Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khả năng Áp dụng công nghệ truyền tải Điện một chiều Điện Áp cao trong hệ thống Điện việt nam

Xuất phát từ yêu cầu thực tế nói trên, tác giả đã chọn để tài “Nghiên cứu khả năng áp dụng công nghệ truyền tải diện một chiều trong hệ thống diện Việt Nam”, Mục đích của luận văn là l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOL

LUẬN VAN THAC SI KHOA HOC

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ÁP DỰNG CÔNG NGHỆ

TRUYEN TAI DIEN MỘT CHIỀU ĐIỆN ÁP CAO

'TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

MÃ SỐ: 02 06 07 NGUYÊN ĐÌNH HÒA

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS LI VĂN ỨT

HÀ NỘI 2006

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH: MANG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ẤP DỤNG CÔNG NGHỆ

TRUYỀN TÀI ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐIỆN ÁP CAO

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

NGUYÊN ĐÌNH HÒA

HÀ NỘI 2006

LOI CAM DOAN

"Tôi xin cam đoan đây là luận văn của riêng tôi Các kết qua tính toán nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng dược công bố trong bất kì một bản

luận văn nghiên cứu nào khác

1à nội tháng 11 năm 2006

TAC GIÁ LUẬN VĂN

Nguyễn Dink Hoa

Chương I : TONG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỂN TÁI ĐIỆN

MỘT CHIẾU ĐIỆN ÁP CAO

1.1 'Lớm lược lịch sử phát triển của công nghệ truyền tải điện một

chiều điện áp cao

1.2 Giới thiệu một số hệ thống truyền tải HVDC điển hình trên

thế giới 1.2.1 ItaiPu, hệ thống truyền tải HVIQC lớn nhất trên thế giới

1.2.2 IIệ thống truyền tải ITVEC Leyte-Luzon, Philipine

1.23 Hệ thống truyển tải HVDC Rihand - Dethi, India

1.2.4 Hệ thống liên kết ITVDC ‘back to back' giữa Argentina và

Brazil

1.3 Uu - nhược điểm của truyền tải HVDC va các ứng dụng

13.1 Ưu điểm

1.3.2 Nhược điểm

13.3 Một số ứng dụng phổ biến của hệ thống truyền tải HVDŒ

Chương 2: CẤU TAO CUA HỆ THỐNG 'TRUYỂN TẢI ĐIỆN

MỘT CHIẾU DIỆN ÁP CAO

2.1.1 Trạm biến đổi

2.1.2 Thiết bị truyền tải

1.3 Nối đất

2.2 Một số sơ đồ liên kết cơ bản, phân tích và đánh giá

2.2.1 Sơ đồ liên kết đơn cực ( monopolar link)

wa .2.2 Sơ đồ liên kết lưỡng cực (bipolar link}

N 1 Sơ đồ liên kết cùng cực tính (homopolar link)

yp an) Bo Sơ đồ chỉnh lưu và nghich luu dat ké nhau (back to back

station)

2.2.5 So dé lién két nhiéu diém dau

2.2.6 Một số sơ đỗ khác

2.3 Nguyên lí làm việc của trạm biến đổi và sơ dồ thay thế lương

đương đường dãy HVDC một cực

2.3.1 Nguyên lí làm việc của bộ chỉnh lưu

2.3.2 Nguyên lí làm việc của bộ nghịch lưu

2.3.3 Sự đồ thay thế lương đương

2.4 Hù công suất phản kháng

2.4.1 Yêu cầu công suất phản kháng trong chế độ ổn định

2.4.2 Các nguồn công suất phan kháng

2.5 Sóng hài

2.6 Hệ thống điều khiển

2.6.1 Giới thiệu về hệ thống điều khiển

2.6.2 Các chiến lược điểu khiến

2.6.3 Nguyên tắc điểu khiển

2.6.3.1 Các loại xung mỗi thyristor

2.6.3.2 Các nguyên tắc điều khiển

2.6.3.3 Phân cấp hệ thống điều khiển

2.8.2 Phân tích ổn định điện áp trong hệ thống AC/DC

2.9 Một số vấn để về thiết kế, xây dựng, vận hành và bảo dưỡng

Chương 3 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỂN TÀI ĐIỆN

CUA VIET NAM HIIỆN TẠI VÀ DỊNI HƯỚNG PHÁT TRIỀN

3.1 “Tình hình tiêu thụ điện hiện tại, hiện trạng nguồn vã hệ thống

truyền tải điện Việt Nam

4.1.1 Tình hình tiêu thụ điện hiện tại

3.12 Hiện trạng nguồn điện

3.1.3 Hiện trạng hệ thống truyền tải điện Viel Nam

3.1.3.1 Lưới truyền tải siêu cao ấp 500V

3.1.3.2 Lưới truyền tải 220kV, 110kV và 66kV

3.2 Dự báo nhu cầu tiêu thụ điện và định hướng phát triển nguồn

lưới tới 2025

3.2.1 Dự báo như cầu điện toàn quốc tới 2025

3.22 Chương trình phát triển nguồn điện tới 2025

3.3.2.1 Kế hoạch xây dựng nguồn giai đoạn 2006-2010

3.2.2.2 Chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn 2011-

2015 (theo phương án phụ tải cơ sở)

3.2.2.3 Chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn 2016

2020 - 2025

3.2.3 Chương trình phát triển lưới điện truyền tải tới 2025

3.2.3.1 Chương trình phát triển lưới diện 5DOkV 3.2.3.2 Chương trình phát triển lưới điện 220KV, IIOKV

Chương 4 : ĐỂ XUẤT PHƯƠNG ẤN ÁP DỤNG TRUYỂN TÀI

ti

ĐIỆN MỘT CHIẾU ĐIỆN ÁP CAO (HVDC) TRONG HỆ THỐNG

ĐIỆN VIỆT NAM, THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ

VẬN HÀNH CỦA ĐƯỜNG DAY TAI DIN MOT CHIEU

4.1 Phương án xây dựng đường dây truyền tải điện HVDC trong

hệ thống điện Việt Nam:

4.1,1 Đặt vấn để

4.1.2 Lựa chọn phương án xây dựng đường dây truyền tải điện

một chiều thay thế cho phương ấn xây dựng dường dây

truyền tải điện xoay chiều

4.2 Thiết kế sơ bộ hệ thống tải điện HVDC Sơn La — Nho Quan

4.2.1 Lựa chọn sơ đồ liên kết và cấp điện áp

iến đổi

4.3.2 Luựa chọn sơ đồ cho bộ

4.2.3 Tính chọn các thông số cơ bản của đường dây tải điện

4.2.3.1 Lựa chọn đây dẫn điện

4.2.3.2 Lựa chọn dây chống sết và dây cáp quang

4.2.4Tỉnh chọn máy biến áp cho bộ biến đổi

4,2.5 Tính chon thyristor cho bộ biến đổi

4.2.6 Tinh chọn bộ lọc phía xoay chiều và một chiêu

4.2.6.1 Bộ lọc phía xoay chiều

4.2.6.2 Bộ lọc phía một chiều

4.2.7 Tĩnh chọn kháng san phẳng dang diện

4.2.8 Tính toán bù công suất phán kháng của hệ thống 1IVDC

4.3.8.1 Tỷ số máy biến áp không đổi

4.2.8.2 Tỷ số máy biến áp thay đổi

4.2.9 Kiểm tra dung lượng bù của bộ lọc

4.3 Tính toán chế độ vận hành hệ thống 500kV theo phương án cơ

sở — xây dựng đường đây tải điện AC/500kV Sơn La-Hồa

Bình

và Sơn La _ Nho Quan và phương ấn xây dựng đường dây tải

điện HVDC Sơn La-Nho Quan Nhận xét, đánh giá kết quả tính

toán

4.3.1 Phần mềm tính toần ứng dụng

4.3.2 Mô phống đường đây truyền tải điện một chiểu Sơn la —

Nho Quan trong chương trình PSS/E

4.3.3 Tính toán các chế dg van hành theo phương án cơ sở và

phương án xây dựng đường đây tải điện IV DC Sơn La

Nho Quan Một số nhận xét và đánh giá

KẾT LUẦN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

TÀI TIỆU THAM KHẢO

DANH MUC CAC Ki HIRU VA CAC CHU VIET TAT

1 | Bang 21 | Một số thông số chính của các mạch chỉnh lưu 36

2 | Bảng22 | Một số chiến lược diều khiển liên lạc một chiêu |_ 54

3 | Bảng23 | Một số chiến lược bảo vệ chống tắt dòng 62

4 Bảng 31 | Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quấc 68

3 | Bảng32 | Danh sách các nhà máy điện hiện có 69

6 | Bảng33 | Diễn biến tăng trưởng công suất phát max giai| 71

đoạn 2000-2004

7 | Bảng3.4 | Thống kẻ khối lượng dường dây và trạm biến áp|_ 71

theo các cấp điện áp theo các cấp điện ấp

8 | Bảng3.5 | Thống kê khối lượng đường dây và trạm biến áp |_ 72

500kV theo 3 miễn

9 | Bảng3.6 | Thống kê khối lượng dường dây 220 110,66kV 73

Io | Bảng3/7 |Ihống kê khối lượng vam biến Sp] 73

220kV,110kV

II Bảng 3.8 | Kết quả dự báo phụ tải điện toàn quốc tới 2025 74

12 Bang 3.9 | Tổng hợp khối lượng xây dựng lưới điện truyền 81

tải tới 2025 theo TSĐ-6

I3 | Bảng4.] | Kết quả tính toán các thông số của bộ lọc xoay|_ 96

chiều và một chiều

14 Bảng 4.2 | Tóm tất một số kết quả tính toán chế độ xác lập 112

srr “lên hình ‘Trang

1 Hình 1.1 Đường dây truyển tải điện xoay chiểu 19

800kV (công suất truyền tải 2000MW,

hành lang tuyến 75m) và một chiều 500V (công suất truyền tải 3000MW, hành lang

tuyến 50rn)

2 Hình 1.2 | Hành lang tuyến cho hệ thống tuyển tải | 20

công suất 10.000MW với diện ấp xoay

chiều 800kV và IIVDC 750kV

3 Hình 2.1 | Cấu tạo của hệ thống HVDC lưỡng cực 22

6 Hình 2.4 | Sơ đồ liên kết đơn cực (monepolar link) 28

7 Hinh 2.5 So dé liên kết lưỡng cực ( bipolar link ) 29

8 Hình 2.6 Sơ đố liên kết cùng cực tính (momopolar 30

link }

9 Hinh 2.7 Sơ đồ liên kết ‘back to back" 31

10 Tĩnh 2.8 Sơ đồ liên kết một chiều có nhiều điểm đấu 32

12 Hinh 2.10 | Sơ đổ mạch chỉnh hữu câu 3 pha 35

13 Hinh 2.11 So dé dau néi tiép hai chỉnh lưu cầu ba pha 37

14 llinh 2.12 | Dạng điện áp một chiều của sơ đồ nối tiếp 39

tai chỉnh lưu câu ba pha, (gốc điều khiển œ

=0, =0)

16 | Hình2.14 - | Sơ đổ mạch nghịch lưu cầu 4

7 Hình 2.15 | Dạng sống ấp của nghịch lưu cẩu 3 pha 4I

18 Hình 216 |Sơ đồ thay thế tương đương đường dây tải 44

23 Hình 2.21 | Đường đạc tính Pạ- lụ của bộ biến đổi 50

24 | Hinh 2.22 | Các nguồn cung cấp công suất phản kháng | 50

25 Hình 2.23 | Dòng điện xoay chiều trong sơ đổ biến đổi | 51

đổi

30 Hình 2,28 Nguyên tắc điểu khiển thẳng đứng tuyến| 58

tính

31 lĩnh 2.29 _ | Nguyên tắc điểu khiển thẳng đứng 'arccos' 58

32 Ilinh 2.30 | TIệ thống điều khiến phân cấp 60

33 | Hint 2.31 | Bảo vệ quá đồng trên một cực đ

34 Hinh 2.32 | Hệ thống chống sét điển hình cho một cực |_ 64

của bộ biến đổi

35 Hình 2.33 Mạch tương đương tại thanh cái bộ biến đổi 65

36 Tlinh 4.1 So dé hé théng 500kV Viét Nam nim 2015 84

theo Tổng sơ đồ 6

37 Hình 4.2 Su đồ Hên kết HVDC hai cực Sơn La — 87

Nho Quan

48 lĩnh 4.3 Sơ đồ tương đương một cực của đường dây 88

TIVDC Sen La — Nho Quan

39 Hin 4.4 = | DSthi quan h Quc (Un) va Que Un) 101

40 Hinh4.5 |S thi quan hé Que (UI x) va Que (U it) 103

4L Hình 46 Cấu trúc nhập dữ liệu của chương trình| 107

PSS/U

42 Tlinh 4.7 Mô phỏng phía chỉnh lưu của đường dây tải | điện một chiều 110

phụ tải cực đại

Hình 4.9 Phân bố công suất trên lưới 500kV năm 116

theo phương ấn — xây dựng dường dây tải

diện HVDC Sơn La — Nho Quan Chế dé

MỞ ĐẦU

"Trên thế giới đã có nhiều nước áp đụng công nghệ truyền tải điện một

chiéu vio việc truyền tải diện năng, kết nối các hệ thống khác tần số nhìn

chung cho tới nay các hộ thống đó đều vận hành hiệu quả và kinh tế So với

Thương pháp truyền tải điện xoay chiếu thì truyền tải điện ruột chiều cố ruột

số ưu điểm vượt trội như khoảng cách truyền tải không bị hạn chế, nâng cao

độ ổn định, giảm đáng kể khối lượng xây dựng đường day truyén thi, giảm hành lang tuyến, giảm mức độ ảnh hưởng tới môi trường, giám tổn thất, cho

phép diều khiến đồng công suất một cách linh hoạt

Cho đến nay ở Việt Nam hiện vẫn chỉ sử dụng phương pháp truyền tải

điện xoay chiều ba pha truyễn thống với các cấp diện áp từ I IOkV tới 500kV

Do đó trong thời gian tới cần thiết phải nghiên cứu tính khả thi của việc sử dụng truyễn tâi điện một chiêu cho hệ thống điện Việt Nam, điều này xuất thái từ thực tế : Xu hướng liên kết lưới điện khu vực (với Lào và Trưng Quốc

