Những vai trò của rơ-le tự đóng lại trong đường dây truyền tải trên không là gì

1. Giới thiệu về Dây dẫn Trên không và Reclosers ở Việt Nam

Lĩnh vực phân phối điện của Việt Nam chủ yếu dựa trên dây dẫn trên không, đặc biệt là ở mức điện áp 20kV, phục vụ cả trung tâm đô thị và vùng nông thôn. Đến năm 2024, khoảng 65% mạng lưới phân phối 20kV của Việt Nam dựa trên cơ sở hạ tầng trên không, khiến nó dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như sét, bão và sự can thiệp của thực vật. Trong bối cảnh này, reclosers đã trở thành các thành phần quan trọng để duy trì sự ổn định của lưới điện. Tuân thủ các tiêu chuẩn như IEC 62271-111, các thiết bị này được điều chỉnh cụ thể để giải quyết các thách thức độc đáo của mạng lưới dây dẫn trên không của Việt Nam, đảm bảo thời gian ngắt kết nối tối thiểu và quản lý lỗi hiệu quả.

2. Chức năng Cơ bản của Reclosers trong Dây dẫn Trên không
2.1 Quản lý Lỗi Tạm thời

Dây dẫn trên không ở Việt Nam thường gặp lỗi tạm thời, chẳng hạn do sét đánh (chiếm khoảng 30% tổng số lỗi ở các khu vực ven biển) hoặc tiếp xúc tạm thời giữa dây dẫn và cây cối. Reclosers được lắp đặt trên dây dẫn trên không 20kV phát hiện các lỗi này và ngắt dòng điện trong vòng vài mili giây. Ví dụ, một recloser trong mạng lưới dây dẫn trên không 20kV ở Nha Trang có thể loại bỏ lỗi do sét bằng cách ngắt và sau đó đóng lại sau 1 giây. Nếu lỗi là tạm thời, điện sẽ được khôi phục ngay lập tức; nếu lỗi vĩnh viễn, recloser sẽ tiếp tục theo trình tự đóng lại đã được cài đặt.

2.2 Cách ly Lỗi Vĩnh viễn

Trong trường hợp lỗi vĩnh viễn - như hỏng dây dẫn do mảnh vỡ từ bão hoặc va chạm với xe cộ - reclosers sẽ thực hiện nhiều lần đóng lại (thường là 3-4 lần) trước khi khóa. Cơ chế này ngăn chặn việc cung cấp điện liên tục cho các đoạn lỗi trong khi cho phép các đoạn không lỗi vẫn được cung cấp điện. Trong các đường dây trên không đô thị ở Hà Nội, một recloser được cấu hình để đóng lại 3 lần có thể cách ly lỗi vĩnh viễn trên một nhánh, đảm bảo chỉ phần phụ bị ảnh hưởng bị ngắt nguồn thay vì toàn bộ đường dây.

2.3 Phối hợp với Thiết bị Phân phối

Reclosers trong hệ thống dây dẫn trên không 20kV của Việt Nam phối hợp với các sectionalizers và cầu chì để đạt được bảo vệ chọn lọc. Ví dụ, một recloser được lắp đặt phía thượng nguồn của các sectionalizers trên một đường dây trên không ở Đà Nẵng sẽ ngắt đầu tiên khi có lỗi, cho phép các sectionalizers phía hạ nguồn ghi nhận dòng lỗi. Nếu lần đóng lại của recloser thất bại, sectionalizer gần nhất với lỗi sẽ cách ly nó, giảm thiểu phạm vi mất điện.

3. Đặc tính Kỹ thuật của Reclosers cho Dây dẫn Trên không
3.1 Thiết kế Điện cho Mạng lưới 20kV Trên không

• Điện áp và dòng điện định mức: Reclosers trên dây dẫn trên không 20kV ở Việt Nam thường có điện áp định mức là 24kV và dòng điện liên tục định mức là 600-1200A, phù hợp với sự tăng trưởng tải ở cả khu vực đô thị và nông thôn.

