện từ đối với WT và lưới điện WF.
    - Luận án cũng xây dựng được thuật toán tính toán số lần sét đánh trực tiếp vào WT
    theo phương pháp đề xuất và thuật toán xác định khoảng cách an toàn lắp đặt các
    đường cáp so với cột trụ để giảm QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT.
    5.2. Ý nghĩa khoa học thực tiễn
    - Kết quả tính toán số lần sét đánh trực tiếp vào WT - kích thước khác nhau tại các dự
    án điện gió đã được đăng ký trên lãnh thổ Việt Nam có mật độ sét khác nhau trong
    luận án có thể dùng làm tài liệu tra cứu, tham khảo cho các chủ đầu tư cũng như các
    nhà tư vấn, thiết kế, xây dựng các dự án điện gió ở Việt Nam.
    - Việc tổng hợp, đánh giá các nghiên cứu, mô hình các phần tử cho nghiên cứu quá
    trình quá độ điện từ và phương pháp phân tích đánh giá QĐA sét đối với WT (WF)
    trong luận án có thể được sử dụng để đào tạo đội ngũ chuyên gia trong lĩnh vực bảo vệ
    chống sét cho các WT (WF) tại Việt Nam.
    - Nghiên cứu xem xét đầy đủ các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến QĐA sét đối với hệ
    thống điện gió trong luận án là các gợi ý kỹ thuật quan trọng nhằm hạn chế QĐA sét
    góp phần nâng cao độ tin cậy, an toàn và giảm thiểu thiệt hại về kinh kế trong quá
    trình vận hành hệ thống điện gió của Việt Nam. 4

