Luận văn chức năng và hiệu quả Điều khiển của một số thiết bị facts trong hệ thống Điện có các Đường dây siêu cao Áp

Với sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kỳ thuật điện tử công suất như thyristar công suất lớn đã tạo ra các bộ điểu chỉnh cho phép điều khiến bù công

LUAN VAN THAC SI KHOA HOC

NGÀNH: MANG VÀ HỆ THÔNG ĐIEN

CHỨC NĂNG VÀ HIỆU QUẢ DIÊU KHIỂN

CUA MỘT SÓ THIÊT BỊ FACTS TRƠNG II THÔNG ĐIỆN

CÔ CAC BUGNG DAY SIEU CAO ÁP

NGUYEN THI HOAI THU

HA NOI 2008

BO GIAO DUC VA BAO TAO

'TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA HA NOI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHỨC NĂNG VÀ HIỆU QUA DIEU KHIEN

CỦA MỘT SÓ THIẾT BỊ FACTS TRONG HỆ THÓNG

CÓ CÁC DUONG DAY SIEU CAO AP

NGÀNH: MẠNG VÀ IIỆ TIONG BIEN

MA SO:

NGUYEN THI HOAI THU

Người hướng dẫn khoa hoc: GS.TS LA VANUT

HA NOT - 2008

Tôi xin cam đoan đây là luận văn của riêng tôi Cac két qua tinh toan néu

trong luận văn là trung thực và chưa lừng được công bế Irong bất kỷ một bản

luận văn nào khác

Hà Nội, thắng 10 răm 2008

Tae giả luận văn

Nguyễn Thị Hoài Thu

TONG QUAN VE HE THONG TAI DIEN XOAY CHIEU

LINH HOAT (FACTS) Giới thiệu chung

Mối quan hệ các thông số điều khiển trên đường dây truyền tải

Định nghĩa và mê tả các thiết bị diễu khiển FACTS 1.3.1 Các thiết bị diều khiển FACT§ cơ bản

13.2 Dinh nghĩa và mô tả sơ lược các thiết bị điểu khiển

FACTS 13.2.1 liầu khiển song song (BO diéu khién ngang)

13.22 Bé diéu khién ndi tiép (B6 diéu khién doc)

13.2.3 Bộ diéu khién két hap néi tiép- song song

1.3.2.4 Các bộ điều khiển khác

Các lợi ích và ứng dụng của thiết bị điều khiến FACTS

Chỉ phí đầu tư vá hiệu qua kinh té cua thiét bi FACTS

1.5.1 Chi phí đầu tư cho các thiết bị FACL8

1.52 Những lợi ích tải chính của các thiết bị FACT8

1.5.3 Bảo dưỡng các thiết bị FACL§

1.5.4 Hoạt động của các thiết bị FACTS

Kết luận

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý vận hành

2.2.2 Các thành phần điều khiển của SVƠ

2221 Khối đo lưỡng

2.2.2.2 Khối điều chính điện áp

2.2.2.3 Khối đồng bộ hóa

2.2.2.4 Khái phái xung

2.2.3 Phân tích hiệu quả điều khiển của SVC

223.1 M6 hinh truyén tai don gidn 2 may (2 mid)

2.2.3.2 Sơ đề hình tia TCSC

2.3.1 Cấu tạo, nguyễn lý hoạt động cia TCSC

23⁄2 Mô hình phần điều khiển TS

2.3.2.1 À2 hình điều khiển ngoài của TCSƠŒ 23.2.2 Mô hình điều khiến trong của TUSC

2.3.3 Phân tích hiệu quả điều khiển của TCSC

2.3.3.1 Phân tích biệu guả diéu khiển TCSC theo tác déng

rời rạc 2.3.3.2 Hiệu quả điều khiển TCSC theo tác động liên tục

3.2.1.4 Dữ liệu nhánh không có máy biến áp 8ó

3.2.1.6 Đữ liệu các thiết bị bù fĩnh 94

3.2.1.7 Dữ liệu hiệu chỉnh trẻ kháng máy biển áp 95

3.2.1.8 Dữ liệu về các thiết bị bù có diều kiển (F“ACTS) 96

3.2.2.1 Tinh toán ché độ xác lập trước sự cố 97

3.2.2.3 Kiểm tra số liệu 109 3.2.2.4 Chạy chương trình mô phông 101

Chương 4 LÍNH TOÁN PHẦN TÍCH HIỆU QUÁ DLEU KHIỂN SVC 103

VA TCSC DOI VOI HTD 14 NUT IEEE

4.2 Cơ sử nghiên cứu phân tích hiệu quả lắp dit SVC va TCSC 104

trong sơ để HTD phúc tạp

43.1 Hiéu qua nang cao én dinh tinh cia SVC 105

43.2 Hiệu quả của TCãC nẵng cao ồn định động 111

4.3.4.1 Phân tích độ nhậy biên thiên công suất nhánh 11

4.3.2.2 Đánh giả hiệu quả TCSC nâng cao ôn định động 113

Tài liệu tham kháo

Phụ lục

xoay chiều linh hoạt

Thyristor Controlled Reactor Khang dién điều khiển bằng

STATie synchronous Compensator - Bộ bủ đồng bộ tĩnh

Static Synchronous Scrics Compensator — B6 bu ndi tiếp déng

bộ tĩnh Thyristor Controlled Series Capacitor — Tu bi doc điều khiển

bing thyristor

Unified Power Flow Controller Thiết bị điều khiến dòng công

suất hợp nhất

DANIIMUC CAC BANG BIEU

Tén bang biéu

B1.1 So sénh hiệu quả diéu khién cia m6t sé thiét bi FACTS

B1.2 Các ứng dụng trạng thái xác lập của FACTS

B1.3 Các ứng dụng trang thai động của FACTS

B1.4 Các chức năng chính, chí phí và nguyên lý vận hành của một số

thiết bị bù và thiết bị diéu khién FACTS

B2.1 Các thông số bộ điệu chính điện áp SVC điển hình

4.1 Kết quá tính toán biến thiên điện áp các nút khi chưa dit SVC

B4.2 Kết quá tính toán diện áp nút khi dặt SVC tại nút 10

B4.3 Kết quá tính toán điện áp nút khi đặt SVC tại nút 12

B44 Kết quả tính toán điện áp nút khi đặt SVC tại nút 13

4.3 Kết quả tính toán điện áp nút khi đặt SVC tại nút 14

14.6 Độ nhạy biến thiên công suất trên các nhánh theo kịch bản 1

4.7 Độ nhay biến thiên công suất trên các nhánh theo kịch bản 2

Diéu khiển dòng công suất trên đường dây truyền tải

Bộ điều khiển nối tiếp

Bộ diều khiển song song,

Bộ diễu khiển kết hợp nỗi tiếp - nổi tiếp

ộ điều khiển kết hợn nổi tiếp - song song

Cấu tạo chung của SVC

Cấu tạo của STATCOM

BESS

H1.10 TCBR

H1.11 SSSC dwa trén bd bién đỗi nguồn áp va SSSC cd nguồn dự trữ

HI.12 Cấu tạo chung của 'CSC và 'SSC

HI.13 Cấu tạo chung của TCSR và TSSR

H1.14 Cu tao chung cia UPFC

H1.15 Cau tao chumg ctia TCPST

H1.16 TCVL

II1.17 TCVR loại đựa trên đầu phân áp và loại dựa trên sự đưa thêm

HI.18 Cá

diễn áp vào đường đây

tổ ảnh hưởng dến chỉ phi dầu tư thiết bị FACTS

hang hang nam

a Cấu tạo của TÚR, b Điều khiển góc đánh lửa, c l3ạng sóng vận

hành

Biến thiên biên đô các dòng điển thành phần cơ bản qua LCR phụ

thuộc góc mở œ

Đặc tính V-I của TCR

Tiên độ các thành phần đỏng điện bậc cao của TCT so với œŒ

Dạng sóng minh họa cho phương pháp điều khiển tuần tự để giảm

song hai bang hệ thông 4 TCR

Cách sắp xếp 12 xung 2 bộ TCR và dạng sóng dòng điện

Cầu tạo TSC và dạng sóng vận hành

Dạng sóng minh họa quá trình đóng cắt không có quá trình quá độ

của TSC

Dac tinh V-I cla TSC

C4u tao SVC va dic tinh céng suất theo yêu cẦu so với công suất

đầu ra

Dac tinh V-I cla SVC

Sơ đồ điều khiến chức năng của SVC Sơ đồ khối hệ thống điêu khiển của SVCŒ

112.14 Mach đo của module diéu khién cho SVC

H2.15

H2.16

Các cách thức điều chính điện áp

Mô hình cơ bản 1 của IEEE cho hệ thống điều khiển của SVC (a)

và mô hình bộ điều chỉnh điện áp (b)