• Hệ số công suất đồng bộ (Psyn): Được thiết kế để duy trì sự ổn định của hệ thống, các reclosers này đảm bảo giá trị Psyn ngăn chặn mất đồng bộ trong quá trình khôi phục lỗi, ngay cả trên các đường dây dài (ví dụ, đường dây nông thôn 50 km ở tỉnh Nghệ An).

3.2 Khả năng Thích ứng với Môi trường với Đánh giá IP67

Khí hậu nhiệt đới của Việt Nam - đặc trưng bởi độ ẩm cao (80-95% quanh năm), lượng mưa lớn (lên đến 3.000 mm/năm ở các khu vực phía Nam) và bão - đòi hỏi sự bảo vệ mạnh mẽ. Reclosers có đánh giá IP67:

• Chống bụi xâm nhập, quan trọng cho các đường dây trên không đi qua các khu vực nông nghiệp.

• Chịu được ngập nước ở độ sâu 1 mét trong 30 phút, cần thiết cho thiết bị trên đường dây ở các khu vực dễ bị ngập lụt như Đồng bằng Sông Cửu Long.

• Có vỏ chống ăn mòn (ví dụ, thép không gỉ hoặc nhôm phủ bột) để chống lại hơi muối ở các tỉnh ven biển như Quảng Ninh.

3.3 Tuân thủ Tiêu chuẩn IEC 62271-111

Mạng lưới quốc gia của Việt Nam yêu cầu tuân thủ tiêu chuẩn IEC 62271-111 cho reclosers trên dây dẫn trên không 20kV, đảm bảo:

• Kiểm tra đồng đều về khả năng chịu điện, khả năng cắt dòng ngắn mạch và độ bền cơ học.

• Tương thích giữa các reclosers của các nhà sản xuất khác nhau, quan trọng cho các dự án mở rộng lưới điện ở TP.HCM và Hà Nội.

• Khả năng ghi lỗi chuẩn hóa, cho phép các nhà vận hành lưới điện phân tích mô hình lỗi (ví dụ, sét đánh theo mùa ở miền Trung Việt Nam).

4. Các Loại Reclosers và Ứng dụng trên Dây dẫn Trên không ở Việt Nam
4.1 Reclosers Vacuum: Lựa chọn Chủ đạo

• Ưu điểm: Thời gian sử dụng lâu (20-30 năm), bảo dưỡng ít, và hiệu quả dập hồ quang cao, làm cho chúng lý tưởng cho các đường dây trên không ở vùng nông thôn xa xôi như Kon Tum.

• Nghiên cứu điển hình: Ở tỉnh Phú Yên, reclosers vacuum trên đường dây trên không 20kV đã giảm 70% số lần bảo dưỡng hàng năm so với các cầu chì truyền thống, giảm chi phí vận hành cho EVN (Điện lực Việt Nam).

4.2 Reclosers SF6: Ứng dụng Đặc biệt trong Thành phố

• Các trường hợp sử dụng: Thiết kế nhỏ gọn phù hợp với các đường dây trên không đô thị có không gian hạn chế (ví dụ, Khu phố cổ Hà Nội). Reclosers SF6 có thể được lắp đặt trên các cột hẹp mà không làm giảm hiệu suất.

• Xem xét môi trường: Mặc dù SF6 có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu cao, nhưng các khu vực đô thị của Việt Nam ưu tiên hiệu quả không gian, với các quy định nghiêm ngặt đối với recloser để giảm thiểu khí thải trong quá trình bảo dưỡng.

5. Tác động đến Độ tin cậy và Hiện đại hóa Mạng lưới
5.1 Cải thiện Chỉ số SAIDI và SAIFI

Sự kết hợp của reclosers vào dây dẫn trên không 20kV đã cải thiện đáng kể độ tin cậy của hệ thống điện Việt Nam:

• SAIDI (Chỉ số Thời gian Ngắt kết nối Trung bình): Giảm từ 18 giờ/năm vào năm 2015 xuống còn 8,5 giờ/năm vào năm 2024 cho các khu vực được cung cấp điện qua đường dây trên không, nhờ reclosers loại bỏ lỗi tạm thời mà không cần can thiệp thủ công.

