Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tính toán chế Độ khi lắp Đặt thiết bị tcsc và svc tại trạm biến Áp 220kv thái nguyên

Thiết bị bủ đọc có điều khiển TCSC cho phép chúng ta vận hành hệ thống diện một cách linh hoạt, hiệu quả trong diều kiện bình thường hay sự cỗ, nhờ vào khả năng điều chỉnh nhanh công su

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẢO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

NGUYEN THANH LONG

Nghiên cúu tính toán chế độ khi lắp đặt thiết bị TCSC

và SVC tại trạm biến áp 220kV Thái Nguyên

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HE THONG DIEN

Hã Nội, 2011

BOQ GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAL HQC BACH KHOA HA NOI

NGUYEN THANH LONG

Nghiên cứu tính toán chế độ khi lắp dat thiết bị TCSC và

SVC tại trạm biến áp 220kV Thái Nguyên

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HE THONG DIEN

NGƯỜI HƯỚNG ĐẪN KHOA HỌC:

TS.PHAN ĐĂNG KHẢI

Hà Nội, 2011

MUC LUC

Chương 1: Tẳng quan về én dink điện áp " cose dD

1.1 Khái niệm chung về ỗn định điện áp

1.3 Hau qua mat n định điện áp lễ

1.4 Vấn đề đảm bảo giá trị điện áp cho phép 17

1.5 Các biện pháp ngăn ngừa sụp đỗ điện áp 18

BL BV Cece nee inert HH nee ¬-

2.1 1 Khả năng ứng dụng của SVC trong hệ thông điện 23

2.1.1.2.2 Giới han thời gian và cường đô quá áp khi xây ra sư cô

2.1.1.2.3 Ôn hỏa đao động công suất hữu công .- 27

2.1.1.2.4 Giảm cường độ đỏng điện vô công _ 28

2.1 1.2.5 Tăng khả năng tải của đường đây 28 2.1.1.2.6 Cân bằng các phụ tải không đối xứng 30