) diện tích đất giành để xây dựng lưới điện ngày một giẩm, đường dây xây đựng di qua các khu dan cư tập trung dẫn đến yêu cầu giảm thiểu tác động tới môi trường, sức khỏe Theo Tổng sơ đổ VI, đến năm 2020, trong hệ thống

diện Việt Nam sẽ hình thành các trung tâm nguồn cố công suất lớn như Sơn

1ã, Mông Dương, Ô Môn Để truyền tải hết công suất các nguồn này vào hệ

thống, ngoài giải phấp xây dựng các tuyến dây xoay chiểu siêu cao áp 5Q0KV

thì việc áp dụng phương pháp truyền tải điện một chiều điện áp cao cũng cần được xem xét Xuất phát từ yêu cầu thực tế nói trên, tác giả đã chọn để tài

“Nghiên cứu khả năng áp dụng công nghệ truyền tải diện một chiều trong hệ

thống diện Việt Nam”,

Mục đích của luận văn là lựa chọn một phương án xây dựng đường xây dây truyền tải diện một chiều cho hệ thống điện Việt Nam và thiết kế sơ bộ tuyến đường đây một chiểu này Đồng thời luận văn cũng áp đụng chương

lục)

Tác giá xin được bày tỏ lồng biết ơn sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo, GS/I§ Lã Văn Út, Bộ môn Hệ thống diện, Trường Đại học Bich

khoa Hà Nội

Xim chân thành cảm ơn các thày cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện,

"Trung tâm Bồi dưỡng và Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà

gia, bạn bè đồng nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn !

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 'TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐIỆN ÁP CAO

1.1 Tóm lược lịch sử phát triển của công nghệ truyền tải diện một

chiều điện áp cao

Hệ thống truyền tải một chiều điện áp cao (High voltage, direct current

— HVDC electric power transmission system), goi tat I hé théng HVDC, 1a

một phương pháp để truyền tải diện năng với công suất lớn Kĩ thuật truyền tải diện một chiều bat dầu dược phát triển mạnh từ thập niên ba mươi thế kỉ trước

Ban đầu các van hổ quang thuỷ ngân được sử dụng rộng rãi trong việc

tiuốt kế các hệ thống truyền tải một chiểu tới thập niên 70, sau đồ các hệ

thống truyền tải một chiều chỉ cồn sử dụng các thiết bị bán dẫn trạng thái ran

{solid state semiconductor device)

Cùng với sự phát triển của các van điện tử công suất cố điểu khiển

(Ihinstor, GIO, IGBI ) đã khiến cho công nghệ truyền tâi điện một chiều trở nên có tính khả thi cao Đến nay trên thế giới nhiều nước đã và đang áp

dụng hệ thống truyền tải diện một chiều, dưới dây là một số ví dụ được nhiều

người biết tới:

- G Itaipu, Brazil, hệ thống HVDC được lựa chọn để cung cấp công suất tần số 5O IIz vào hệ thống 6011z, và để truyén tai kinh tế một lượng công suất

tối 12.600MW của nhà máy thuỷ điện qua khoảng cách 800km

- Ở1.eyte — Iauzon, Philippine, hệ thống HVDC được sử dụng dể truyền tải điện năng giữa các đảo và nâng cao độ tin cậy cho lưới điện Manila

tải

- Ổ Rihand — Delhi, ấn Độ, hệ thống HVDC được lựa chọn để Iruyềi

lượng công suất I.500MW tới New Delhi, dam bdo cde mục tiêu : Tổn thất và hành lang tuyển nhỗ nhất, độ tìn cậy và khả năng điều khiển tốt hơn

- Tig thống IIVDC được lựa chọn dé dim bảo việc truyền tải 10D0MW từ

Arghentina (hệ thống tấn số 50H) tới Rrazil ( hệ thống 60H»)

- Ở Queensiand, Australia, hệ thống HVIDC được lựa chọn để kết nối qua lại giữa hai hộ thống xoay chiều của New South Wales và Queensland,

đảm bảo mức độ ảnh hưởng môi trường thấp nhất và giảm thiểu thời gian xây

dựng

1.2 Giới (hiệu mội số hệ thống truyền (ải [IVDC điển hình (rên thế giới

1.2.1 HaiPu, hệ thống HVDC lán nhất trên thể giới

Cho đến nay hệ thống HVDC ItaiPu của Brazil là hệ thống truyền tải điện một chiểu ấn tượng nhất thế giới Nó có công suất chuyên tải lên tới

12.600MW và điện áp DC lên tới +600kV Hệ thống bao gồm hai đường dây

lưỡng cực mang tải công suất tổng cộng 12.600MW của nhà máy thuỷ điện

ltaipu (tần số 50Hz) phát vào hệ thống 60Hz ở SaoPaolo, một trung tâm công nghiệp của Drazil

Việc truyền tải được bắt đầu trên lưỡng cực thứ nhất vào tháng I0 năm

1984, và trên lưỡng cực thứ hai vào tháng 7 nam 1987

Hệ thống truyền tải HV 2C được lựa chọn bởi 2 lí do chủ yếu sau :

~ Truyền tải công suất từ máy phát tân số S0Hz vào hộ thống 6DHz

~ Tĩnh kinh tế khi truyền tải điện năng qua một khoảng cách lớn

Một số thông số kĩ thuậi của hệ thống +

- Thời gian di vào vận hành : 1984-1987

- Công suất truyền tải : 12.600MW

- Cấp điện áp một chiều : +600kV'