• SAIFI (Chỉ số Tần suất Ngắt kết nối Trung bình): Giảm từ 12 lần/ngăn xuống còn 5,2 lần/ngăn ở các khu vực như Thanh Hóa, nơi reclosers có đánh giá IP67 trên đường dây trên không giảm thiểu lỗi do thời tiết.

5.2 Hỗ trợ các Sáng kiến Mạng lưới Thông minh

Reclosers hiện đại trong mạng lưới trên không của Việt Nam được trang bị:

• Khả năng giao tiếp từ xa: RS485 hoặc modem LTE cho tích hợp SCADA, cho phép theo dõi trực tiếp các đường dây trên không 20kV trong các dự án thí điểm mạng lưới thông minh ở TP.HCM.

• Ghi dữ liệu: Độ lớn dòng lỗi, thời gian và thời gian đóng lại, giúp EVN tối ưu hóa các cài đặt bảo vệ cho các đường dây trên không ở các vùng khí hậu khác nhau.

6. Thách thức và Xu hướng Tương lai
6.1 Xung đột Quản lý Thực vật

Dây dẫn trên không ở vùng nông thôn Việt Nam thường đi qua các khu vực rừng, nơi sự phát triển của cây cối có thể gây ra các lỗi lặp lại. Reclosers một mình không thể giải quyết nguyên nhân gốc rễ, đòi hỏi phải có sự quản lý thực vật phối hợp. Năm 2023, EVN đã thử nghiệm hệ thống "recloser thông minh - giám sát thực vật" ở tỉnh Lâm Đồng, kết hợp dữ liệu lỗi của recloser với lịch cắt tỉa cây bằng drone.

6.2 Thích nghi với Biến đổi Khí hậu

Với cường độ bão tăng, reclosers trên đường dây trên không ở ven biển cần có độ bền cao hơn. Việt Nam đang nghiên cứu reclosers có khả năng chịu tác động cao hơn (ví dụ, vỏ IK10) và nguồn điện dự phòng (điện mặt trời) cho các đường dây trên không ở các khu vực hay bị bão như Quảng Bình.

6.3 Chuẩn hóa và Sản xuất Địa phương

Để giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu, Bộ Công Thương Việt Nam đang khuyến khích sản xuất địa phương các reclosers tuân thủ tiêu chuẩn IEC 62271-111. Một liên doanh năm 2024 giữa EVN và một nhà sản xuất Hàn Quốc nhằm sản xuất 10.000 đơn vị/năm các reclosers 20kV cho đường dây trên không, mục tiêu giảm 60% chi phí so với các mẫu nhập khẩu.

7. Kết luận

Trong mạng lưới dây dẫn trên không 20kV của Việt Nam, reclosers đóng vai trò là xương sống của việc phân phối điện tin cậy, cân nhắc giữa hiệu quả kỹ thuật và khả năng chịu đựng môi trường. Từ các thiết bị có đánh giá IP67 chịu được bão nhiệt đới đến các mẫu tuân thủ IEC 62271-111 cho phép tương thích lưới điện, các thiết bị này đã biến đổi quản lý lỗi trong các hệ thống trên không. Khi Việt Nam tiến tới mạng lưới thông minh, reclosers sẽ tiếp tục phát triển - tích hợp các cảm biến tiên tiến, dự đoán lỗi dựa trên AI và tương thích năng lượng tái tạo - để đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế đang phát triển và dân số đô thị hóa nhanh chóng. Vai trò của chúng trong các đường dây trên không vẫn không thể thiếu để đảm bảo rằng điện được cung cấp đến mọi góc của Việt Nam, từ các thành phố sôi động đến những làng quê hẻo lánh nhất.