2.1.1.2.7 Cai thién én dinh sau su 6 cose 30

2.12.1.1 Nguyên lý hoại động của bộ thyristor mắc song song ngược 32

2.1.2.1.2 Kháng điều chỉnh bằng thyristor ICR (thyristor controlled

2.1.2.1.3 Tu déng mé bang thyristor TSC (thyristor switch capacitor) .43

2.1.2.1.4 Khang đóng mở bằng thyristor TSR (thyristor switch reactor) .44

2.1.4 M6 hinh SVC trong tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện 47

2.1.4.1 Mô hình hỏa SVC như một điện kháng có trị số thay đổi 47

2.14.2 Mô hình SVC theo tổ hợp nguồn và phu tai phan khang 40

2.2.1 Cầu tạo, nguyên lý hoạt đông của TCSC - 32 2.2.2 Mô hình phần điều khiển TCSC c 22c .58

2.2.2.1 Mô hình điều khiển ngoài của TCSƠ 255

2.2.2.2 Mô hình điều khiển trong của TC§C c 98 2.2.3 Phân tích hiệu quả điều khiển của TCSƠ 9

2.2.3.1 Phân tích hiệu quả điều khiển TCSC tho tác động rời rạc .Ð

2.2.3.2 Hiệu qué diéu khiển TCSC theo tác động liên tục 64

Chương 3: Khai thác phẫn mềm PSS/E, tính toán phân tích ẩn định hệ thống

3.1 Phần mềm tính toán P§S/E + 69

3.1.1.4 Dữ liệu nhánh không có máy biến áp

3.1.1.7 Dữ liệu hiệu chỉnh trở kháng máy biến áp „03

3.1.1 8 Dữ liệu về các thiết bị bủ có điều khiển 83

3.1 2.1 Tính toán chế độ xác lập trước sự cỗ 85

3.1.2.4 Chạy trương chỉnh mô phỏng o8

4.7 Trường hợp không lắp đặt thêm thiết bị bủ 199

47.2 Kiém tra bước nhây điện áp ¬ 103

4.7.3 Đánh giá trường hợp không lắp đặt thêm thiết bị bù 104

4.8 Tỉnh toản khả năng truyễn tải với tiêu chỉ n- L 1Ð

Kết luận và kiến nghị 0S nen sossseseeessaceuessvssvesseeens 122

TT | Chit vi Chữ tiếng Anh đây di Nghĩa liếng ViệU

"Thiết bị bú tĩnh cớ điều

khién bing, thyristor

Thyristor Controlled Series Thiết bị bù đọc có điều

"Thiết bị điều khiến

dòng công suất

Thyristor Controlled Phase fe Thiết bị điều khiến góc

Regulator pha bang thyristor

“Thiét bi co digu khién

Flexible Alternating Current

DANH MUC CAC BANG BIEU

Bảng 2-1: Giá trị của Tạ khi thay đổi góc diều khiển cả 42

Bảng 4.1 Dự báo phụ tải khu vực tt ¬— wl

Bang 4.2 Nhu cau phu tii tinh Thai Nguyén giai doan 2006- 2010-2015 91

Bang 4.3: Chế độ điện áp tại thời điểm 1(Tụ bà ngang 2x40 MVAr- Chế độ

Bảng 4.4: Chế độ điện áp tại thời diém 1(Tu bu ngang 40+ 20 MVar- Chế dé

phụ tải cực đại) sex TÚO

Bang 4.5 Ché độ điện áp tại thời điểm 1(Tụ bủ ngang 40 MD Var- Chế độ phụ

Bảng 4.13 Chế đô điện áp tại thời điểm 3 Trường hợp 43

Bang 4.14 Chế độ điện áp Lại thời điểm 3 — Trưởng hợp 4.4 A

Bang 4.15 Ché dé dién 4p tai thoi diém 3 Trường hợp 4.5

Bang 4.16 Ché đô điện áp tại thời điểm 3 Trường hợp 4.6 115

Rang 4.17 Chế dộ diện áp tại thời diểm 3 — Trường hợp 4.7 116

117

Bảng 4.18 Chế độ điện áp tại thời điểm 3 Trường hợp 4.8

Tiẳng 4.19 Khả nắng truyền tải công suất của phương án 118

Rang 4.20 Kết quả tính toán chế độ phương án - 119

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐÔ THỊ

Hình 1.1: Các piai đoạn SĐĐA thco thời gian - 14

Hình 2.1: Điều chỉnh điện áp tại nút phụ tải bằng 8VC 25

Hình 2.2: Sự thay đổi điện áp tại thanh cái phụ tải khi có và không có 8VC 26 Hình 2.3: Quan hệ thời gian và diện áp,quá áp Tả 26

linh 2.4: Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có và không có

Hình 2.5: Đặc tính công suất khi có và không có SVƠ 31 TTình 2.6: Sœ đồ nguyên ly bé thyristor se 32

Ilinh 2.8: Nguyên lý cầu tạo và hoạt động của TCT 35

Hình 2.9: Đặc tính điều chỉnh liên Lục của TCR 36

Hình 2.I0: Dạng sóng của tín hiệu dòng điện qua TCR woe BT

Ilinh 2.11: Dic tinh diéu chinh dong điện TCR theo góc ¢ 40

Hình 2.12: Các sóng hải bậc cao trong phan uit TCR _ 40

Hình 2.13: Sơ để và nguyên lý hoạt déng cha TSC 43

Hình 2.14: Nguyên lý cấu tạo và hoại động cla TSR " 44 Hình 2.15: Hè điều khiển các van của 8VŒ 45

Hình 2.16: Dặc tính U-I của SVC AS Hình 2.17: Đặc tính làm việc của SVC diều chính theo diện áp - 46

Hình 2.18: Đặc tính làm việc của nguẫn công suất phản kháng, 49

Ilinh 2.19: Đặc tính phụ tải công suất phản kháng qua MBA điều áp dưới

Ilinh 2.25: Cau tric véng lặp điều khiển én dinh cla TCSC 56 Hình 2.26: Sơ đề điều khiển trong của 'TOSC dựa trên sự đồng bộ thành phần

cơ bản của đồng điỆN ener DB

Hình 2.27: Sơ đỗ điều khiển trong ca TCSC dựa trên dự đoán thời điểm qua

giá trị 0 của điện áp tụ điỆn uc Lọ cà cà bú nh nh nh nh nho co cóc VÕ

TTình 2.28: TCSC trung sơ đỗ hệ thống điện đơn giản 60

Hinh 2.30: Hiệu quả tác động TCSC theo tín hiệu công suất G6

Hình 2.31: Hiệu quả tác động TCSC theo tín hiệu dòng điện 67

Hinh 3.1: Sơ dồ khi tính toán giải tích lưới a _ 70

Hình 3.6: MBA 2 cuộn dây diễn hình trong PS8/H 76

Hình 3.7: MBA 3 cuén day trong PSS/E 16

Ilinh 4.1 Sơ đồ lưới điện khu vite - 93

Hình 43 Giới hạn truyền tải công suất tại thời điểm 1(Tụ bủ ngang 2x40

Hình 4.4 Chế độ điện áp tại thời điểm I(Tu bủ ngang 40+ 20 MVar- Ché dé

Hình 45 Giới hạn truyền tải công suất tại thời điểm 1(Tụ bù ngang 40

MEBVar- Chế độ phụ tải cực đại) “

Hình 4.6 Giới hạn truyền tái công suất tại thời điểm L 103

Hình 47 Giới hạn truyển tải công suất tại thời điểm 3 (Sự cố ĐDK Hà

Hinh 4.8 Giới hạn truyền tái công suất tại thời điểm 2 0 Trường hợp 4.1 111

Ilinh 4.9 Gidi han truyền tải công suất tại thời điểm 3 — trường hợp 4.2 112 Hình 4.10.Giới hạn truyễn tải công suất tại thời điểm 3 — trường hợp 4.3 113 Hình 4 11 Giới hạn truyền tải công suất tại thời điểm 3 trường hợp 44 114 Hình 4.12.Giới hạn truyền lái oông suất Lại thời điểm 3 — trường hợp 4.5 115