- Chiều dài của đường dây trên không : 785 km + 805km

1.2.2 Hé théng HVDC Leyte-Luzon, Philipine

Công ty năng lượng quéc gia Philipinc di xay đựng một liên kết HVDC đơn cực công suất 440MW - điện áp DC 350kV, để truyền tải công suất từ nhà

máy điện địa nhiệt trên đảo Leyte tới phía Nam của đão lớn Luzon để cung cấp cho lưới xoay chiều của khu vực Manila Ilệ thống vận hành vào tháng 8

nam 1998

Kết nối HVDC đã cho thấy tính hợp lí đối với cả phụ tải công nghiệp và

đân cư, không chỉ bởi lượng công suất bổ sưng lớn mà cồn bởi hiệu quả cải

thiện ổn định vốn cố của liên kết HVIDC trên lưới xoay chiều

Một số thông số kĩ thuật của hệ thống -

- Thời gian đi vào vận hành : 1998

- Công suất truyền tải : 440MW

- Cấp điện áp một chiều : 350kV

- Chiểu dài của đường dây trên không : 430 km

- Chiểu dài doạn cấp ngâm qua biển : 21km

1.2.3 Hệ thống HVDC Rihana - Dethi, India

Nhà máy nhiệt điện chạy than được xây dựng ở quận Sonebhadra của

bang Uttar Pradesh cd céng suất 3000MW Một phần công suất của nhà máy (1.500MW) được chuyên tải bởi đường dây HVDC lưỡng cực Rihand — Ielhi

có cấp diện ấp DC +500kV, Phẩn công suất cồn lại được truyền tải bằng

đường đây xoay chiều hai mạch 400kV

Mục đích chính của liên két HVDC 14 chuyên tải điện năng một cách hiệu quả và kinh tế nhất tới vùng phía Bắc, đấp ứng cấp bách nhu cầu điện của khu vực này Một số lí do chủ yếu dẫn đến việc lựa chọn liên kết HVDC thay

cho liên kết xoay chiều 400kV là :

- Hiệu quả kinh tế cao hơn

- Yêu cầu hành lang luyến giảm đi một nửa

- Tổn thất truyền lải thấp hơn

- Công suất truyền tải : 1.500MW

- Cấp điện áp một chiều : +500kV

- Chiều đài của đường đây trên không : 814 km

1.2.4 Hệ thống liên kết HVDC | Iback to backi | giữa Argemina và Brazil Một trạm biến đổi IIVDC công suất 1100MW - điện áp DC 70V được

đặt ở Garabi, Brazil gần biên giới với Argentina Lưới điện Brazil có tần số 60I1z cồn lưới điện của Argentina cố tần số 5OIIz Liên kết hai chiểu này vận

hành vào đầu năm 2000 Hệ thống truyền tải xuyên biên giới cho phép hai nước sử dụng nguồn điện năng của mình hiệu quả và ổn định hơn

1.3 Ưu - nhược điểm của truyền tải HVIDC và các ứng dụng :

13.1 Uu diém

Dưới đây là một số lợi ích chính của phương pháp truyền tải HVDC so

với truyền tải điện xoay chiều truyền thống

- Kha năng truyền tải công suất của dường dây HVDC không bi anh

hưởng bồi khoảng cách chuyên tải (Công suất truyền tải giới hạn của đường

đây xoay chiều là hầm của khoảng cách truyển tải và giảm mạnh khi khoảng

cách truyền tải tăng lên)

- Điều khiển dòng năng lượng rấi nhanh, do đố nâng cao độ ổn định,

không chỉ đối với các liên kết JIVDC mà cồn đổi với hệ thống xoay chiều bao

quanh

- Hướng của dòng năng lượng có thể thay đổi trong thời gian ngắn

- Một liên kết HV DC không làm gia tăng công suất đồng ngắn mạch tại

điểm kết nối, do đó không cần thay đổi máy cắt trong lưới điện hiện có

- Hệ thống HVDC có thể truyền tải công suất lớn hơn đối với cùng một

cỡ dây so với hệ thống xoay chiều

- Cùng một công suất truyền tải thì cấp điện áp của đường dây HVDC

thấp hơn đường dây AC do đó yêu cầu cách điện cũng đơn giản hơn

- Hành lang tuyến của đường dây truyền tải điện một chiều nhỏ hơn nhiều so với truyền tải điện xoay chiều với cùng công suất truyền tải Tác động môi trường của truyền tải điện một chiều cũng ít hơn

- Với bộ biến đổi sử dụng GTO (Gafe turn off Thyristor) hoac IGBT

(Insulated gate bipolar transistor) cho phép điều khiển dồng công suất tác

dụng và phản kháng độc lập, không cần bổ sung thêm thiết bị bù

- Cho phép truyền tải điện năng giữa hai hệ thống xoay chiều có tần số

khác nhau (liên kết qua lại giữa hai hệ thống xoay chiều khác tần số)

~ Hiện nay công nghệ truyền tải điện một chiều khá phổ biến trên thế giới

và có độ tin cậy cao, đã được nghiên cứu và vận hành trên 30 năm

Hình I.I ; Đường dây truyền tải điện xoay chiều 800kV (hình trên, công

suất truyền tải 2000MW, hành lang tuyến 75m) và một chiều 500kV (hình

dưới, công suất truyền tải 3000MW, hành lang tuyến 50m)

errrTerre

tu"

RA

Hình 1.2 : Hành lang tuyến cho hệ thống truyền tải céng sudt 10.000MW

với điện áp xoay chiều 800kV và HVDC 750kV,

1.3.2 Nhược điểm :

~ Giá thành của bộ biến đổi còn cao

- Bộ biến đổi có khả năng chịu quá tải không cao và rất nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm không khí

~ Phải lắp đặt thêm các thiết bị bù công suất phản kháng tại trạm biến

đổi

- Cần thực hiện các biện pháp triệt tiêu sóng hài do hoạt động của bộ

biến đổi sinh ra thành phần sóng hài bậc cao làm méo dạng dòng xoay chiều

- Khả năng lấy công suất dọc đường dây khó khăn vì phức tạp và tốn

kém khi thực hiện

1.3.3 Một số ứng dụng phổ biến của hệ thống truyền tải HVDC :

~ Truyền tải công suất qua một khoảng cách lớn trên đất liền và dưới

nước

~ Liên kết hai hệ thống xoay chiều khác tần số

- Kết nối các máy phát điện bằng sức gió, nhà máy thuỷ điện vào hệ

21

thống

- Nâng cao độ ổn định hệ thống

Đối với các ứng dụng nêu trên hệ thống IIVDC tổ ra là sự lựa chọn kinh

tế và giảm thiểu tác hại xấu tới môi trường Cùng với sự phát triển của Kĩ thuật, nhu cầu liên kết các lưới điện khu vực, các nỗ lực bảo vệ môi trường đã

khiến cho trong nhiều trường hợp hệ thống truyền tải HVDC là sự lựa chọn tốt

nhất.

