Đăng ký thành viên

Nguyên nhân của sự cố lưới điện gây mất điện

Sự mất cân bằng ngày càng tăng giữa phát điện và tiêu thụ điện dẫn đến sự cố liên tiếp gây ra tình trạng mất điện trên diện rộng trong cả nước (Ảnh st)

Sự cố lưới điện xảy ra ở Bangladesh vào ngày 1/11/2014 là sự cố mất điện tồi tệ nhất mà đất nước này từng trải qua. Các phương tiện truyền thông đã đưa ra nhiều quan điểm và ý kiến ​​khác nhau làm dấy lên suy đoán về nguyên nhân. Bài viết này sẽ cố gắng mô tả ngắn gọn về hệ thống lưới điện, nguyên lý hoạt động của nó, các biện pháp phòng ngừa an toàn và lý do hợp lý của sự cố mất điện.

Hệ thống lưới điện

Hệ thống lưới điện bao gồm phát điện, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện. Xương sống của lưới điện là các đường dây truyền tải điện cao áp trên cao chạy xuyên đất nước đến các vùng sâu, vùng xa. Nguồn điện điện áp 11kV do các máy phát điện trong các nhà máy điện phát ra được đưa qua máy biến áp tăng áp lên lưới điện truyền tải 230/132kV đến các trạm biến áp cách xa các trung tâm chỉ huy. Việc phân phối điện được thực hiện thông qua các xuất tuyến từ các trạm biến áp này sau khi điện áp đường dây được hạ trở lại 11kV bằng máy biến áp hạ áp. Đường dây phân phối trung áp được xây dựng tại các nơi khác nhau trên địa bàn đến các máy biến áp hạ áp, trong cơ ngơi của khách hàng hoặc tại các cột phân phối, nơi điện áp đường dây được hạ thấp hơn nữa đến 440/220V, phù hợp với thông số danh định của thiết bị điện. Từ các máy biến áp hiện trường này, các kết nối dịch vụ hạ áp được cung cấp cho các khách hàng sinh hoạt và thương mại.

Trong hệ thống lưới điện hiện có của Bangladesh, mạng lưới đường dây truyền tải cao áp gồm 3.045km đường dây 230kV và 6.210km đường dây 132kV. Có 1 trạm biến áp 400kV, 18 trạm biến áp 230/132kV và 88 trạm biến áp 132/33kV. 

Trung tâm điều độ phụ tải trung tâm theo dõi và điều khiển toàn bộ hệ thống lưới điện từ các trạm làm việc trong phòng điều khiển. Trung tâm này điều phối việc phát điện và phân phối để đảm bảo cấp điện chất lượng một cách ổn định.

Phát điện trong các nhà máy điện

Các máy phát điện trong nhà máy điện hoạt động được nhờ các động cơ sơ cấp như tuabin để tạo ra dòng điện xoay chiều (AC), thường ở điện áp 11kV và tần số 50Hz, được đưa lên lưới điện để cấp điện cho các phụ tải được kết nối của người dùng cuối. Các nhà máy điện phát ra một lượng điện năng gần bằng lượng điện năng tiêu thụ nhất tại một thời điểm nhất định vì không thể tích trữ. Dung sai của các tham số điện là ±10% điện áp và ±2% tần số.

Tổ máy phát điện được khởi động và chạy không tải trong một thời gian để khởi động và bộ điều tốc được kích hoạt để đạt tới vận tốc danh định đối với tần số 50Hz. Sau đó, bằng cách sử dụng thiết bị hòa đồng bộ, tổ máy này được đóng điện vào thanh cái (là các thanh dẫn chung, cứng, và cố định, tiết diện hình chữ nhật, nơi các cáp đến và cáp đi được kết nối thông qua máy cắt điện). Theo cách tương tự, các tổ máy khác lần lượt được đóng điện lên thanh cái để chia sẻ phụ tải, được tăng dần lên. 

Khi một số tổ máy vận hành song song, một trong số chúng sẽ hoạt động như tổ máy dẫn đầu. Máy phát điện có thể chia sẻ phụ tải ở chế độ tự động/thủ công. Cân bằng phụ tải theo cách thủ công thuận tiện hơn, đặc biệt khi một số tổ máy có công suất hạn chế.