LOI NOI DAU

Diện năng là dạng hàng hóa phục vụ nhu cầu thiết yêu của cuộc sống dân

sinh xã hội Một xã hội phát triển, không thể ngành điện năng lại không phát

triển Các nhá lãnh dạo quốc gia đã từng nói: Muốn công nghiệp phát triển thì

điện năng phải phát triển đi trước một bước Diện năng thật quan trọng, từ

định hưởng phát triển đỏ, ngày nay hệ thông điện của mỗi quốc gia đã phát

triển manh mẽ, hình thành hệ thống điện hợp nhất dap img sw phát triển của

nên kinh tế xã hội Nhiều quốc gia đã có theo xu thế liên kết điện năng tao

thánh hệ thống điện hợp nhất có quy mô lớn để diều tiết phân phối diễn năng

phục vụ con người ở từng vủng, từng khu vực

Trong sự phát triển lớn mạnh của ngành điện năng phải nói đến sự phát triển

của kỹ thuật diện tử công nghiệp, kỹ thuật da lường, diều khiển tu dông .nó

đã góp phần nâng cao chất lương hiệu quả, đưa công tác quân lý vận hành hệ

thông điện ngày càng hoạt động hiện đại hóa và mang lại hiệu quả to lớn Một

số nước có nền công nghiệp phát triển tiên tiến, đã áp dụng sử lý bủ đọc, bủ

ngang bằng các thiết bị công nghệ thyristor Ứng dụng này đã mang lại hiệu

quả cao trong việc điều chính nhanh ấn định chất lượng điện áp của hệ thông

điện

Thiết bị bủ đọc có điều khiển (TCSC) cho phép chúng ta vận hành hệ thống

diện một cách linh hoạt, hiệu quả trong diều kiện bình thường hay sự cỗ, nhờ

vào khả năng điều chỉnh nhanh công suất phân kháng vả các hệ thống khác

(kháng trở, góc phá) của chủng Thiết bị bà ngang có điều khiển bằng thyristor hay triic (SVC) cé tac dung nâng cao chất lượng ễn định điện áp của

hệ thêng điện

Hệ thống diễn năng của Việt Nam dã phát triển mạnh với quy mê lớn, đã có

đường dây va tram bién 4p 500K V Bắc-Nam Hệ thống điện siêu cao áp này giữ vai trò chủ đạo điều hòa phân phối điện năng hai chiều (tải điện từ Dắc

vào Nam hoặc dảo chiều tải diện từ Nam ra Hắc) dễ đáp ứng phu vụ diện năng,

ba mién Ba

-Trung-Nam Điện án 500KV có đường dây dải 3131km qua

nhiễu đổi, núi mặt khác sẽ có nhiều tình huỗng phải cắt ngắn mạch các đoạn

đường đây với nhiêu lý do khác nhau (loại bỏ phu tải, hòa đồng bộ, sửa chữa

định kỳ, cáo sự cỗ ) có thể dẫn đến quá áp, mất Ổn định điện áp Vì vậy vide

ứng dụng các thiết bị công nghệ bủ dọc (TCSC) và công nghệ bủ ngang

(§VC) để nâng cao n định điện áp trên toần hệ thống là rất cần thiết Nghiên

cứu và ứng dung nhằm mở ra một hướng mới trong việc áp dụng các phương,

pháp điều khiến, điều chỉnh các hoạt động của hệ thông điện để luôn giữ được

ấn định, an toàn vả chất lượng hiệu quá

Tản luận văn này xin trinh bay viée ứng dụng thiết bị bủ ngang bằng

thyristor hay tridic (SVC) Nội dung mô phỏng: ứng dụng phần mềm việc thiết

kế, tỉnh toán phân tích vá dánh giả hiệu quả ban dầu của thiết bị bủ nhanh dối với công suất phần kháng trong chế độ quản lý vận hành hệ thống điện Địa

điểm đặt ứng dụng thiết bị tại Trạm biến áp 220KV Thái Nguyên

Luận văn trình bảy còn nhiều giới hạn về mợi mặt nên không tránh khỏi các

thiểu sót, nong các thầy, cô giáo chỉ bảo để nôi dung của để tài được hoàn

thiện hơn

Xim cẩm ơn

TÁC GIÁ

Nguyễn Thành Long.

CHUONG 1

TONG QUAN VE ON DINH DIEN AP

On dinh dién 4p (ODDA) là vấn đề nghiên cửu đang được quan tâm

trong các thập kỹ pẦn dây Nhiều công trình nghiên cứu dã trình bảy về đặc

điểm và hậu quả nghiêm trọng của sự cb mat ODA

Các hệ thống điện lớn (ITĐ) ngày nay thường phải vận hành ở

những chế độ nặng nể, nên vân để đám bảo OĐDA và các biên pháp kỹ thuật cải thiện điện áp và điều chỉnh điện áp là rất cần thiết Nếu không cá các tác động điều khiển hợp lý thì khi phụ lãi tăng liên Lục, hệ thẳng cỏ thé