CHƯƠNG 2 CAU TAO CUA HE THONG TRUYEN TAL

ĐIỆN MỘT' CHIỀU ĐIỆN ÁP CAO

12 Pulse comerier Bộ s£n cổi 12 xunx

Transformer Máy hiến Ấp

Smoothing regclorg Điền E¬áng san phẳng dòng diệc

OC Filters Hộ kz diễn mặt cH +

Tuned AC Fillers Bla: digu zcay chiếu

HE at Filtes BO “ne xcay caidu coc in

Ilinh 2.1 Cau tao cila hé théng IIVDC lưỡng cực

23

2.1.1 Tram bién déi ; C6 nhiém vu _bién déi ddng điện xoay chiều thành

một chiéu (tram chinh luu — Rectitier station) va mét chiéu thanh xoay chiéu

(trạm nghịch lưu — Inverter station), Quá trình truyền tải điện năng giữa hai

điểm yêu câu hai trạm biến đổi nói trên Vai trò của trạm chỉnh lưu và nghịch

lưu có thể được chuyển đổi cho nhau dẫn đến sự đảo chiều của luồng công suất Một trạm biến đổi điển hình thường có hai nhóm biến đổi 12 xung mỗi cực Những phần tử chính của một trạm biến đổi là :

+ Thiết bị biến đổi : Bộ phận này thông thường có cấu hình hai cầu biến đổi (sử dụng van bán dẫn diod hay thyristor ) 3 pha liên kết nối tiếp để tạo thành một thiết bị biến đổi 12 xung ( xem hình 2.1) Tổng số van trong mỗi

đơn vị là 12 Các van này được tổ hợp thành các cấu hình van đơn (single valve), van kép (double valve) và cấu hình 4 van Mỗi van được sử dụng để

chuyển mạch một đoạn sóng điện áp xoay chiều Nguồn cấp cho bộ biến đổi

là các máy biến áp được kết nối theo các tổ đấu dây Y/Y và Y/A

Các van được làm mát bằng không khí, nước, dầu hay khí Freon Việc làm mát bằng chất lỏng sử dụng nước được khử ion hóa là hiệu quả hơn cả và

góp phần giảm tổn thất trong trạm Khả năng tải của một nhóm van thông

thường bị hạn chế bởi dồng ngắn mạch hơn là yêu cầu mang tải trong chế độ

xác lập Thiết kế van được

dựa trên khái niệm modul,

mỗi modul bao gồm một số

lượng xác định các thyristor

ghép nối tiếp nhau hoặc song song để đạt được điện ấp và

đồng điện làm việc theo yêu

Hình 2.2 Hình ảnh một Modul Thyristor cầu Ngầy này người ta đã chế

tạo được các thyristor có dòng định mức tới 4000A và điện áp làm việc tới

8kV.

Các tín hiệu điểu khiển van được tạo ra trong bộ điều khiển có điện thế đất và được truyền tới mỗi thyristor

trong van thông qua một hệ thống dẫn

hướng cáp quang Tín hiệu quang nhận

được tại thyristor sẽ được biến đổi

thành tín hiệu điện sử dụng thiết bị khuyếch đại cùng với máy biến áp xung Đi kèm với các van là các thiết bị bảo vệ : quá áp, quá nhiệt

Gần đây người ta còn sử dụng bộ

Hình 23 Bộ biến đổi 12 xung

bién déi str dung van VSC (Voltage source

converter- b6 bién đổi nguồn áp) vào mục đích nâng cao độ ổn định của hệ

thống, đây là một ứng dụng rất quan trọng của bộ biến đổi nguồn áp VSC Mỗi van đơn lẻ trong cầu biến đổi được cấu thành từ một số các tranzito có

cực điều khiển cách li ( IGBT — insulated gate bipolar tranzito ) Các thiết bị

điều khiển và thiết bị làm lạnh có thể được đóng kín trong các container tiêu chuẩn để thuận tiện cho vận chuyển và lắp đặt

+ Máy biến áp của bộ biến đổi (MBA): Các máy biến áp chuyển đổi cấp

điện áp xoay chiểu về cấp điện áp thích hợp cho bộ biến đổi của hệ thống

truyền tải điện một chiều và chúng tham gia vào điện kháng chuyển mạch

Máy biến áp có thể có các cấu hình khác nhau, thông thường là loại ba

pha hay tổ hợp ba máy biến áp một pha, phía thứ cấp nối hình sao và tam giác

với điểm trung tính không nối đất Phía sơ cấp máy biến áp được liên kết song

song và điểm trung tính được nối đất.

25

Máy biến áp sử dụng cho bộ biến dổi có khe hở cách điện giữa cuộn đây

và gõng lừ lớn hơn máy biến áp thông thường, được thiết kế chịu điện áp một chiêu và tổn hao đồng điện xoáy do từ thông chứa nhiều sống hài làm nóng đầu máy biến ấp và gây tiếng ổn Khi vận hành các pha không lầm việc đồng

thời mà luân phiên theo sự làm việc của các đương cực của bộ biến đổi, như

vậy máy biến áp luôn làm việc trong trạng thái không đối xứng, nên phải chọn

sơ đồ nối đây sao cho đảm bảo được điều kiện từ hóa bình thường của các trụ

lối thép và giảm thiểu được sự đập mạch của điện ấp và dòng điện chỉnh lưu Điều áp dưới tải của MBA tác động khi điện áp mạch xoay chiều thay đổi, góp phần làm giảm công suất phản kháng cung cấp cho bộ biến đổi

+ Các bộ lọc xoay chiều và nhóm Iụ điện : ở phía xoay chiều của bộ biến

đổi l2 xung, hài bậc I1, 13 được sinh ra Các sóng hài ngoài tác hại như

gây nhiễu tín hiệu thông tin cồn gây tổn thất, méo dạng điện ấp, làm phát

nóng thiết bị Do đố các bộ lọc được lấp đại nhằm mục đích hạn chế sống

hài tới mức độ chấp nhận của lưới điện Bộ lọc có thể sử dụng các phần tử thụ động L-C, trong tương lai các bộ lọc xoay chiều tích cực sẽ được áp dụng

"Trong quá trình làm việc, bộ biến đổi tiêu thụ một lượng khá lớn công suất

'phản kháng, lượng công suất phản kháng này được bù đắp một phần bởi nhóm

bộ lọc và phân cồn lại bởi nhóm tụ điện

+ Các bộ lọc một chiển : ở phía một hiểu bộ biến đổi !2 xung sinh ra

các sống hài bậc I2,24 Các sống hài như vậy cố thể tao ra sự nhiễu loạn

trong các hệ thống viễn thông J2o đó các bộ lọc một chiếu được thiết kế đặc biệt được sử dụng nhằm mục đích giảm mức độ gây nhiễu Thông thường các

bộ lục 1uội chiều không cẩn thiết nếu sử dụng cắp để truyền tải Nhưng rong

trường hợp dường dây trên không thì việc lắp đặt bộ lọc một chiều là cân thiết

Thông thường các bộ lọc phía một chiều có giá thành thấp hơn bộ lọc phía

xoay chiều

+ Bộ lọc cao tân : Bộ lọc này được lấp đặt ở cả phía xoay chiều và một

chiêu để khử các sóng hài tần số cao

+ Kháng san phẳng dồng diện nối tiếp với mỗi cực của bộ biến đổi nhằm

mục đích hạn chế sự đập mạch của điện áp và đồng điện một chiều, hạn chế

ving đồng điện gián đoạn, hạn chế đảo mạch không mong muốn phía nghịch lưu, hạn chế dòng điện xung ở chỉnh lưu khi cố ngắn mạch phía đường đây

một chiều và bảo vệ chống sét trên đường đây một chiều Lựa chọn đúng giá trị của cuộn kháng sẽ thay đổi tần số cộng hưởng nối tiếp phía một chiều ỗ

những hài bậc thấp, tránh sự cộng hưởng ở tấn số cơ bản một nguyên nhân gây bão hòa MBA của bộ biến đổi