Lý do mất điện

Sự cố lưới điện dẫn đến mất điện xảy ra chủ yếu do sự mất cân bằng lớn giữa phát điện và tiêu thụ điện trong thời gian thực. Đây là những gì đã xảy ra vào ngày 1/11/2014 khi nguồn cung cấp 344MW từ Ấn Độ đột ngột ngừng tại trạm HVDC Bheramara. Khi một lượng lớn nguồn điện đầu vào gặp sự cố, gánh nặng của phụ tải này sẽ đổ lên các tổ máy đang vận hành của các nhà máy điện. Tải trọng bổ sung đột ngột này ghìm chặt động cơ sơ cấp như một cái phanh và giảm tốc độ của nó trong giây lát. Khi tốc độ giảm xuống dưới giới hạn tần số đặt, bộ bảo vệ an toàn tần số thấp sẽ cắt tổ máy khỏi thanh cái. Hiện tượng này được gọi là tác động cắt tổ máy. Một tổ máy, khi bị tác động cắt, ngay lập tức được giải phóng khỏi phụ tải và tốc độ quay của nó có xu hướng tăng lên. Khi tốc độ vượt qua điểm đặt trên, tổ máy dừng lại do bộ phận bảo vệ an toàn vượt tốc độ. Do đó, sự mất cân bằng giữa phát điện và tiêu thụ điện ngày càng gia tăng, các máy phát điện bị tác động cắt và dừng lại nối tiếp nhau trong các nhà máy điện, dẫn đến sự cố liên tiếp gây ra tình trạng mất điện trên diện rộng trong cả nước.

Khôi phục nguồn điện

Khôi phục lại nguồn điện là một quá trình chậm chạp. Bước đầu tiên là tách các xuất tuyến trong các trạm biến áp khỏi lưới điện. Các tổ máy phát điện phải được khởi động, đưa lên tần số danh nghĩa và kết nối với thanh cái. Đóng mạch một xuất tuyến trong trạm biến áp và khi đã vào khớp tiếp tục đóng một xuất tuyến khác. Bằng cách này, các tổ máy phát điện và các xuất tuyến được đưa nối với lưới điện từng bước cho đến khi đầy tải. Quá trình khôi phục này bao gồm sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà máy điện và trung tâm điều độ phụ tải, nơi hướng dẫn toàn bộ quá trình.

Các biện pháp phòng ngừa an toàn

Các an toàn thông thường của hệ thống phân phối là quá tần, thấp tần, quá áp, thấp áp, quá dòng, ngắn mạch và chạm đất. Các điểm đặt và thời gian đặt của rơle bảo vệ phải được duy trì thống nhất. Các tủ điều khiển phải sạch bụi và có điều hòa không khí để tránh tác động sai.

Đường dây truyền tải xuyên quốc gia HVDC 400kV, 500MW áp lưng hiện đại giữa Bahrampur và Bheramara là một trải nghiệm mới đối với Bangladesh. Được biết, việc bổ sung hệ thống HVDC khiến lưới điện yếu trở nên mạnh mẽ và ổn định. Ưu điểm của công nghệ HVDC là trạm biến đổi của nó có khả năng hấp thụ các biến động và có thể ngăn chặn tình trạng mất điện trên diện rộng. Thật không may, trạm nối tiếp HVDC tại Bheramara đã không thực hiện được nhiệm vụ ngăn mất điện khi xảy ra trục trặc là một chạm chập thoáng qua, sau đó là sự cố mất điện trên toàn quốc. An toàn và chiến lược điều khiển của trạm biến đổi đòi hỏi sự quan tâm và khắc phục dựa trên phân tích tính năng.

Phát triển hệ thống lưới điện

Nhiệm vụ hàng đầu của lưới điện quốc gia là đảm bảo truyền tải và phân phối điện chất lượng với điện áp và tần số quy định. Để đảm bảo tính ổn định, hệ thống lưới điện này cần được cân bằng theo khu vực để giảm tổn thất đường dây, phải được trang bị hệ thống truyền thông và theo dõi dữ liệu thông minh, phải đảm bảo an toàn tin cậy đối với các thiết bị, và các năng lực tối ưu hóa công suất phản kháng để nâng cao hiệu suất.

Công ty Power Grid Company of Bangladesh Ltd. (PGCB) đang phụ trách việc vận hành, bảo trì và phát triển hệ thống lưới điện cao áp. Lưới điện hiện tại đã cũ, yếu và có nhiều vấn để phải cải thiện theo các khuyến nghị của các chuyên gia trước đây. PGCB cần phải tiếp tục các chương trình phát triển cơ sở hạ tầng để xây dựng mới các đường dây và trạm biến áp cao áp phục vụ các nhà máy điện mới sắp tới nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng. PGCB cũng có thể thăm dò khả năng dành chỗ cho nguồn điện cố định trong nước đóng góp vào hệ thống.

Mất điện là một sự cố hiếm khi xảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Ngay cả một lưới điện mạnh và ổn định cũng khó có thể chịu được tác động gây ra bởi sự biến mất đột ngột của một đầu vào đáng kể khỏi hệ thống. Cách tốt nhất để phòng ngừa là liên lạc suốt ngày đêm giữa phát điện và phân phối. Nhà máy điện khi đối mặt với một rắc rối có thể báo ngay cho trung tâm điều độ phụ tải để có biện pháp đề phòng trước khi quá muộn. Các trạm HVDC 1.000MW đã được lên kế hoạch, khi xây dựng xong sẽ phải học hỏi rất nhiều để ngăn chặn tình trạng mất điện trong tương lai.

Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường

Theo “dailystar’’