H2.17 Mô hình cơ bản 2 của IEEE cho hệ thông điều khiển của SVC {a)

33

H2.20 Hệ thống diện 2 may phat va bù công suất phần kháng ở điểm

giữa đường đây (a), sơ đồ vector điện áp tương ứng (b, đặc tính

sông suất tác dụng truyền tải-góc lệch khi không bù và khi có bù,

dic tinh công suất phản kháng tai nút bủ-góc lệch (c)

H2.21 Đã thị biến thiên giới hạn ấn dịnh điện áp khi tải và hệ số công

suất tâi thay đối, khi chưa bỏ (a) và khi có bủ (b)

H2.22 Câu tạo cơ bản của TSC

H2.23 Đặc tính điều chỉnh của TCSƠ

H2.24 So dỗ diều khiển ngoài cia TCSC

TH2.25 Cấu trúc vỏng lặp diễn khiển ổn dịnh của TC8Ơ

H2.26 So dé khối điều khiển trong của TCSC dựa trên sự ding bộ thành

phan cơ bản của dòng diện

H2.27 Sơ đỗ điều khiển trong cla ‘ICSC dua trên dự đoán thời điểm qua

giá trị 0 của điện áp tụ điện

H2.28 TCSC trong sơ đỗ hệ thống điện đơn giản

H2.29 Hiệu quả tác động đóng cắt tụ bủ dọc

H2.30 Hiệu quả tác động LCSC theo tín hiệu công suất

H2.31 Hiệu quả tác động TC theo tín hiệu dòng điện

H3.1 Xác dịnh giới hạn truyền tái

TH3.2 Xác dịnh miễn ổn dịnh của nút tải

H3.3 Sơ đồ khối các bước tính loán giãn tích lưới

113.4 Nút điển hình trong PSS/E

H3.5 Phụ tải điển hinh trong PS8/E

H3.6 Máy phát trong PSS/E

H3.7 Nhánh điển hình trong PS3/E

H3.8 MBA hai cuộn dây điển hình trong PS

H3.9 MHA ba cuộn dây trong PSS/E

114.1 Sơ đề hệ thống chudn 14 nut IEEE

114.2 Biến thiên điện áp tại một số nút theo kịch bản điển hình

(chua dat SVC)

H4.3 Bién thiên diện áp tại một số nút khi đặt 8VC tại mút 10

TH4.4 Biển thiên diện áp tại một số nút khi đặt 8VƠ tại nút 12

H4.5 Biến (hiển diện áp tại một số nút khi dặt 8VC tại nút 13

H4.6 Biển thiên điện áp tại một số nút khi đặt SVC tại nút 14

T14.7 Dao động góc lệch 2 máy phát khi sự cổ nhánh 4-2, thời gian gắt

114.11 Dao động gúo lệch, biến thiên công suất vả điện kháng TCSC khi

sự cố nhánh 3-2, thời gian cắt ngắn mach là 3Ö0ms

H4.12 3ao động góc lệch, biến thiên dòng điện và điền kháng ‘ICSC khi

CHUONG 1: TONG QUAN VE HE THONG

TAT DIEN XOAY CHIEU LINH HOAT (FACTS)

1.1 Giới thiệu chung:

Sự phát triển nhanh chóng trong nhu cầu sử dụng điện, cùng với nhu cầu

giảm chi phi năng lượng dẫn đến việc xây dựng và phát triển các nguần phat

ở x4 trung tâm phụ tải lớn, chẳng hạn như các nhả máy thủy điện xây dựng ở

nguồn nước nơi có cột áp và lưu lượng dòng chảy lớn, các nhà máy nhiệt điện

xây dựng gần nguồn nhiên liệu, các nhà máy địa nhiệt và thủy triều chỉ có thể

xây dựng ở một số địa điểm, còn nhà máy điện hạt nhân thì được xây dựng xa khu đê thị Do đó cần thiết phái xây dựng hệ thống truyền tải điện để đưa điện

từ nguồn phátL đến trung tâm phụ tải Hơn nữa, dễ tăng cường dộ tin cậy của

hệ thống, các đường dây truyền tái cần có độ dự trữ cao, có thể liện kết hệ thống điện các miễn, các khu vực với nhau

Hệ thống truyền tải điện thường là 3 pha xoay chiều, vận hành ở các cấp

điện áp khác nhau (thông thường là 230kV trở lên) Với yêu cầu ngảy cảng

tăng về công suất và khoảng cách truyền tải, các cấp điện áp truyền tải cũng ngày cảng tăng lên để gidm tốn thất won

Khả năng tải của hệ thống truyền ian

tải phụ thuộc vào các yếu tổ sau “

- Gidi han vé nhiét "

- Gidi han vẻ cách điện

¢ thiét bi dién Về cơ bản, giới hạn của công suất

đường đây truyền Lải và

truyền tải có thể giải quyết bằng việc xây dựng thêm các tuyến truyền tái mới

Tuy nhiên điểu này dẫn đến tốn kém về vốn xây dựng, thời gian thi công và

xmất quỹ đất cho các hành lang an toàn cúa tuyến đường dây Vì thể khi hệ

thống điện phát triển nhanh đỏi hói những công nghệ mới dể khai thác triệt dể

các khả năng của hệ thông điện hiện có mà không ảnh hưởng đến sự an toàn

của hệ thống Để dap ứng nhu cầu này, các nghiên cứu về thiết bị điều chỉnh linh hoạt hệ thống truyền tải điện xoay chiều FACTS (Flexible AC

Transmission Systems) da duoc tiến hanh vao cudi nim 1980 nhém giải quyết

2 vẫn đề chính là nâng cao khả năng truyền tải của các hệ thống truyền tải và

giữ công suất trong khoảng giới hạn đã định trước Với sự phát triển vượt bậc

trong lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kỳ thuật điện tử công suất như thyristar công suất lớn đã tạo ra các bộ điểu chỉnh cho phép điều khiến bù

công suất phản kháng gần như tức thời, ngăn cin dao động để Šn định điện áp

một cách nhanh chóng, Công nghệ FACTS là duy nhất có đủ khả năng điều

khiển nhanh một cách linh hoạt công suất tác đụng và phản kháng của hệ

thing điện Các thiết bị FACTS khác nhau só các thông số điều khiển khác

nhau và có các mô hình vật lý khác nhau để diều khiển công suất ĐỂ diều

khiển công suất một cách có hiệu quả trong hệ thống điện, cần xem xét đến

ở định rễ lợi ích đạt được khi áp

các yếu tổ giới hạn khả năng Iruyền Lãi và

dung các thiết bị diều khiển FACTS

1.2 Mối quan hệ các thông số điều khiển trên đường dây truyền tải

ĐỂ xem xót dến sự thay đổi của các thông số chế dộ của HTP liên quan

đên các thông số điều khiển của thiết bị EACTS, ta xem xét ví dụ một đường

đây truyền tải đơn giản trên hình 1.2

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH nganh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