mắt ốn định

1.1 Khái niệm chung về ôn dịnh diện áp

Ôn định của HIĐ là khả năng của một HP duy trì dược trạng thái

cân bằng ở chế độ xác lập và có thể thiết lập lại trạng thái cân bằng mới khi

có kích động nao đó đến hệ thống

Ôn định điện áp của !I1Đ là khả năng của một HTD khôi phục lại

điện áp ban đầu hay lân cận ban đầu khi chịu các kích động nhỏ tại phụ tải

OBDA về bản chất là một trạng thái động và bị tác động bởi việc kiểm soát

điện áp và các đặc tính của tải didi dang biến thiên

On dink dién dp tinh (static voltage stability} la Kha nang của HTB có thể giữ diễn áp của các nút trong giới hạn cho phép sơ với diễn áp định mức

khi có các kích động nhỏ đến hệ thống như sự biến thiên liên tục công suất

phụ Lải Các kích động nhö này xảy ra hên tục nên én định tĩnh gắn liền với

chế độ xác lập của HTD Chỉ tiêu của én định tĩnh là sau khi có kích động

nhỏ tới hệ thắng thi điện áp tại mọi thanh cái nhận điện cùng tăng hoặc cùng

piảm tương ứng với công suất phản kháng (CSPK) cấp vào thanh cái dé Cu

” >0 và ngược lai nếu “E «0 thì hệ

4g

thể hơn, hệ thống có ấn định tĩnh nếu

thắng không đạt chỉ tiêu Ốn định tĩnh

On dinh dang (dynamic voltage stability) 14 kha ning cla ITD có thể

giữ điện áp của các nút trong giới hạn cha phép so với điện áp định mức khi

có các kích động lớn đến hệ thống như sự cễ mắt máy phát, đường dây công suất lớn Chỉ tiêu của én định động là sau khi có kich động lớn tới hệ thỗng

là điện áp tại tắt cả các thanh cái nhân điện đều nằm trong giới han cho phép

so với điện áp định mức.[1],[2]

Gia sit mot HTP dang ở trạng thái én dịnh Khi có thay đổi nào đó

trong HTD thì hệ thống sẽ xuất hiện quá trình dao động Nêu dao động lớn

thi HTD có thể rời khỏi trạng thái cân bằng lúc trước vả xuất hiện quá trình quá dộ dễ thiết lập lại trạng thái én định mới với diém van hanh én dinh

mới Nếu sự thay đổi là liên tục (ví đụ như phụ tái tăng đần) thì quá trình

thiết lập phải xác định được điểm vận hành ỗn dịnh mới vi điểm này luôn thay đổi Đây chính là mục tiêu mong muốn khi vận hành HT Tuy nhiên,

IITĐ có thể mất ôn định khi sự thay đối trong hệ thống dẫn đến không có

diễm vận hành ổn định nữa Vì không tồn tại điểm vận hành ổn định mới

niên hệ thông sẽ xây ra một quá trình quá độ phúc tap Quá trình này bắt đầu

bằng việc điện áp sụt giảm chậm và sau đỏ là giảm nhanh do có các thay đối khác xảy ra theo trong hệ thống Điều này dẫn đến sự sụt giảm điện áp liên

tuc va HTD bi tan rã

Quá trình mắt OĐĐA được chia thành 3 giai đoạn diễn ra tử vải giây

cho tới vài phút như sau:

1 Các quá trình quá độ điện cơ (ví dụ như các máy phát điện, các bộ

điều chỉnh, các đông cư cảm ứng va các thiết bị điện tử công suất —

nhu SVC, HVDC) trong vai gidy,

2 Các thiết bị đóng cắt như các đầu phân ap của các máy biến áp

(MBA) diều áp đưới tải và các bộ giới hạn kích từ tác dộng trong,

Vải chục giây;

3 Quả trình khôi phục phụ tãi diễn ra trong vai phat

Khi phân tích OĐĐA, giải đoạn (1) được gọi là giai đoạn quá độ, giai đoạn (3) và (3) là giai đoạn dài hạn Hình 1.1 mô tả hiện tượng OPĐA theo

các giai đoạn vừa để cập ở trên

Cae thay đổi chậm -

thời gian đài

Hình 1.1: Các giai đoạn SĐIA theo thời gian

MI OĐĐA thường xây ra với các HTĐ nặng tải (HTĐ phải vận

hành ở gần điểm giới hạn tải), hoặc HTD có sự cố (ví dụ như sự cố mắt đường dây), hoặc HTD thiểu hụt CSPK Hiện tượng này liên quan tới nhiều

phần tứ trong hệ thống vả thông số của ác phần tử đó Dễ nhận thấy, tuy

hiện tượng này thường liên quan đến một khu vực nào đỏ trong hệ thống nhưng hậu quả của nó lại ảnh hưởng đến cả hệ thống,

Như đã nói ở trên, SĐĐA dược phân loại theo giai đoạn quá độ hoặc

trong giai đoạn đải hạn Tuy nhiên, SÐĐA trong giai đoạn đài hạn có thể

bao gồm các hậu quá từ giai doan quả dộ: vi dụ SĐĐA điễn ra châm trong

vải phút có thể kết thức nếu có sự SĐĐA nhanh xây ra trong giai đoạn quá

độ [6]