+ "Thiết bị bù công suất phản kháng : Khi vận hành tram biến đổi yêu cầu

cung cấp công suất phản kháng, dộ lớn của nó phụ thuộc vào công suất tác dụng (khoảng 50 60% công suất tác dụng) Rất may, một phần lượng công

suất phản kháng yêu cầu này được cung cấp bởi chính bộ lọc xoay chiều

"Thêm vào đó các cụm tụ bù néi song song (shunt capacitor), may bi đồng bộ, hoặc SVC (static var compensator) cling duge sit dụng tuỳ thuộc vào yêu cầu

của hệ thống

+ Mấy cất và đao cách li phía xoay chiều để loại trừ sự cố và cách li hệ

thống một chiều Phía một chiểu các mấy cất và dao cách l¡ cũng được sử

dụng đồng cất dòng điện tải và loại trừ sự cố

+ Ngoài các thiết bị chính kể trên còn phải kế tới các thiết bị đo lường và

bảo vệ cũng là một phần không thể thiếu của trạm biến đổi

2.1.2 Thiết bị truyền tải : Các đường dây tải điện một chiều có nhiệm vụ truyền tải công suất tr phía chính lưu sang nghịch lưu

+ Đối với việc truyền tải điện năng công suất lớn trên mặt đất thì phương tiện truyền tải phổ biến nhất là đường dây trên không Đường dây này thông

thường là lưỡng cực (hai đường dây với hai cực tính khác nhan) Cáp HVIDC

thông thường được sử dụng khi đi ngầm dưới biển Những kiểu phổ biến nhất

27

của cấp ngẩm là loại cách diện rắn và loại cách điện dầu, trong đó loại dẫu tiên là kinh tế hơn cả Cách điện của nó bao gổm nhiều bảng giấy cách diện

được thấm đảm dầu nhớt có độ đậm đặc cao Không có sự hạn chế về độ dài

đối với loại cáp này và độ sâu cho phép có thể tới I000m Loại cáp đổ đây dầu

được đổ loại đầu nhớt có độ đậm đặc thấp và luôn làm việc đưới một áp suất

Chiều dài tối đa cho kiểu cấp này thường khoảng 60km Sự phát triển các loại

cáp mới đã và đang gia tăng trong những năm gần đây

Nguyên tắc để xác định kích thước của đường dây trên không và cột đỡ

của đường dây tải điện một chiểu tương tự như đường dây xoay chiều Tiết

diện dây dẫn được lựa chọn theo mật độ dòng điện kinh tế (lu) Việc phân pha

được thực Ì

nhầm tăng dường kính tương đương, nâng cáo hiệu quả sử

dụng của dây dấn

Trên dường dây có trco hai dây chống sót bảo vệ (rong đó một đây kết

hợp với cấp quang phục vụ thông tin) với góc báo vệ là 18°, Nối đất luôn được

thực hiện để giám bớt sóng hài và giảm nhiễu đường đây thông tin

2.1.3 Nối đất : Hầu tiết các liên kết một chiểu déu sử dụng nối đất như

là dây trung tính Khi nối đất yêu cầu mật bằng rộng để giảm dòng rò và

gradient dién 4p, để hạn chế đồng qua dất có thể dùng dây dẫn kim loại Địa điểm chọn đặt hệ thống diện cực nối dất phải có điện trở suất đỗ bé, xa khu

vực thành thị, các đường ống, công trình ngầm, trạm biến đổi để ngăn chặn

hiện tượng ăn mồn hóa điện, dòng rò vào MBA của bộ biến đổi, nhiễu thông tin Các điện cực cần được khoan sâu dưới lồng đất do điện trở suất của lớp đất

gần bẻ mặt thường khá cao

2.2 Một số sơ đồ Hên kết cư bản, phân Lích và đánh giá

Cúc liên kết một chiều phổ biến có các cấu hình cơ bản dưới dây :

2.2.1 Sơ đã liên két don cute ( monapolur link):

Trong cấu hình này có một day dẫn cực tính dương hoặc âm (thông

thường là âm) Đất hoặc nước biển được sử dụng làm đường trở về Do gây ra một số ảnh hưởng xấu như : ăn mờn hóa điện điện cực nối đất, trong nước biển

có thể sinh ra Chlorine hoặc một số hóa chất độc hại khác, làm nhiễu la bàn

nên trung mội số trường hợp phía nối đất của trạm chỉnh lưu và nghịch lưu

có thể được liên kết với nhau bằng một dây kim loại Khi dùng cấp cổ vỗ bọc

kim loại thì vỗ cáp sẽ được sử dụng làm đường trở về

liệ thống đơn cực hiện đại ấp dụng cho đường dây trên không có thể

chuyển tải công suất lên tới 500MW Nếu sử dụng cấp ngấm dưới đất hoặc

biển thì điển hình có thể mang tải tới 600MW,

Từ điểm -

- _ Sơ đồ tương đối đơn giản

~_ Giảm chỉ phí đường dây

-_ Có thể mở rộng thành sự đồ hai cực để tăng công suất chuyên tải

Thược điểm :

~ Độ tin cậy và tính linh hoạt không cao

-_ Công suất truyền tải không lớn

2.2.2 Sơ để liên kết lưỡng cực (bipolar link) :

"Trong cấu hình này một cặp đường dây có điện thế ngược dấu được sử

29

dung, vì vậy các dường dây này cần phải được cách diện đầy đủ Chỉ phí cho

hệ thống truyền tải một chiều lưỡng cực cao hơn cấu hình liên kết đơn cực với

một đãy dẫn trở về Đường dây tải điện một chiều lưỡng cực có hiệu quả tương

đương với đường đây xoay chiều mạch kép Khi mang tải bình thường, dồng

điện chạy vào đất rất nhỗ giống như trường hợp cấu hình đơn cực cổ dây dẫn

trở về, do đó giảm thiểu được tổn thất đo đồng tiếp đất và giảm ảnh hưởng tới

môi trường Khi có sự cổ trên một đường dây, với các điện cực nối đất được

sử dụng làm đường về thì đường dây sẽ tiếp tục vận hành trong trạng thái đơn cực Với cùng công suất truyền tải so với đường dây đơn cực, thì đường day lưỡng cực chỉ phải mang một dông điện có giá trị phân nửa so với đường dây

don cực Khi di qua các dịa hành bất lợi tì hai đường dây có thể di trên các bàng cột khác nhau, phòng khi cố một dường dãy bị sự cố thì dường dây cồn

lại vẫn tiếp tục truyền tải một phần công suất Khi điện trở đất cao có thể lấp

dat thêm đường dây trở về, đường đây này không đồi hồi mức cách điện cao

và có thể sử dụng làm dây chống sết cho đường đây trên không, nếu được cách

điện đầy đủ thì có thể sử dụng làm day dự phòng Trén thực tế cấu hình này được sử dụng khá phổ biến