“ bya Spain ie ~ ean

Hình 1.2: Điều khiển dòng công suất trên đường dây truyền tái

Hệ thông 2 máy đơn giản

b Dé thi vector khi dang dign vuông góc với điện áp đường đây

c Dé thi vector ding công suất tác đụng và phân kháng

d Đường cong công suất P với góc lệch trong các trường hợp X khác nhau,

e Điều chỉnh hiên độ điện ân làm thay đối công suất phản kháng

_ Điện áp bơm vào vuông góc với dòng điện đường dây làm thay đổi cổng suất

Nút 1 và 2 là thanh oái của cde tram biến áp lớn hoặc được nổi với các

nguễn, dễ don gián giá thiết là các nút có công suất vô củng lớn Hai nút dược

nổi với nhau thông qua một đường đây truyền tải chỉ có điện kháng X (bỏ qua

điện tro wa dung dẫn của đường dây)

E¡ và Ea là biên độ của điện áp tại các nút tương ứng vá góc lệch là 8

Tứ là véc tơ điện áp giáng én điện kháng % của đường dây

Biển độ dòng điện trên đường đây nhận được theo công thức 1— h và lệch

với Rị gúc 909

Dòng điện chạy trên đường dây có thể được điều khiến bằng việc điều

khiển Eạ hoặc X hoặc ä Nếu nóc lệch diện áp pitta hai nút nhố, đồng điện pan

như đặc trưng cho dòng công suất tác dụng Việc tăng hoặc giảm điện kháng của đường đây có hiệu quả lớn đối với việc diều khiển dòng công suất tác

dựng Bởi vậy xót vỀ chỉ phí thì điều khiển điện kháng, mã thực chất là điều

khiển dòng điện là cách điều khiển dòng công suất hiệu quả nhất Có thể sử

dụng các cuộn kháng có điểu khiển dé điều khiển công suất truyền tái va/

hoặc điều khiển góc lệch dễ nâng cao tính én dịnh của hệ thông

Hình 1.2b va 1.2c chỉ ra mỗi quan hệ theo đề thị véc tơ giữa các dòng điện

tác dụng va phan kháng cùng với mỗi liên hệ với điện áp tại hai diễm nút

Giá thiết rằng, Eạ và H; là cướng độ điện trường bên trong của 2 nguồn

quy đổi mô tả 2 hệ thống và điện kháng X bao gồm cả điện kháng bên trong

của 2 nguễn Khi đá ta có

‘Thanh phần tác dụng của dòng điện tại nút 1 là:

lại — (2s ðX⁄X Thanh phan phan khang của đỏng diễn tại nut 1 là

P, — Ey{Exsin 8YX

e suat phản kháng tại dầu nút 1 lả

Tương tự thành phần Lác dụng của dòng điện tại nút 2 là

Typ — Eysin 8YX Thành phần phản kháng của đỏng dién tai nut 2 Ta

Vì đã giả thiết rằng không có tốn thất công suất tác dựng trên đường đây

niên khi X thay đổi sẽ làm cho P, Qị và Q› thay đổi theo như (1.1), (1.2), (1.3)

Ilinh 1.2d che thấy công suất tác dụng tăng tới cực đại khi góc ö tăng tới

908 Sau đó công suất giảm tương ứng với góc B tăng và công suất giảm đến 0

khi = 1809 Nếu không điều khiển với tốc độ cao các thông, số như Tụ, lạ,

E,-F, X và 8, dường đây truyền tải chỉ có thể được sử dụng tốt với góc đưới

90°, Việc tăng và giảm X sẽ làm tăng và giảm đô cao của đặc tính công suất

tác dụng theo góc lệch õ Đối với dòng công suất truyền tải, sự thay đổi X sẽ

tương ứng với sự thay dồi góc lệch giữa điện áp hai diễm dầu và cuối của đường dãy truyền tải

Công suất (dòng điện) có thể cũng được điểu khiển bởi việc điều chỉnh

điện áp Ea hoặc E¿ như trên hình 12c Tuy nhiên với sự thay đổi của E¡ thì

hiệu điện áp Hạ-Hạ không thay đỗi nhiễu còn góc pha của nó thì thay đổi dang

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

kể Điều đó có nghĩa răng, việc thay đổi điện áp lị hoặc Tạ có ảnh hưởng

nhiều dến công suất phản kháng hơm là công suất tác dụng,

Dòng điện và cả công suất cũng có thể thay đối bởi nguồn điện áp dọc

đường dây Như trên bình 1.2f khi véc tơ điện áp bơm vào vuông góc với

động diện (má nở gần như trùng với véc tơ hiệu điện áp), nó trực tiếp ảnh

thưởng đến giá trị hiệu dụng của véc tơ đẻng điện Với góc lệch điện áp nhỏ,

nó ảnh hưởng lớn tới công suất tác dựng,

Điện áp dọc được bơm vào có thể là một véc tơ trùng về biên độ và góc

pha với điện áp đường dây (hình 1.2g) Ta có thể thấy rằng với sự thay đổi

biển độ va pac pha của nguồn diện áp nối tiếp thì cả thành phẫn tác dụng va

phan kháng của dòng điện cũng bị ảnh hưởng Phương pháp sứ dụng nguồn

4p cé (mg dung quan trọng trong các thiết bị điều khiển FACTS

Với phân tích ở trên hình 1.2 ta có thể thấy một vải điểm cơ bán của các

thông số liên quan đến khả năng điểu khiển đòng công suất

* Có thể điều khiển điên kháng đường dây X (vi du dung tu bu doc cd điều khiển bằng thyrisuor) để điều khiển dòng điện một cách hiệu quả

ø Thi góc lệch điện áp giữa hai nút không lớn (thông thường ở các đường

dây truyền tải) thì việc điều khiển điện kháng X dùng để điều khiển dòng

công suất tác dụng truyền tải trên đường dây

«Điều khiển góc lệch điện áp 8 (ví dụ thiết bị điều chính góc pha) là công cụ hữu ích dễ diều khiển dòng diện và cả đồng công suất tác dụng trong

trường hợp góc lệch điện áp giữa hai nút không lớn

* Bom nguén diện áp dọc đường dây và vuông góc với véc tơ dòng điện

có thể làm tăng hoặc giảm biên độ dòng điện Đây là một phương pháp hữu ích trong việc diều khiển dòng diện đường dây và cả công suất tác dụng khi

góc lệch điện áp không lớn

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngành Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

« Bơm nguồn diện áp đọc dường dây và cùng góc lệch với vúc lơ điện áp

mut có thé điều khiến được biên độ và góc của véc tơ dòng điện chạy trên

đường dây Điều đó cho thấy ring vide bơm một vốc tơ điện áp cùng với góc

lệch thay đổi cỏ thể dưa ra một phương phản hữu ích dễ điều khiển chính xác

công suất tác dụng và phản kháng Diều đó yêu cầu nguồn bơm câ công suất

tac dung va phan kháng,

«© Khi góc lệch điện áp không lớn, điều khiển biên độ của một trong các

điện áp nút (vi dụ thiết bị điều chỉnh diện áp diều khiển bằng thyristor) có thể

là phương pháp hiệu quả về kinh tế trong việc điều khiển đòng công suất phản

kháng qua đường dây truyền tái

« Tổ hợp điểu chỉnh điện kháng đường dây với một thiết bị điều khiến doc và diều chỉnh điện áp với một thiết bị diều chỉnh ngang cũng có thể dưa

ra một phương pháp hiệu quả để điều khiển cả dòng công suất tác dụng và

phần kháng truyện tai giữa hai hệ thống

Các kết luận quan trọng nêu trên chính là cơ sở trong việc nghiên cứu chế

tao các loại thiết bị điều khiển TACTS khác nhau Miức độ ảnh hưởng của các

thông số điều khiển đến công suất truyền tải trong HTĐ rất khác nhau Nhìn

nhận và đánh giá đúng mối lên hệ giữa chúng cho ta thấy rõ tác dụng của các

thiết bị điều khiến và ứng dụng ching trong việc nâng cao khả năng truyền lải

1.3.1 Các thiết bị điều khién FACTS co ban:

điệ thông truyền tải điện xoay chiều linh hoạt HACIS (Hliexible AC

Transmission Systems) Ia hé thdng wuyén tài dòng điện xoay chiều kết hợp với các tiết bị diện tứ công xuất hoặc các tiết bị diều khiển lĩnh khác dỄ

tăng cường khả năng điều khiển và tăng khả năng truyền tải công suất

Nói chung, cáo thiết bi điều khiển EACTS có thể chia ra làm 4 loại sau

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

- Thiết bị điều khiển dọc (nổi tiếp)