1.2 Nguyên nhân gây ra mắt ốn định điện áp

Ban chất vật lý của hiện tượng SDDA chính là yêu cầu CSPE của phụ

tải không được đáp imp du do giới hạn về phát và truyền tải CSPK Các giới

han về phát CSPK bao gồm giới hạn của máy phải, giới hạn công suất của SVC va sự sụt giảm SPK của các tụ ở điện áp thấp Các giới hạn về truyền

tải CSPK lả tốn thất CSPE lớn trên các đường đây nặng tải, hoặc có sự cố

đường dây đẫn đến giám công suất Iruyễn tải

Các nguyên nhân gây mắt ODDA bao gồm:

" Công suất truyền tải trên các đường dây quá lớn;

"=- Điện áp tại nguồn phát quá thấp;

"Khoảng cách giữa các nhà máy điện và phụ tải quá xa;

"_ Dung lượng bù CSPK không đũ,

"_ Phối hợp kém giữa các thiết bị hảo vệ

1.3 Hậu quả mắt ỗn định điện áp

Mắt OĐĐA gây lác đông trực tiếp dến các phụ tấu Với các nhà máy

công nghiệp, mat én định điện áp ảnh hưởng đến các động cơ, máy móc va

chất lượng sẵn xuất Tuổi thọ của các thiết bị và các khâu an loan trong công

nghiệp cũng không đảm bảo MIắt OĐĐA còn gây ảnh hướng to lớn tới dời

sống xã hội, các vẫn dé về sinh hoạt, giao thông không đảm bảo, làm giảm

tuổi thọ các thiết bị điện sinh hoại

Sup dé diện áp (SĐĐA) là trường hợp sự cố nặng né trong HTD

SĐĐA thường xảy ra khi hệ thống chin các kích động lớn như mất máy

phát, mất đường đây công suất lớn Khi đó, diện áp tại các nút giám dưới

mức cho phép rất nhanh Các biện pháp giữ OĐĐA đã đạt đến giới han hoặc

không đủ linh hoạt dẫn đến điện áp các nút cảng giảm thấp theo chuỗi liên

tiếp trong hệ thẳng trong thời gian rất ngắn Hậu quả của SĐĐA là phụ tải bị

sa thải hàng loạt trên điện rộng, hệ thống bị tan rã Dưới đây là một số sự cổ

ÑĐÐĐA đã xây ra trên thế giới

ðự cô ở Nam klorida, Mỹ ngày 17/03/1985: do không dự báo chính

làm điện áp trong hệ thông sụt giảm mạnh, công suất Lắc dụng cấp cho phụ tải thiểu Các rơle sa thải phụ tải tần số thấp không làm việc do điện áp qua

thấp SDDA xảy ra khiển một khu vực phụ tải rộng lớn khoang 4300 MW bị

mắt điện

Sự cố ở Thụy Điễn ngày 2712/1983: sự cỗ một máy cắt khiển tram

biến áp và 2 đường đây 400 kV từ trạm này bị cắt khỏi hệ thống Khoảng 8

giây sau một dường đây 220 kV làm việc quá tái tiếp Lục bị cất ra Trong khi

đó, các máy biển áp (MBA) điều áp dui tai liên tục chuyển nắc để phục hai

điện áp tải làm cho điện áp trên lưới truyền lãi giám mạnh hơn, dòng điện

ting cao trên đường dây chính cấp diễn từ phía Bắc tới phía Nam nơi có sự

cố Gần một phút sau, một đường dây 400 kV khác qué tdi và bị cắt khỏi hệ

thống Cả tần số và điện án của hệ thống bị suy giảm thco chuỗi Các biện pháp sa thải phụ tải dưới tần số và điện áp không giúp hệ thống tránh khỏi

tan rã Ước tính phụ tải rộng lớn phía Nam Thụy Điển bị mất điện lên tới

11400 MW

Sự cố tại Tokyo, Nhật Hân ngày 23/07/1987: khí hâu quá nóng dẫn tới

phụ tải tăng bất thường với cường độ 400MW/nhúi Điện áp trên đường dây

500 kV giảm chỉ cén khoảng 460 kV mặc đủ toàn bộ các tụ bù dọc đường

đây đã được đóng vào hệ thông Vài phút sau, điện áp của đường đây 500

KV chỉ cản 370 kV và SĐĐA bắt đầu xảy ra Khu vực phụ lãi bị mắt điện

trớc tính khoảng 8170 MW

Sự cố tại Pháp, 19/12/1978: tại thời điểm dé Pháp đang nhận điện từ

TP nước ngoái cấp vào Nhú cầu phụ tải tăng nhanh dột ngột gấp 1,5 lần

thường lệ Sau vải phút, điện áp giảm nhanh Các máy biến áp điều áp dưới

tải ở lưới cao áp bị khóa lại Điện áp trên đường đây 400 kV phía Tây nước này nằm trong khoảng 342 — 374 kV Sau khi một đường dây chính 400kV

quá tải và bị cắt ra khỏi hệ thông thì SĐĐA diễn ra Phải sau vài giờ đồng

hd toàn bộ hệ thống mới được khôi phục Ước tính phụ tải bị mất điện lên tới 29 GW Tến thất về mặt kinh tế là rất lớn

Như vậy, SDDA là một vân để thực tế và hậu quả của nó là rất lớn mà nguyên nhân của cáo sự cổ là vì rất nhiều lý do