Hình 2.5 Sơ đồ liên kết lưỡng cực ( bipolar link )

Uù điểm

- Độ tin cậy và tính linh hoạt cao

- Kha ning truyền tải công suất lớn gấp dõi sơ đồ đơn cực

- It gay nhiễu hơn sơ đồ đơn cực

-_ Dễ dàng thay đổi chiêu cơng suất chuyên tải

Thược điểm :

- Chi phí cao hơn sơ đề đơn cực

2.2.3 Sơ đồ liên kết cùng cực tính thomepolar link) :

Sơ đồ này sử đụng hai hay nhiều đường dây cũng cực tính, thường cĩ cấu

am để giảm nhiễu và tổn thất vắng quang Đường trở về qua điểm giữa được

nối dat Khi một dây dẫn bị sự cố, hệ thống sẽ vận hành như cấu hình liên kết

đơn cực liếp tục truyền tải iuội phần cơng suất, Cấu hình này cũng dược sử

- Đệ tin cậy và tính linh hoạt cao

- _ Khả năng truyền tải cơng suất lớn gấp đơi sơ đồ đơn cực

Nhược điểm

-_ Chỉ phí cà hơn sơ đồ đơn cực

- Gay an mon điện hĩa các đường ống ngẩm xung quanh điện cực nối

đất

31

2.2.4 Sơ dã chỉnh lưu và nghịch lưu dặi kÊ nhan (back to back station) :

Cả hai bộ biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu được đặt ở cùng một chỗ,

thông thường trong cùng một tòa nhà và chiều dài cña đường dây tải điện một chiều chỉ là một vài mét Các trạm back to back thông thường dược sử dụng

dể

-_ Kết nối các hệ thống điện có tân số khác nhau

-_ Kết nối hai mạng điện có cùng tần số nhưng không có sự liên hệ pha cố định

-_ Kết nối các hệ thống có tần số và số pha khác nhau

Do chiều dài đường dây tải điện ngắn nên cấp điện áp một chiều không cần cao ( thường từ 5OKV -:-150KV) Loại sơ đồ này có thể dũng dây dẫn đơn

cực hay lưỡng cực

độ ổn định hệ thống, hay liên Kết hai hệ thống xoay chiều khác tần số

2.2.5 Sơ dã liên kết nhiều diếm dấu :

Trong so dé này có nhiều hơn hai trạm biển đổi đặt riêng biệt Nếu tất cả các trạm nối cùng cấp điện áp thì gợi là hệ thống một chiều nhiễu điểm đấu song song Nếu có một hay nhiều trạm biển đổi đấu nổi tiếp vào một cực hoặc

cả hai cực gọi là hệ thống một chiều nhiều điểm đấu nối tiếp

Hệ thống một chiêu nhiều điểm đấu được sử dụng để rút công suất đọc

đường hoặc mở rộng hệ thống điện một chiều sắn có Ưu điểm của cấu hình

này là làm tăng tính lĩnh hoat của hệ thống một chiều, tuy nhiên hiệu quả kinh

tế không cao vì phải xây thêm các trạm biến đổi làm phức tạp sơ đồ đấu nối

lĩnh 2.8 Sơ đồ liên kết một chiểu cố nhiều điểm đấu

3.2.6 Một số sơ đồ khác: Ngoài các dạng sơ đỗ phổ biến nêu trên, cồn cố

sơ đồ nối trực tiếp máy phát với bộ chỉnh lưu thông qua anáy biến ấp, sơ đồ này hay được sử dụng cho các mấy phút thuỷ điện và tua bin gió Tân số của

điện ấp xoay chiều nhận được sau bộ nghịch lưu sẽ không phụ thuộc vào tốc

46 cia tua bin

Néu hé thong chi chuyén tai công suất theo một chiểu cố định thì phía

chỉnh lưu có thể thay thé thyristor bằng diod để giảm giá thành Khi đó phía

xoay chiều yêu cầu mạch cắt tốc độ cao để bảo vệ quá dòng chơ diod khi ngắn

mạch trên đường dây một chiều

“Trên cơ sở các sơ đồ cơ bản nêu trên, tùy theo các điều kiện và các yêu

cầu thực tế mà có thể phát triển thành nhiều dạng sơ đồ khác nhau Trong một

số trường hợp để chuyển đổi đường dây truyền tải điện xoay chiều hiện cố

thành đường dây truyền tải HVDC thì hai trong số 3 dây dẫn sẽ vận hành theo

cấu hình lưỡng cực, dây dẫn thứ ba được sử dụng giống như một cực song

song, được trang bị cùng với các van đảo chiều

2.3 Nguyên lí làm việc của trạm biến đổi và sơ đỏ thay thế tương

đương đường dây HVDC một cực

2.3.1 Nguyên lí làm việc của bộ chỉnh lưu :

Chỉnh lưu là quá trình biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành

năng lượng dòng điện một chiều Hình vẽ 2.9 mô tả sơ đồ cấu trúc thường gập

- Loc : Bộ lọc nhằm đảm bảo điện áp, dòng điện một chiều bằng phẳng

theo yêu cầu

Chỉnh lưu được phân loại theo một số cách sau đây :

a Phân loại theo số pha nguồn cấp cho mạch van : Một pha, hai pha, ba

pha, su pha

b Phân loại theo loại van bán dẫn : Hiện nay chủ yếu dùng bai loại van

là điod và thyristor, vì thế có 3 loại mạch sau đây :

- Mach yan ding toàn điod, được gợi là chỉnh lưu không điều khiển

- Mạch van đùng toần thyristor, gọi là chính lưu điều khiển

- Mạch van dùng cả điod và thyristor, gọi là chỉnh lưu bán điều khiển

e Phân loại theo sơ đổ mắc van với nhau, có hai cấu hình :

- 8ø đồ hình tia : ở sơ đổ này số lượng van sẽ bằng số pha nguồn cấp cho mach van 'Lất cả các van đều đấu chung một đầu nào đó với nhau, hoặc catot chung hoặc anot chưng