-_ Thiết bị điểu khiển ngang (song song)

- Thiết bị điều khiển kết hợp nổi tiếp-nối tiếp

- Thiết bị điều khiển kết hợp nổi tiếp-song song

s_ Thiết bị điều khiển nối tiếp (hinh 1.3): Thiết bị điều khiển nối tiếp có thể

là 1 diện kháng thay đổi được giá trị như tụ điện, kháng điện, hoặc ] nguồn

có thể thay đổi đựa trên các thiết bị điện tử công suất Về nguyên lý, tất cá các

thiết bị điều khiến nối tiếp đưa vào 1 điện áp nối tiếp với đường dây Với điều kiên là điện áp vuông pha với dòng điện, thiết bị điều khiển nói tiếp chỉ cung,

cấp hoặc tiêu thu công suất phản kháng Bắt kỳ mối quan hệ pha khác sẽ liên

quan đến điều chỉnh ông suất táo dụng

TTình 1.3: Bệ điền khiển nối tiếp

« "Thiết bị điều khiến song song (hình 1.4): Giống như trường hợp thiết bị

điều khiến đọc, thiết bị điều khiến song song có thể là 1 điện khang, 1 nguồn

có thể thay đổi giá trị hoặc sự kết hợp các thiết bị này Về nguyên lý, tất cả

các thiết bị điều khiến song song đưa thêm vào đường dây 1 nguồn dòng tại

điểm mà nó nỗi vào Giống như thiết bị điều khiển nổi tiếp, với điều kiện là

dòng điện vuông pha với điện áp phá, thiết bị điều khiển song song cũng chỉ cung cấp hoặc tiêu thụ công suất phan kháng Bất kỳ mỗi quan hệ pha khác sẽ

liên quan đến điều chỉnh sông suất Lắc dụng

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mang và Hệ thống diện 2006-2008

Hình 1.4: Bộ điểu khiển song song

© Céc thiét bj digu khién két hop ndi tiép- ndi tiép (hinh 1.5); c6 thé 1a su

kết hợp cúa các bộ điều khiển nổi tiếp riêng lẻ, được điểu khiển phối hợp

trong hệ thống nhiều đường dây truyền tải Hoặc nó cũng có thể lá một bộ

điều khiển khối, trong đó bộ điền khiển nối tiép bu ù công suất phan kháng nối

tiếp dộc lập cho mỗi dường dây nhưng cũng truyền công suất tác dụng giữa các dường dây qua dường truyền công suất Khả năng truyền công suất tác

đụng của bộ điều khiển nối tiếp-nối tiếp khối, làm cho nó có khả năng cân

bằng cả công suất phan kháng lẫn tác dựng chạy trên dường đây và do đó cực

đại hóa khả năng sử dụng của đường dây Cụm từ “kết hợp” (unified) ở đây

nghĩa là các đầu de của tat cả các bộ chuyển đổi của bộ điều khiển đều được

nỗi

ới nhau để truyền tải công suất tác đụng

điện vào hệ thông nhờ phần Lử song song của bộ điều khiến, tuy nhiên khi các

bộ diều khiển nối tiếp và song song dược kết hợp, sẽ có sự trao déi ông suất

tác dụng giữa bộ điều khiến nỗi tiếp và song sơng thông qua đường dẫn công

lĩnh 1.6: Bộ điều khiển kết hợp nổi tiếp- song song

1.3.2 Định nghĩa và mô tá sơ lược các thiết bị điều khiển FACTS:

1.3.2.1 Hộ điều khiến song song (Bộ điều khiển ngang)

a SVC (Static Var Compensator)- BO bu tinh: là 1 máy phát hoặc bộ tiêu

thụ diện tĩnh có thể thap dỗi dược, mỗi song song, mà công suất dẫu ra của nó

có thể được điều chỉnh đễ trao đổi dòng điện điện câm hoặc điện dụng để duy

trì hoặc diéu khién cde thông số cụ thể của hệ thống điện (điển hình là điện

Tĩnh 1.7: Cấu tạo chung cia SVC

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lứp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

Đây là một thuật ngữt nói chung để chỉ các bộ (reactor hoc capacitor) dong

mỡ hoặc diều khiển bằng thyristor (hình 1.7) SVC dựa trên thyrister không

có cổng tum-off Nó bao gồm các thiết bị riêng lẻ cho mục đích thay đổi pha

nhanh hơn hoặc chậm hơn, điện kháng được đóng mở hoặc điều khiển bằng

thyristor ding dé tiéu thu công suất phân kháng và tụ điện đóng mở bằng

thyristor dé cung cấp công suất phản kháng

"Trong trường hop chung, SVC được câu tạo từ 3 loại phần tử co bin: TCR (Ubyristor Controlled Reactor), TSR (Vhyristor Switched Reactor), ‘I'SC

(Thyristor Switched Capacitor)

TCR (Vhyristor Controlled Reactor) — Cuén không điều chính bằng

thyristor: là cuộn cẩm được diéu khién bang thyristor, mde song song, điện

kháng của nó thạy đổi liên tục bằng cách điều chính góc dẫn của van

thyristor (thiét bi khang cb tham số được điều chính trơn)

TCR la 1 tập con của SVC ma thời gian din déng, kéo theo dong điện,

trong cuộn kháng ngang, được điều khiển bằng khóa xoay chiều dựa trên

thyristor có điều khiển góc đánh lửa (sóc mở)

TRSN (Thyristor Switched Renctar) — Cuộn kháng đóng mở bằng lụyislor:

là cuộn căm đóng mở bằng thyristor, ndi song song, mà điện kháng của nó

được thay đối theo bậc theo trạng thái dẫn dòng hoặc không dẫn dòng của

van thyristor

'TSR dược tạo ra từ các cuộn kháng mắc song song, cé thé dong và cắt bằng,

thyristor ma khéng diéu khiển góc đánh lứa nhằm đạt được sự thay đổi dang

bậc thang trong công suất phan kháng tiêu thụ từ hệ thống Việc sử dụng các

khóa thyristor mà không điều khiển góc mở làm cho chỉ phí và tổn thất thấp,

nhưng không điều chính trơn được

TSC (Thyristor Switched Capacitor) — Ty dong cdt bang thyristor: Id 1 tu

điện đóng cắt bằng thyristor, médc song song, điện kháng của nó có thế thạp

Nguyễn Thị Hoài Thu - I.dp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

đổi dạng bậc thang bằng cách thay đỗi độ dẫn đòng hoặc là không dẫn hoạc

hoặc là dẫn dòng hoàn toàn của van thyristor

TSC có các khỏa xoay chiều dựa trên thyristor được sử dụng đề đóng hoặc

cất (không điều chỉnh góc đánh lửa) cá bộ tụ song song, nhằm đạt được sự

thay đổi bậc theo yêu cầu trong công suất phan khang cung cấp cho hệ thẳng,

không giống như bộ kháng ngang, bộ tụ ngang không thế đóng mở liên tục

bằng cách diễu khiển góc đánh lửa

Phối hợp 3 loại phần tử trên cho phép chế tạo được những kháng bủ ngang

thay đổi được liên tục thông số (điện kháng, công suất) trong phạm vi đủ rộng

(đầu âm và dương) với giá thành hạ

Các chức năng chính của SVC bao gầm:

- On dinh điện áp trong những hệ thống khó điều chỉnh (có đường dây

siêu cao áp, phụ tải lớn thay đối), nhờ đó chất lượng điên áp được nâng cao

đáng kế

~ _ Điều khiển trào lưu Ong suất phán kháng tại nút được bủ

~ _ Giảm quá điện áp khi xây ra sự cố ngắn mạch trong HLÙ

- Didu khién quá trình quá độ, nâng cao Lính Ổn định cho hệ thông

-_ Giảm đao động công suất khi xãy ra sự cố trong HTĐ như ngắn mạch,

mất tải đột ngột

- Nâng oao giới hạn truyền tải của đường đây theo điều kiện Ổn định tĩnh

~ Giảm tổn thất công suất vả điện năng,

b STATCOM (STATic synchronous Compensator)- B6 bu déng b6 tĩnh:

được định nghĩa là một may phat déng bộ fĩnh hoạt động như } bộ bù tĩnh

mắc song song, dòng điện câm hoặc dụng có thể được điều khiển độc lập đổi

tới điện áp hệ thông

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

Hình 1.8: Cấu tạo của 8§TATCOM

8TATCCM là một trong những loại bộ điêu khiển FACTS quan trọng Nó

có thể đựa trên bộ chuyển đổi điện nguồn áp hoặc nguần đồng Xét về

phương diện chỉ phí, bộ chuyển đổi diện nguồn áp được ưa chuồng hơn, và

được nhắc đến nhiều hon trong các bộ điều khiển FACTS

Với bộ chuyển đổi điện nguồn áp, điện áp đầu ra xoay chiều của nó được

điều khiến sao cho chỉ phù hợp cho dỏng công suất phản kháng theo yêu cầu

tương ứng với điện áp nút bắt kỳ nào đó, điện áp tụ điện 1 chiều sẽ được điểu chỉnh tự động theo yêu cầu để hoạt động như nguồn áp cho bộ chuyển đổi

điện STATCCM cỏ thế được thiết kế để cũng hoạt động được như 1 bộ lọc

để lọc các sóng hài

STATCOM duoc định nghĩa ở trên là theo IEEE, là 1 tập hợp các bô điều khiển nối song song bao gồm cả các nguồn công suất tác dụng hoặc nguồn dự

trữ ở bên phía 1 chiều sao cho déng diện bơm vào có thể chứa công suất tác

dụng Những bộ điều khiến như vậy bao gôm:

SSG (Static Synchronous Generator) May phat déng bộ fĩnh: bộ chuyến

dỗi công suất có khóa tự dão mach finh duge cung cdp từ Ì nguồn năng

lượng phù hợp và hoạt động để sinh ra I tập hẹp các điện áp đầu ra nhiều

pha có thể điều chính được, kết hợp cùng hệ thông điện xoay chiều cho mục

địch traa dỗi công suất tác dụng và phân kháng một cách dộc lập

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

RG rang 14 SSG là sự kết hop cha STATCOM va 1 nguồn năng lượng nảo

đỏ để cung cắp hoặc tiêu thụ công suất Nói chưng SSGŒ được liên kết với bất

ky mit nguồn năng lượng nào đó bao gồm battery, tụ điện 1 chiều công suất

lớn, các bộ đễi diện, chính lưu khác, Người ta thường dùng giao diện điện

tit hay con gọi là “chopper” (cái ngắt điện) đặt niữa nguồn năng lượng và hộ

chuyển đổi điện Đối với bộ chuyển đổi điện nguồn áp, nguồn năng lượng nạp

điện cho tụ thông qua giao điện diễn tử này và duy trì diện áp tụ diện theo yêu

cầu

Trong dinh nghia SSG cũng bao gầm BESS dé théng dự trữ năng lượng

Battery), dược định nghĩa như sau:

BESS (Bafery Enerey Storage System) - Hệ thang dy Tl

trữ năng lượng aoquy: Một hệ thông dự trữ năng lượng ợ

hỏa học sử dụng bộ chuyến đôi điện nguồn áp, nổi song oo

sang có khả năng điều chính nhanh chóng lượng điện TT

năng cung cấp hoặc tiêu thụ từ hệ thông pe

Dối với ứng dụng truyền tải, kích cỡ của bệ dự trữ của cies

công suất bộ chuyển dễu điện dủ lớn, nó có thể phân phối

công suất tác đụng với tỉ lệ MW/MIWh cho ồn định quả — Hình 1.9: BESS

độ Bộ chuyển đổi điện có thể tiêu thụ hoặc phát công suất phân kháng trong khả năng dung lượng MVA của bộ chuyển đổi diện Khi không cung cấp công,

suất tc dụng cho hệ thống, bệ chuyển đối điện thường được sử dụng để

nạp pin ở 1 tốc độ có thể chấp nhận được

Ngoài ra còn có một hệ thống con khác của S§G, phủ hợp cho các ứng

đụng truyền tải, là Dự trữ năng luong tir siéu din SMES (Superconducting

Magnetic Knergy Storage), due dinh nghĩa bởi IEEE như sau:

Nguyễn Thị Hoài Thu - I.dp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage)- BG dy wit nding

lượng từ siêu dẫn: là 1 thiết bị dự trữ năng lượng diện từ viêu dẫn có chứa

các bộ chuyển đỗi điện điện tử, có khả năng bơm vào hoặc tiêu thụ công suất

tác dụng, phần kháng mội cách nhanh chóng hoặc điều khiến động dòng công

suất trong hệ thông điện xoay chiều

Vị dòng điện 1 chiều trong magnet không thay đổi nhanh chóng, năng

lượng dầu vào hoặc dầu ra của mapnet được thay dỗi nhờ việc điều khiển diện

áp 2 đầu magnet với giao diện điện tử để nếi với STATCOM

Các chức năng chính của STATCOM: cũng giống như của SVC nhưng khả

năng diễu chỉnh, diều khiển các thông số của 8LA'TCOM ở mức cao hơn, bao

gầm các chức năng sau:

-_ Điều khiển điện áp tại nút đặt STATCOM để én định điện áp, nhờ đó chất hượng điện áp được nâng cao

- Điều khiển động công suất phản kháng tại nút được bù

-_ Giảm quá điện áp khi xãy ra sự cố (ngắn mạch, mất tải đột ngột )

- _ Giảm quá điện áp khi xây ra sự cỗ ngắn mach trong HID

~_ Điều khiển quá tinh qua dé, nang cao tinh én dinh cho hé thong

-_ Giăm đao động công suất khi xây ra sự cỗ trong HTĐ như ngắn mạch, mất tải đột ngột