1.4 Vấn để đảm bảo giá trị điện áp cho phép

Một vấn để liên quan tới OĐĐA là điện áp cho phép Điện áp cho

phép là một giá trị nằm trong khoảng lần cận giá trị định mức Ví dụ điện áp

hệ thống truyền tải thường chỉ được phép thay đổi trong phạm vi 5% điện áp

định mức Do đó, đâm bảo điện áp trong phạm vị cho phép khi có thay đổi

trong hệ thống là rất quan trọng

Diện áp được quyết định bởi sự cần bằng giữa CSPK yêu cầu và

CSPK phát Da có tổn thất trên đường dây nên việc truyền tãi một lượng lớn

CSPE trên đường đây đài thường không hiệu quả Dễ khắc phục vẫn để này thì phần lớn CSPE phụ tải yêu

âu sẽ được cung oấp ngay tại đó Bên cạnh

đó, các máy phát điện đều có giới hạn phát CSPE nên dây cũng là nguyên

nhân ảnh hưởng tới điện áp trong hệ thống cũng như hiện tượng SDDA

Các thiết bí thực hiện điều chỉnh diện áp bao gồm

"- Các thiết bị bù tĩnh và có thể dóng/cắt,

"_ Các thiết bị bù được điều khiển bằng thyristor,

"- Các thiết MBA diễu áp dưới tải:

= Cac may phat dién

Tiện tượng điện áp thấp xây ra khi điện áp các thanh cái trong hệ

thẳng ở dưới giả trị cho phép nhưng HT vẫn có thể vận hành I2o điểm vận

hành ổn định là bền vững và không có sự SDDA đêng nên về bản chất hiện tượng điện áp thấp khác với hiện tượng SÐĐA

Nâng điên áp bằng cách phát thêm CSPK có thể nâng cao giới hạn

xây ra SĐĐA Đặc biệt, các bộ shunt tổ ra hiệu quả hơn khi cung cắp CSPK

tại các thanh cái có điện áp cao Điện áp thấp gững ảnh hưởng lớn tới chỉ số

giới hạn SĐĐA Tuy nhiên, tăng điện áp bằng cách điều chỉnh đầu phân áp của các MIBA điều áp dưới tái lại có thể làm giảm giới hạn SĐĐA do nhu

cau CSPK ting lên

1.5 Các biện pháp ngăn ngừa sụp dễ điện áp

1.5.1 Các hiện pháp vận hành

Giới hạn ân định: LIệ thông nên vận hành với một kế hoạch sử đụng

các nguồn CSPK phủ hợp Nếu sự cố SÐĐĐA không thể ngăn chặn được bằng các nguồn CSPK và các thiết bị điểu chỉnh điện áp hiện có trong hệ

thống, thì công suất truyền tải phải được giới hạn và các máy phát dự phòng

phải dược khởi đông

Dự rữ guay: Dụ trữ CSPK phải được đấm báo bởi các máy phát

đang vận hành để đuy trì điện án trong phạm vỉ cho phép Cần chú ý rằng, công suất dự trữ quay phải được phần bổ tại các khu vực có nhu câu lớn về điều chỉnh điện áp

Người vận hành: phải năm vững các hiện tượng liên quan đến

ODDA và kịp thời có các thao tác hợp lý như điêu chỉnh điện áp, sa thải phụ tai Cac phương thức vận ảnh ngăn ngừa hiện tượng 5DDA phải được

thiết lập ngay

1.5.2 Các biện pháp thiết kế

-Điễu khiển điện úp máy phát: Hiệu quả táo động của bộ tự động điều

chỉnh điện áp máy phát là điên áp phía cao của MBA tăng áp sẽ được điều chỉnh Trong nhiều trường hợp, biện pháp này rất hiệu quả để đám bảo

OĐĐA

Phối hợp các thiết bị bảo vệ và điều khiển: Một trong các nguyên nhân dẫn đến SĐĐA là thiếu sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ, điền

khiển Do vậy, các nghiên cửu mô phỏng về sự phối hợp của các thiết bị bảo

vệ trong các tình huồng khác nhau của hệ thống là rất cần thiết

Diễu khiển đầu phân dp của MBA: Người la có thể thay đổi đầu phân áp của MBA để giảm nguy cơ SĐĐA Tuy nhiên, nêu không có ảnh

Tưởng tích cực tại nơi thay đổi đầu phân áp của MBA thì biện pháp này phải

không được dùng nữa khi điện áp phía nguần giảm Đầu phân áp chí được

tiếp tục thay đổi khi điện áp phía nguồn hồi phục

Sa thai phụ tãi: Trong một số trường hợp nguy hiểm, người ta phải

tiến hành sa thái phụ tải Đây là biên pháp rẻ tiền dễ ngắn chặn hiện tượng

SDDA lan rộng Diều này đúng nếu xác suất các điều kiện và các tình

huống khẩn cấp trong hệ thống gây mất OĐĐA thấp Tuy nhiên, biện nhấp này có thể dem lại những hậu quả nghiêm trọng Đặc điểm và vị trí của phụ

tải bị sa thải là các yếu tổ cần chú ý khi sử dụng biện pháp này Quy trình sa

thái phụ tái phải phân biệt được các sự có, sụt giảm điện áp thoáng qua, và

các điều kiện điện áp thấp dẫn tới hiện tượng SĐĐA Tuy nhiên, phương,

phap nay không nên sử đụng tủy tiện

Sir dung cde thiét bi FACTS:

Các yêu cầu về cách diện, về nhiệt của

các khí cụ điện, về ổn định của HD sẽ quy định giới han công suất tối da

truyền tải trên các đường đây Việc xây dựng thêm các đường dây truyền tãi

mới là biện pháp hữu hiệu tăng công suất truyền tải cho HT nhưng khó

thực hiện do chỉ phi đâu tự xây dựng, thời gian thi công tuyến đường đây bị

hạn chế

Mặt khác, khi các thông số của HD như công suất phụ tải thay đổi

thì điện áp cũng có thể thay đổi (heo Người làm công tác điều độ thực hiện

việc diều chỉnh bằng cách diều chỉnh máy phá, máy biến áp Khi các thiết

bi nay đều đạt đến giới hạn điều chỉnh thi moi hoạt động điều chính không,

thể thực hiện

Vì thể khi HTĐ phát triển nhanh dỏi hỏi cần phải dựa vào những công

nghệ mới dé khai thác triệt để các khả năng của ITTĐ hiện có mà không ánh hưởng đến sự an toàn của hệ thống.

Để giải quyết vấn đề nảy, các nghiên cứu về thiết bị điều chỉnh lnh hoạt hệ thống truyền tải điện xoay chigu FACTS (Flexible AC ‘Transmission

Systems) đã được tiên hành nhằm nâng cao hả năng truyền tải của các hệ

thông truyền Lãi và nâng cao khã năng én định của HTĐ Với sự phát triển

vượt bậc trong lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt lả kỹ thuật điện tử công

suất như thyrislor công suất lớn đã tạo ra các bd điều chỉnh cho phép điều

khiển ba CSPK gan như Lức thời, ngăn cắn dao động

cách nhanh chóng Các thiết bị FACTS có khả năng điều khiến nhanh một

cách lĩnh hoạt công suất tác dung va phan kháng của HTĐ Các thiết bị

ễ ôn dịnh diễn áp một

FEACTS khác nhau có các thông số điều khiển khác nhau vả có các mô hình

vật lý khác nhau để điều khiến công suất

Cac thiét bi FACTS bao g6m

= Static Var Compensator (SVC): thiết bị bủ ngang điều khiển bằng,

Thyristor Công suất đầu ra của SVC có thế được điều chỉnh để

trao đổi ding diện điện cảm hoặc diện dung nhằm duy trì hoặc

điều khiển các thông số cụ thể của H'LD (điển hình là điện áp nút),

"Thyrislor Controlled Series Compensalor (TCSC): thiét bi ba doc được điều khiển thyristor TCSC 14 1 bé ba điện kháng mang tinh

chất đưng kháng, có chứa I bộ các tụ điện nối tiếp và bộ này song,

song với kháng điện điều khiển bằng thyristor (TCR) nhim cung

cấp điện dung có thể điều chính trơn,

" Static 5ysnchronous Compensator (STATCOMP: Dộ tụ bù đồng

bộ tĩnh Với bộ chuyển đổi diện nguồn áp, diễn áp dau ra xoay

chiêu của nẻ được điều khiển sao cho chỉ phủ hợp cho đông CSPK

theo yêu cầu lương ứng với điện áp nút bất kỹ nào đó, điện áp tụ điện 1 chiều sẽ được diều chính tự động theo yêu cầu để hoạt dộng,

như nguồn áp cho bộ chuyển đổi điện STATCOM có thể được

thiết kế để cũng hoạt đông được như 1 bộ lọc để lọc các sóng hài;

" Uniñed Power Flow Control (UPFC): thiết bị điêu khiển dòng công suất, có khả năng điều khiến để cung cấp bù CSPK và tác

dụng một cách đồng thời mà không cần nguồn điện bên ngoài

Lợi ích của việc áp dụng các thiết bị FACTS váo HTĐ là nâng cao độ

tin cây và khả năng phản ứng động của hệ thống Ngoải ra, nếu các thiết bị

TACTS được lắp

ặt tại vị trí phù hợp, thi giới hạn công suất truyền tải của

hệ thống tăng lên đáng kể Hơn nữa, các thiết bị EACTS côn tổ ra có hiệu

quả trong việc ngăn ngừa SDDA

Xhìn chung, các thiết bị EACTS này có Lác dụng:

" Điều khiển điện áp tại nút đặt thiết bị FACTS để én định diện áp,

nhé dé chat lượng điện áp được nâng cao;