- So dé cầu : ở sơ dé nay sé lượng van nhiều gấp dôi số pha nguồn cấp cho mach van Trong đố một nữa số van mắc chung nhau calol, nửa kia lại

mắc chung nhau anot

Luận văn sẽ tập trung vào phân (ích mạch chính lưu cầu 3 pha 6 van

Đây là sơ dồ được sử dụng khá phổ biến do có một số tru điểm cơ bản như :

- Chịu được điện áp cao do có hai van mắc nối tiếp nhau

- Tân số đập rạch bằng 6 lần ân số nguồn cấp, hạn chế sóng hài bậc cao

trong dòng sơ cấp

- Máy biến áp được sử dụng hiệu quả hơn vì trong mỗi chu kì dòng điện chạy qua cuộn dây thứ cấp cá hai chiều nên mạch từ không bị bão hòa

- Hệ số điện áp cao ( Ua= (3V6/n) Ur = 2,34U)), do đó để đạt được điện

áp một chiếu như nhau thì sơ đồ cầu ba phá yêu cầu máy biến ấp cố tỷ số biến dồi nhỏ hơn và yêu cầu cách diện thấp hơn

Điện áp của chỉnh lưu có thể điều khiển được nhờ thay đổi góc mở œ thyristor Chỉnh lưu có diểu khiển được gọi là bộ biến đổi hai chiều vì cha phếp công suất chạy theo cả hai chiểu Chỉnh lưu bán diều khiến cho phép

điều chỉnh điện áp nhưng không đổi được chiều truyền tải Đầu ra của chỉnh

35

lưu dược cơi là án một „ nhưng thực ra là điện ấp đập mạch Tần số đập

mach cing cao fhì đạng sống ra căng íL nhấp nhô

TIệ thống IIVDC với mục đích truyền tải công suất lớn nên ta chỉ xét bộ

biến đổi ba pha Trong đó chỉnh lưu cầu ba pha được xem là sơ đồ có nhiều ưu

điểm nhất và cũng được sử dụng phổ biến nhất

- Nhóm chấn : chuyển mạch theo vong trn T2->T4->T6->T2

'Ta cố thể coi dường như có hai mạch chỉnh lưu tia ba pha đồng thời hoạt

động Điện áp một chiểu nhận được L7; phải là hiệu của hai điện áp của hai

nhóm van (34; va Gan

Giéi han géc mé cue tidy Ounin = 5° dé thyristor chac chan md, ở chế độ

làm việc bình thường I59<œ< 20%

Ta cố các biểu thức :

- Lượng điện áp giảm do hiện tượng ràng đẫn (xem giải thích ở phần

“hiên tượng trùng dẫn") được tính theo biểu thức :

- Điện áp chỉnh lưu nhận được

U,-U,,cosa— AU, — Wor cose 3 ch — 3U„leosz +eos(#+ ¿0] mm

Đồng diện trang bình chảy trong van lạ» = la/3

-_ Điện áp ngược lớn nhất mà thyristor phải chịu

-_ Công suất tính toán máy biến áp nguồn cấp cho bộ chỉnh lưu cầu 3

"Trong đó :

*,: Tổng kháng cuộn dây thứ cấp và sơ cấp MBA qui về phía thứ cấp

1a : Dòng điện một chiều chạy trong mạch ngoài chỉnh lưu

Uy: Tri hiệu dụng điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

Ue = V2 Us

Pa : Công suất 1 chiêu phía chỉnh lưu P„ = Uala

Bang 2.1 Một số thông số chính của các mạch chỉnh lưu

“Tham số | Use | le - Usmw l; bị Pos AU, | Ms Kem

3 pha bind 1 pha sơ để cầu 117U/ | T3 0#U- | 1/2 245L L41U | ¡1114 | t1, | L23P |2Xal/K | 2 | 04814 | 0471K;s | L35P¿ |3Xal2| 3 067 0235

3pha sơ đồ cu - | 2,34U¿ | „3 2/45U, | 0/8161, |08161„K¿, | L0SP, |3XmI,4§ | 6 0057

6 pha hình tia 135U | T6 283L¿ | 02914 | 0381/K¿a | L56P, |3#al/2m| 6 6,057

6 pha có cuộn 17L: | 1/6 245L | D2914 | 041122, | 126P, |3Ấal4N [| 6 0057

kháng cân bằng

37

Đấu gháp các mạch chỉnh lưu vái nhau :

'Trên thực tế có những trường hợp đồi hỗi các van phải làm việc đưới một

điện ấp cao hoặc đồng điện lớn mà công nghiệp chế tạo van chưa đạt tới được

"Trong những trường hợp này người ta có thể đùng các biện phấp khắc phục

như sau:

-_ Đấu nối tiếp nhiêu van hoặc dlấu nối tiếp các mạch chỉnh lưu với nhau

để chịu được diện áp cao

- Đấu song song nhiễu van hoặc song song nhiễu mạch chỉnh lưu với

nhau để chịu được đồng tải lớn

Một sơ đồ ghếp nối được sử dụng phổ biến trong truyền tải IIVDC là sơ

đồ đấu nối tiếp hai mạch chỉnh lưu cầu ba pha để tạo thành bộ biến đổi 12

xung Nếu mạch có dùng biến áp thì hai cuộn dây thứ cấp có pha lệch nhau

30

AC Bus Hình 2.11 Sơ đồ đấu nối tiếp hai chỉnh lưu cầu 3 pha

Điều này cho phép điện áp ra U¿ = Ư¿; + U¿; có hệ số đập mạch gấp đôi

sơ đồ cầu thông thường, có nghĩa là ở đây mu = L2 và điện áp ra sẽ bằng

phẳng hơn Sơ đổ này khử được sống hài bậc 6 phía một chiểu, bậc 5 và bậc 7

phía xoay chiêu do đó giảm giá thành các bộ lọc sống lài Hai máy biến áp xuột đấu Y/Y, một đấu Y/A có điều áp dưới ti

'Ta cố các biểu thức tổng quát cho n mạch cầu ghép nối tiếp :

-_ Điện áp không tải lý tưởng :

Ghi chú ; 2s điện ấp không tải lí tưởng phía chỉnh lưu; U: trị số hiệu

dụng của điện áp pha cuộn thứ cấp BA nguồn đấu Y/Y; la trị số trung bình

của dòng điện qua van; L,s„„ điện áp ngược lớn nhất mà van phải chịu khi

làm việc; lạ, l¡ trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp biến áp

nguồn; la dòng một chiểu chạy ở mạch ngoài chỉnh lưu; K„ hệ số máy biến ấp

nguồn; Pụ công suất tính toán máy biến áp nguồn; Pa công suất 1 chiều phía

chỉnh lưu : Pa=Uzla; AUy sụt áp do hiện tượng trùng dẫn gây ra; mau hệ số

đập mạch; Kam hệ số dập mạch của điện ấp chỉnh lưu, Kam = LJim/U& , trong

đó 1Ữạm là biên độ sóng hài cơ bản của điện áp chỉnh ha theo khai triển

Fourier