- Năng cao giới hạn truyền tắt cúa đường dây theo điều kiện Ổn định tĩnh

- Gidm tổn thất công suất và điện năng,

Ngoài ra STATCOMI còn có các đặc điểm nỗi trội so với SVC 1A

- Cd kha năng vận hành trong chế dộ sự có và tiếp tục điều khiển khi loại

trừ sự cố

- Có thể phát công suất phản kháng khi điện ấp thanh cái nhỏ hơn điện

áp lưới và ngược lại tiêu thụ công suất phân kháng khi điện áp thanh cái lớn

hơn điện áp lưới

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

- Ngoài ra khi trang bị thêm nguồn gông suất tác dụng hoặc các thiết bị

dự trữ năng lượng ở phía 1 chiều, STATCOM có thể trao đổi công suất phản

kháng và công suất tac dung với hệ thống, do đó nâng cao khả năng én định

đồng và chẳng dao động vdng sual

Những khái niệm khác của bộ diễu khiển theo TEFE bao gồm

SVG (Stahc Var Generator or lbsorber) - bộ tiêu thụ hoặc máy phải tĩnh:

là một thiết bị hoặc hệ thông diện, có kha năng lẫy ra dòng diện dung hoặc cảm từ hệ thông điện và do đó phat hay tiêu thụ công suất phần kháng, Nó

thường chứa TC và/hoặc TSC

SVG, theo định nghĩa của IHH

, thi don giản là 1 nguồn công suất phan

kháng mà, nếu điều khiển phủ hợp, có thể chuyển đổi thành bộ bủ ngang công

suất phân kháng theo một mục đích cụ thể nào đó hoặc đa mục đích Vỉ thể cả SVC va STATCOM déu là các máy phát tĩnh được trang bị vòng điều khiển

phù hợp để thay déi dau ra dip ing đối tượng bù cụ thể

SE (Static Var Sytem) — hệ thông thay đỗi lĩnh: là sự kết hợu của các bộ

bù có thể thay đổi có khóa đóng mô cơ khí tĩnh khác nhau và đầu ra được

phối hợp

TCBR (Thyristor Controlled Braking Resistor) —

dién tré: ham diéu khién bang thyristor): la điện trở

déng cai bang lkyristor, mac song song, c6 thé được

diéu khién dỄ giúp én định của hệ thông diện hoặc

làm giảm gia tốc năng lượng của khối phát điện

trong lúc có nhiều

TCBR liên quan đến việc đóng mở theo tùng chu

kỳ của điện trở (thường là điện trổ tuyến tính) với 1

thiết bị đóng cất xoay chiều dựa trên thyristor và

không điều khiến góc đảnh lửa Để chỉ phí thấp hơn, Ilinh 1.10: TCBR

Nguyễn Thị Hoài Thu - I.dp CH nganh Mang va Hé théng dign 2006-2008

TCBR có thể là các thyristor không có điều khiển góc đánh lửa, tuy nhiên với

việu diều khiển góc dánh lứa thco lửng nữa chủ kỷ có thể làm giãm dao déng

tắn số thấp một cách có lựa chọn

1 Bộ điều khiển nái tiến (Bộ điều khiển doc)

a SSSC (Static Synchronous Series Compensator) — Hộ bù nổi tiếp đồng

bộ fĩnh: là một máy phát đồng bộ không có nguồn năng lượng điện bên ngoài,

hoại dộng như một thiết bị bù nổi tiếp mà diện áp đầu ra có thể điều khiển

độc lập và vuông pha với đồng điện trên đường dây nhằm mục địch tăng hoặc giảm điện áp dung kháng rơi trên đường dây và vì thể điều khiến công suất

truyền tài SÑSC có thể chữa bộ dự trữ năng lượng hoặc các thiết bị tiêu thụ

năng lượng nhằm tăng cường khả năng én dinh động của hệ thống điện bằng cách bù thêm công suất tác dụng túc thời, để tăng hoặc giảm điện áp rơi trên

Wade sont

Ilinh 1.11: SSSC dựa trên bộ biển đối nguồn ap va SSSC có nguồn đự trữ

SSSC là một trong những bộ điều khiển FATS quan trọng nhất Nó giống như §TATCOM, nhưng khác là điện áp đầu ra ac nối tiếp với đường day Nó

có thể dựa trên bộ chuyển đổi điện nguồn ấp hoặc bệ chuyển đổi điện nguồn

dong Thường điện áp nối tiếp dưa thêm vào là khá nhỏ so với điện áp đường,

đây, và cách điện đối với đất khả lớn Với cách điện phủ hợp giữa cuộn sơ cấp

và thứ cấp của máy biển áp, các thiết bị chuyển đổi được đặt ở điện thế mặt

đất trừ khi các thiết bị này được đặt trên mặt phẳng được cách điên với đất

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

Tỷ số máy biến áp được biến đổi sao cho thiết kể bộ chuyển đổi điện kinh tế nhất Vi không có nguần diện thêm ở ngoài, SSSC chỉ có thể dưa thêm vào 1

điện áp rơi thay đổi nhanh pha hơn hoặc chậm pha hơn so với dòng điện 1 góc

90 độ Cuốn sơ cấp của biển áp và do đó cả cuộn thứ cấp cũng như bộ chuyển đổi phải mang được dòng diện trên dường dây khi day tai, ké cả dòng làm

việc khi sự cố, trừ khi bộ chuyển đổi được đi vòng qua một cách tạm thời

trong khi có sự cỗ nghiềm trọng,

Bộ dự trữ điển hoặc dự trữ từ siêu dẫn cũng có thể được nổi với bộ điều

khiển nối tiếp để đưa thêm vector điện áp với các góc pha khác nhau vào néi

tiếp với đường dây

Chức năng chính của SSSC 1a:

-_ Điều chỉnh dòng điện

-_ Giới hạn động điển sự cổ

-_ Giảm dao động công suất

- Nang cao Ổn định động va én định quá da

- Ôn đmh điện áp

IPF C(lnterline Power Flow Controller) — bd điều khiển đòng công suất liên

dường đây: dây là khái niệm mới dược đưa ra, do dó chưa có định nghĩa theo

TEEE Một định nghĩa có thể chấp nhận được như sau: IPFC là sự kết hợp của

2 hay nhiều 8S§C, liên két với nhau thông qua 1 đây dẫn 1 chiều chung để

trao đổi déng công suất tác dụng theo cả 2 chiều giữa các dầu ra của SSSCs,

và được điều khiển để cung cấp bù công suất phản kháng cho sự điều chỉnh

của dòng công suất tác đựng trên mỗi đường dây và duy trì phân phối dòng,

công suất phân kháng theo yêu câu giữa các đường dây Cầu trúc của IPFC có

thể bao gồm 1 STATCOM, kết hợp với 1 day de chung của IPEC, để cung cấp bù công suất phản kháng ngang và cung cấp hay tiêu thụ lượng cổng suất

tác dụng thiểu hụt của các bộ SSSC

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

b TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) — Ty ndi tiếp điều khiến bang thyristor: la 1 bd bi dién khang mang tinh chất dung kháng, có chứa Ï

bộ các tụ điện nổi tiếp và bộ này song song với khẳng điện điều khiển bằng

thyrislor (TCR) nhằm cung cấp điện dung có thể điểu chỉnh trơn

TCSC dua trén thyristor khdng có khả năng gate turn-off No la 1 su lua

chọn khác cho SS8C và cũng giống như SSSC, nó là 1 thiết bị FAŒTS quan

trọng Một kháng diện có thể thay dỗi điển kháng như TCR dược nỗi song

song với bộ tụ Khi góc đánh lửa của TOR là 1#0*, kháng điện sẽ không dẫn

điện nữa và khi đó bộ tụ có điện kháng bình thường của nó Khi góc đánh lửa

thay dỗi từ 1800 về nhỏ hơn 180°, diện kháng dung sẽ tăng lên Khi góc dánh

lửa là 90°, kháng điện trở nên dẫn điện hoàn toàn, điện kháng tổng sẽ mang

tính chất cảm, bởi vì điện kháng của kháng điện được thiết kế nhỏ hơn nhiễu

so với điện kháng của bộ tụ Với póc đánh lửa là 90, TƠSC có thé hạn chế

đông sự cổ TCSC có thế là một khối lớn, đơn lẻ hoặc chứa vài tụ điện kích

cỡ bằng hoặo khác nhau để có thể hoạt động mang lại hiệu quả tốt hơn

e TSSC (Thụristo- Switched Series Capacitor) - Ty điện nối tiếp dong ma

bang thyristor: la 1 bộ bà điện kháng mang tính chất dụng chứa bộ tụ nỗi tiép

và bộ tụ này song song với 1 dién khang dong mo bang thyristor dé cung cdp

sự điều khiển theo bậc cho điện kháng

Thay vì điều khiển trơn dung kháng, điện kháng của kháng điện khi góc dánh lửa là 0° hoặc 90° (không diều chỉnh góc dánh lửa) có thể làm giảm chi