    6. Những đóng góp của luận án
    - Tổng hợp, đánh giá các nghiên cứu liên quan quá điện áp sét và bảo vệ chống quá
    điện áp sét cho tua bin gió có kết nối với lưới điện
    - Áp dụng mô hình điện hình học trong tính toán số lần sét đánh vào tua bin gió trong
    điều kiện Việt Nam. Xây dựng các đường đặc tính xác định số lần sét đánh đối với các
    tua bin gió điển hình lắp đặt trong điều kiện Việt Nam. Kết quả tính toán có thể được
    sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án điện gió tương lai tại Việt Nam.
    - Nghiên cứu quá điện áp cảm ứng do sét đến các thiết bị điện và điều khiển lắp đặt
    trong tua bin gió điển hình sử dụng trong điều kiện Việt Nam. Ảnh hưởng của thông
    số dòng sét, khoảng cách giữa các phần tử, điện trở tiếp địa, thiết bị bảo vệ và hiệu
    ứng tích hợp của các thông số này đến trị số quá điện áp cảm ứng được phân tích và
    tính toán nhằm đề xuất một cấu hình tốt nhất để giảm thiểu ảnh hưởng của quá điện áp
    cảm ứng đến các thiết bị điện và điều khiển của tua bin gió.
    - Nghiên cứu quá điện áp sét lan truyền trong trang trại điện gió kết nối với lưới điện.
    Tính toán và phân tích những thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá điện áp sét lan
    truyền trong trang trại điện gió như dòng điện sét, vị trí sét đánh, cấu hình trang trại
    điện gió, phương thức nối đất, các phần tử bảo vệ chống sét. Đề xuất các phương thức
    kết nối tua bin gió, phương thức nối đất, cách thức sử dụng các thiết bị bảo vệ chống
    sét nhằm hạn chế quá điện áp sét lan truyền trong trang trại điện gió có kết nối lưới.
    7. Cấu trúc của luận án
    Luận án sẽ được trình bày theo cấu trúc sau:
    - Phần mở đầu trình bày tính cấp thiết của đề tài, mục đích đối tượng và phạm vi
    nghiên cứu của luận án.
    - Phần nội dung bao gồm 4 chương:
    Chương . Tổng quan
    Trình bày những vấn đề chung nhất về công nghệ điện gió, tình hình phát triển
    điện gió trên thế giới cũng như Việt Nam và tổng hợp, đánh giá các nghiên cứu đã
    công bố liên quan đến vấn đề quá điện áp và bảo vệ chống sét cho các WT và WF để
    từ đó lựa chọn hướng nghiên cứu phát triển luận án.
    Chương 2. Xác định số lần sét đánh trực tiếp vào tua bin gió
    Trên cơ sở các nghiên cứu đã công bố liên quan và lý thuyết phương pháp mô
    hình điện hình học (Electro-Geometrical Method - EGM), tác giả đề xuất phương pháp xác định số lần sét đánh trực tiếp trung bình hàng năm cho các WT trong điều
    kiện Việt Nam xét đến đặc thù đầu thu sét gắn trên cánh và địa hình lắp đặt WT.
    Chương 3. Phân tích quá điện áp cảm ứng do sét trong hệ thống điện và điều khiển
    của tua bin gió
    Trình bày nguyên nhân phát sinh QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT;
    lựa chọn mô hình và phương pháp xác định thông số mô hình các phần tử liên quan
    cho nghiên cứu QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT. Mô hình và phương pháp
    xác định thông số mô hình các phần tử được ứng dụng tính toán cho loại WT điển
    hình Việt Nam. Bằng việc sử dụng phần mềm phân tích quá độ điện từ ATP/EMTP
    (Alternative Transients Program/Electromagnetic Transients Program), tác giả tiến
    hành mô phỏng, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến QĐA sét cảm ứng trong
    HTĐ&ĐK của WT điển hình Việt Nam như thông số dòng điện sét, điện trở nối đất,
    khoảng cách lắp đặt đường cáp điện và cáp điều khiển so với cột trụ. Trên cơ sở đó,
    tác giả đưa ra các khuyến cáo các biện pháp phối hợp bảo vệ chống sét thích hợp cho
    các phần tử trong HTĐ&ĐK của WT.
    Chương 4. Phân tích quá điện áp sét lan truyền trong lưới điện trang trại gió
    Trình bày các nguyên nhân phát sinh QĐA sét lan truyền trong lưới điện WF; lựa
    chọn mô hình và phương pháp xác định các thông số mô hình của các phần tử liên
    quan cho nghiên cứu phân tích QĐA sét lan truyền trong lưới điện WF. Mô hình và
    phương pháp xác định thông số mô hình các phần tử được ứng dụng tính toán cho WF
    điển hình Việt Nam. Tiếp đó, tác giả xem xét các yếu tố khác nhau đến QĐA sét lan
    truyền trong lưới điện WF như thông số dòng điện sét, hệ thống nối đất, vị trí sét đánh
    vào các WT khác nhau trong WF, vị trí sét đánh đường dây trên không trung áp nối
    WF với lưới điện hệ thống (hoặc cấp điện cho phụ tải địa phương) và cấu hình kết nối
    các WT khác nhau bằng phần mềm ATP/EMTP. Trên cơ sở đó, tác giả khuyến cáo
    các biện pháp phối hợp bảo vệ để hạn chế sự nguy hiểm của QĐA sét trong lưới điện
    WF.
    Cuối cùng là phần kết luận và kiến nghị của luận án.

    Xem Thêm: Nghiên cứu quá điện áp sét và bảo vệ chống sét cho tua bin gió có kết nối lưới điện
    Nội dung trên chỉ thể hiện một phần hoặc nhiều phần trích dẫn. Để có thể xem đầy đủ, chi tiết và đúng định dạng tài liệu, bạn vui lòng tải tài liệu. Hy vọng tài liệu Nghiên cứu quá điện áp sét và bảo vệ chống sét cho tua bin gió có kết nối lưới điện sẽ giúp ích cho bạn.
    #1
  7. Đang tải dữ liệu...

    Chia sẻ link hay nhận ngay tiền thưởng
    Vui lòng Tải xuống để xem tài liệu đầy đủ.

    Gửi bình luận

    ♥ Tải tài liệu

social Thư Viện Tài Liệu

Từ khóa được tìm kiếm

Nobody landed on this page from a search engine, yet!

Quyền viết bài

  • Bạn Không thể gửi Chủ đề mới
  • Bạn Không thể Gửi trả lời
  • Bạn Không thể Gửi file đính kèm
  • Bạn Không thể Sửa bài viết của mình
  •  
DMCA.com Protection Status