phi và tổn thất cho bộ điều khiển Rất hợp lý khi sắp xếp một trong các

module có diễu khiển thyristor, trong khi cdc module khác thì chỉ dóng cắt

thyristor

Nguyễn Thị Hoài Thu —I.dp CH nganh Mang va Hé théng dign 2006-2008

Hình 1.12: Cấu tạo chung ctia TCSC va TSSC

4 TCSN (Thyristor- Controlled Series Heactor) Điện không nói tiếp điều

khiỗn bằng thyrisior: là 1 bộ bù cảm kháng có chứa bộ các kháng nổi tiếp và

mắc song song với điện kháng điều khiên bằng thụristor nhằm điều chỉnh cảm

kháng 1 cách liên tục

Khi góc dánh lửa của TCR 14 90°, nỏ sẽ không dẫn diện, diện kháng không

được điều khiển sẽ hoạt động như l bộ hạn chế dong sw cố Khi góc đánh lửa

giâm xuống đưới 90°, điện kháng Lng số giảm cho đến khi gỏo đánh lửa là 08, điện kháng tổng là 2 diện kháng song song với nhau Cũng giống như TCSC,

TCSR cé thé 14 một khối lớn riêng lễ hoặc một vải khối nhỏ hơn

@ TSSR (Thyristor- Switched Series Reactor) — kháng điện nói Hiếp dòng

mở bằng thyristor): là I bộ bù câm kháng có chứa bộ các kháng nói tiếp và

mắc song song với điện kháng đông cắt bằng tyristor nhằm điều chỉnh cảm

Các bộ điều khiển nối tiếp nói chung có các chức năng lương tự nhau, tuy nhiên mức độ diều khiển và điều chỉnh điện áp, dòng công suất, ôn định động,

$n định tinh là khác nhau tùy thuộc vào từng loại bộ điều khiển khác nhau Các chức năng chính đó là

-_ Điều chỉnh đỏng điền

-_ Giới hạn đông điện sự cố

-_ Giảm dao động công suất

- Nâng cao ổn định động và ấn định quả độ

- _ Ôn định điện áp

1.3.2.3 Bộ diều khiển kết hợp nỗi tiép- song song

a UPFC (Unified Power Flow Controller) - la sw két hợp của STITCOAZ

vd SSSC théng qua 1 day dan de chung cho phép dòng công suất tác dụng

theo cả 2 chiêu giữa các dầu ra nội tiếp của SWWC và các dầu ra song song

của STATCOM, và được điều khiển để cung cấp bù công suất phân kháng và

tác dụng một cách dông thời mà không cẩn nguồn điện bên ngoài UPFC, bằng cách ãưa thêm vào điện úp nỗi tiếp một cách tự nhiên, có khả năng điều

khiển, đẳng thời hoặc cô lựa chọn, điện áp đường dây truyền tải, điện khẳng,

góc pha, hoặc dòng công suất tác dụng, phân kháng chạy trên dường đây

UPEC cá thể cung cấp bù phản kháng ngang có điêu khiển một cách độc lập

Trong UPEC bao gồm STATCOM và 1 S85C, công suất tác dụng cho khối

nổi tiếp (SS§C) dạt dược từ chỉnh đường dây thông qua khối song song STATCOM SS$C cũng được dùng đế điều chỉnh điện áp bằng cách điều

chính công suất phân khang Đây là bộ điều khiển đây đủ, có thể điều chỉnh được cả dòng công suất phân kháng và tác dụng, cũng như điện áp dường day

Tiộ dự trữ bể sung như từ dẫn điện được nổi với đây dc thông qua giao điện

diện tử sẽ cung cấp cách thức để tăng cường thêm hiệu quả cua UPFC Nit

đã nhắc đến trong các phần trên, sự trao đổi dòng công suất tác dụng có điều

khiến với nguồn bên ngoài, chăng hạn như bộ dự trữ, hiệu quả hơn rất nhiều

trong việu điều khiển động hệ thắng hơn là chỉ diều biến sự trao đổi công suất

trong cùng 1 hệ thống,

Về chức năng, UPEC có uáu chức năng của #TATCOM và SSS5C, đó là

- Điều khiển trảo lưu công suất tác dụng và phản kháng tại nút bù

- Tăng cường tính én định tĩnh và ôn định động của IITĐ

-_ Giảm dao động oông suất khi xây ra sự cỗ trong HTĐ

- Có khả năng vận hành trong chế đô sự cố và tiếp tục điều khiến khi đã loại trừ được sự có

b TCPST (Thyristor- Controlied Phase Shifting Transformer)- bitn áp

dịch chuyển pha điều khién bang thyristor: la 1 biến áp dịch pha được diéu

chỉnh bằng khóa thạvistor đỗ thay đội góc pha mội cách nhanh chồng,

Noi chung, dich pha dat được bằng cách thêm vector điện áp vuông góc nối

tiếp với pha Vccber này lấy tử 2 pha còn lại thông qua biển áp mắc ngàng,

Diện áp nói tiếp vuông pha được tạo ra có thể thay đối bằng rất nhiều loại cấu

trúc điện tử công suất Bộ điều khiển này còn được gọi là TCPAR (Thyristor-

Controlled Phase Angle Regulator)

TCPST có các chức năng giống như các bộ điều khién FACTS khác, tuy

nhiên, chức năng chính của nó là điều chính góc lệch pha của điện áp pha của

đường đây, và nó có khả năng điều khiển trào lưu công suất rất cao

1.3.2.4 Các bộ điều khiển khác

a TCM (Thyrbtor- Cantrolled Volage Limiter) — BG giéi han diện áp điều chính bằng thyristor: la mér bién tré oxit kim

loại (MO) được sử dụng để giới hạn điện áp 2 đầu

trong quả trình quả độ

Khóa đóng mở thyristor có thể được nối nếi tiếp

với chống sót van không khe hở, hoặc như trên hình

1.16, một phân của chống sét van không có khe hở

(10-20%) có thể được nối vòng qua | khóa thyristor

để làm giám mức độ giới hạn diện áp Nói chung,

MOV cé ý nghĩa quan trọng hơn sơ với chống sét van Hinh 1.16: TCVL

thông thường mục dich dé TCVL cé thể ngăn cản quá điện áp động, nếu

không có sự ngăn cản này thì quá điện áp động có thể diễn ra trong hàng chục

chu kỷ

b TCER (Thụriter- Controlled Vabage Repnlator) — bộ diều chính diện

áp điêu chinh bdng thyristor: la 1 biến áp có thể cung cấp điện áp cùng pha

với khä năng điều chính trơn

Cho mục dịch thực tế, thiết bị nảy có thể là biến áp thông thường với đầu

điều chỉnh điều khiển bang thyristor hoặc với bộ chuyển đổi điện điện áp

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mang và Hệ thống diện 2006-2008

xoay chiều sang xoay chiều điều khiển bằng thyristor để đưa thêm vào điện áp xoay chiều thay đổi được của củng | phase néi tiếp với đường dây

|

Tinh 1.17: TCVR loai dya trên đầu phân áp và loại dựa trên sự đưa thêm

điên áp vào đường dây

1.4 Các lợi ích và ứng dụng của thiết bị điều khiến FACTS:

Mỗi loại thiết bị FACTS có chức năng và mang lại các hiệu quả khác nhau, nhưng các lợi ích cơ bắn mà các thiết bị bủ có điều khiến mang lại như sau

- Điều khiển dong công suất theo yêu cầu

- Tăng khả năng tải của dường dây tới khá năng chịu nhiệt của nó, kể cả

ngắn hạn hoặc theo mủa Diều này có thể thực hiện được bằng cách vượt qua các giới hạn khá

tải của chúng Cũng cần chú ý rằng khả năng chiu nhiệt của đường dây thay

à phân chỉa công suất giữa các đường dây theo khả năng

đổi trong khoảng rộng tủy thuộc vào điều kiện môi trường và lịch sử mang tải

- Nang cao dé an toan cúa hệ thống nhờ việc tăng giới hạn én định quá

độ, hạn chế dòng ngắn mạch và quá tải, giảm bớt số lần mắt điện và cắn dao đông điện cơ của hệ thẳng điện và thiết bị, đông cơ

~_ Tạo mối quan hệ chặt chẽ hơn giữa các công ty vả các vúng lân cận vỉ

thế giảm yêu cầu ngược về phát điện tổng cho cả 2 phía

- Tạo ra khá năng linh hoạt hơn cho việc dặt thêm các nhả máy mới

- Nâng cấp dường day

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp ƠH ngảnh Mạng và Hệ thống diện 2006-2008

- Giảm dòng công suất phản kháng, do đỏ cho phép đường day mang

được công suất tác dụng lớn hơn

- Tăng khả năng sử dụng cho nhà máy có chỉ phí phát thấp nhất

Cáo lợi ích này có sự xếp chẳng lên nhau Trong thực tế, mỗi loại thiết bị

FACTS sẽ mang 1 hoặc 2 chức năng chính trên

Các thiết bị bủ đọc và ngang trên đường dây tải điện xoay chiều đều có đặc

điểm chung là nâng cao độ tin cây trong vân hành TTTĐ Tuy nhiên mỗi loại

có sự khác biết 'lày theo yêu cầu trong từng hệ thống điện cụ thể như yêu cầu

điều chỉnh điện ấp, trào lưu công suất, nâng cao én dinh hay giảm dao động

công suất trên đường đây, tùy vào chế dé van hành mà ta lựa chọn các thiết

bị một cách hợp lý

Sau day 1a bang ting kết su sánh các chức năng của một số thiết bị FACTS

Thế | ĐiểuMHễnhào | ĐiểuKhiểm | Ônđnh | Ônổmh | Chồng dao FACTS | Tưucông suất điện áp quá độ động - | đông vông suấi

- Cac img dụng trạng thái xác lập vả trạng thái dộng của FAOTS§

Bang l.2 mô tả các ứng dụng trạng thai tinh tap trung vào các vấn đề về

giới hạn điện áp, giới hạn nhiệt, tránh các dòng công suất vỏng, mức ngắn mach và cộng hưởng đồng bộ

Bang 1.3 mô tả các ứng dụng động trong việc giải quyết các vấn đề về én

định qua dé, Ổn định và điều khiển diện áp sau sự cổ ngẫu nhiên Irong các

tình huống sự cễ lớn có thể gây mất ổn định đông thì cần đến các thiết bị

Nguyễn Thị Hoài Thu — Lớp CH ngảnh Mang và Hệ thống diện 2006-2008

FACTS Cac gidi phap tuyén théng thutmg ré hon so véi thiél bi FACTS nhưng bị giới hạn trong ede img dung én định động

Vấn dề Nguyễnnhân pe bel Giải pháp truyền thống FACTE

Điện áp tháp ở trức Cung cấp công suất AP 2 Cor 4 “Tụ r nhánh, tụ nổi tiếp <td 3VC,TCSC 1

Cung cấp công suấi — Đóng cả đường dâyEHV | SVC,TCSC Diên áp cao ở phẩn kháng, và/hoặc Lụ tố nhánh STATCOM

wn ta th Wap tim cdng sudt— Chnyén mach tn mach 78, chit | SVC.TCSC

P phan Kháng, "bị phần khang ré nha STATCOM

—— Hip thn cong sult BO sung thi bi phin Khang, | SVC,TCSC

Diện áp cao phan kháng mắc xế nhánh STATCOM

Xéo theo

mất điện Bảo về thiết bị Bổ zung chồng sứt svc

Găng cấp công suải — Chuyên mạchty Hiế bi sec Diên ap thấp và | —_ phánkháng kháng rẽ nhánh, tụ nổi tiếp | STATCOM

quá tải Ngăn ngửa quảtãi — Thiếi bị kháng nổiiếpPAR | TCPAR,TCSC

a an thin và | Cũng cập công suất TCSC, UPEC

Dita ap ep va | phan khang v Phải hợp 2 hay nhiễu thiết bị | STATCOM,

aqua tet giới hạn quả tải SVC

Quá lái đường BO sung đường đây hoặc máy | TCSC,UPEC đây hoặc xây Gian qua tai biển áp SPAR Các giỏi biển áp BS sung thiết bị khang nỗi tiếp |_ 5VC.TCSG

BạnnHệt đường day’ Cat mach Í (rời bamkicôa sug tu, tht s hi hing nổi am UEEFC/TCSC te tosể

(đường đÃY) | mạch (đường đây) song, song tiếp ¡

Điều chỉnh Bổ song tự thiết bị Kháng nỗi : Chia tải đường, | phản kháng nối tiếp tiếp TRƠN

đây song song iin cath Bổ sung PAR TCPAR,UPEC Các dòng, Sip be ii meng

công, suất Chia tai kiên nan a «a | TCSCUPFC

chạyvòng — samswed Thiện PAR, Lự thiết bị phản nổi UEP | gực TCpAR,

Đo ngược :

dòng công uất Beep

on Dong sed ota Giới hạn Tổ sung thiết bộ phản SCCLUPEC

y cat vung đông ngắn mạch may cit méi TeSC

Vẫn để Loại HT Hiệu chỉnh cần thiết Giải pháp truyền thông [ Thiết bị FACTS

Độ on ABD Tang mmomen xoắn đông bộ | Thiểi tị kích: đáp ủng | TCSC,TSSC

định cao, tụ nổi tiếp UPEC

mad app Hap thụ răng lượng động | Điện trở hãm, mở van | TCBR,SMES

BCD Dién khién ludng tai djng = | HVDC TCPARUFFC Lan i A Làm tải dần các đau động | Thiết tị kích, thiết tị dn | SVC.TCSC,

BD Lam nhut cc dao déng tin | Thiết bị ôn định hệ thing | SVC,TCPAR UPFC,

STATCOM

ABD | HOtro diin trang thal ding | -

Diéu khién démg rông snất | -

trạng thái động,

Hỗ trợ điện ap và did khiển dòng công suấi trạng thải đồng,

SVC.STATCOM UPEC

SVCUPFC.TCPAR SVC.UPFEC,TCSC

A _ May phar điện vừng sâu vừng xa— Các đường đây hình tia (V6 Namibia)

5 Các khu vục kết nỗi với nhan (VD Rrazil)

Cc Mang kiểu lưới đan chặt (VD ở Tây An)

D Mang kiểu lưới đan lỏng (VE & Queensland, Uc)

BESS Hệ thống tích năng lượng dạng acqui

HVDC Dòng một chiều cao áp

Lrc ‘bj nap lây đầu ra máy biến áp- Tải

NGI = Thiết bị làm nhụi 1Tingorani

SCCL = Thiết bị hạn chế đông giên dân

SMES =Luu trí năng lượng điện tử siêu dẫn

STATCOM — May bit ding bg tinh,

TCPAR Thiết tị điều chính góc pha điều khiển băng thyristor

ụ nối tiêp điều khiển bằng thyristor

TCVI, = thiết bị hạn chế điện áp điều khiển bằng thyristor

TSBR = Pidn tré chuyén mach bang thyntor

Tssc Tụ nối tiếp chuyển mach bing thyristor

UPFC Thiết bị điện khiển hồng công suất hợp nhất

Thị Hoài Thu — Lớp CH nganh Mang và Hệ thống diễn 2006-2008