"- Điều khiển công suất tác dụng, phản kháng tại nút được dặt thiết

bị

" Giảm quá điện áp khi xây ra sự cỗ (ngắn mạch, mất tải đột ngột

"- Giảm quá diện áp khi xây ra sự cố ngắn mạch trong HTD,

"_ Diễu khiển quá trình quá độ, nâng cao tính ổn định cho hệ thống,

"Giảm đao động công suất khi xây ra sự cố trong IITĐ như ngắn

mạch, mật tải đột ngột

= Nang cao giới hạn truyền tải của đường dây theo điều kiện ổn định

tĩnh,

"_ Giảm tồn thất công suất vả điện năng

Tuy theo yéu cầu trong từng IITĐ cụ thể như yêu cầu điều chỉnh điện

ap, tảo lưu công suất, nâng cao én dịnh hay giảm dao động công suất trên

đường đây, tủy vào chế độ vận hành mà ta lựa chọn các thiết bị một cách

hop lý |8, |19J

1.6 Nhận xét

Nội đụng của chương 1 quan tâm tới các vấn đề liên quan tới OĐĐA

bao gồm: các khái niệm cơ bản về n định, phân tích các nguyên nhân gây ra

mat ổn định điện áp, phân tích hậu quả của mất ổn định điện áp trong đề sụp

đỗ điện áp là một trong những sự cố năng nề nhất Cuỗi củng đưa ra các biện

pháp ngăn ngừa SDDA

Trong các biện pháp vận hành và thiết kết ngăn ngừa mắt OĐĐA để

cập thi việc sử dụng các thiết bị truyền tải điện xoay chiều FACI8 được xem

là phương pháp hiện đại đem lại hiệu quả cao và nhanh chóng

SVC là một trong những thiết bị FACTS dầu tiên được phát triển với

hiệu quả nỗi bật là điều khiển nhanh CSPK Do đó, luận văn tập trung vào

nghiên cứu nguyên lý hoạt động và hiệu quả cúa 8VC để nâng cao OĐĐA

cia HTP Tuy nhiên, giá thành của SVC rất dắt tiền, nên vấn dễ dặt ra là phải

xác định được vị trí đặt phù hợp của SVC trong hệ thống để đạt được hiệu quả

kỹ thuật tốt nhất và không lâm chỉ phí dầu tư tăng qué Ion

kẻ g

Những thiết bị bủ ngang có diều khiển SVC (Static Var Compensator) dau

tiên được cho ra đời vào khoảng giữa thập kỷ 70 nhờ ứng dụng các sông nghệ

mới của ngành sản xuất chất bán dẫn Sự xuất hiện của SVC đã mở ra một ký

nguyên mới cho việc phát triển các thiết bị thuộc Hệ thống truyền tải diện

xoay chiều linh hoat KACTS (flexible alternating current transmission

sysIems) Được sử dụng từ hàng chục năm nay, SVC đã khẳng định được các

uu diém cia minh trong việc vận hành lưới điện và khả năng mang lại những

lợi ích kinh tế to lớn cho hệ thông

Trong hệ thống truyền tải diện năng, SVC dược sử đụng với các mục dich

chính sau:

- Ôn định điện áp trong các hệ thông yếu

- Tăng khã năng truyền tãi của đường dây

- Giảm tốn thất điện năng truyền tải

- Tăng cường khả năng điều khiến điện áp

- Ôn hòa các dao động công suất

2.1 SVC

2.1 1 Khả năng ứng dụng của SVC trong Hệ thông diện

2.1.1.1 Đặt vấn đề

Cũng như công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q trong hệ thống

điện cũng cần luôn luôn phải diều chỉnh để piữ trạng thái cân bằng Việc phân

bố dòng công suất trong hệ thông điện lả một nhiệm vụ rất quan trọng nhằm

đâm bảu chất lượng điện năng cung cấn cho các phụ tải và đảm bảo điều kiện

vận hành các thiết bị và đường dây an toàn, tránh hiện tượng quá áp và một số hiện tượng khác do công suất phản kháng gây nên Hơn nữa, nó còn làm tăng

tinh kinh tẾ - kỹ thuật trong vận hành hệ thống diện Khác với công suất tác

tà

dụng, công suất phan kháng có tính chất phân bồ theo khu vực với điện áp của các nút trong hệ thông điện là khác nhau nên ngoài nguồn cung cấp điện công,

suất phản kháng từ các nhà máy điện thi cần phải có những nguồn phát công

suất phản kháng khác như: Máy bù đồng bộ, tụ ba, kháng điện ngoải ra,

việc đặt các thiết bị bà công suất phản kháng còn có tác dụng cải thiên đáng

kế thông số chế độ, đặc biệt đối với đường dây siêu cao áp

Trước dây, các thiết bị bù công suất phần kháng thường không có Lự động

điều chỉnh hoặc có điều chỉnh nhưng rất chậm, nhảy bậc Ngày nay với sự ra

đời của các thiết bị thyristor công suất lớn và củng với nó lá các thiết bị

FACTS (Fleaxible AC Transmission line System), trong đó có SVC, dễ khắc

phục được các nhược điểm nêu trên và mang lại hiệu quá rất cao trong vận

hành hệ thống điện Do tinh ưu việt của SVC (khả năng điều chính nhanh),

biên độ thay đổi khá lớn nên nó đó được sử đụng rộng rãi trên toàn thể giới để

cải thiện chế độ vận hành và mở rộng ứng dụng việc cải thiện thông số chế độ

dường dây và nâng cao én dịnh của hệ thống diễn

SVC duoc lap dat trong hệ thống điện có tác dung tăng tính linh hoạt của hệ

thống trên nhiều khía cạnh như: điều chỉnh điện áp tại vị trí SVC mắc vào lưới, làm tăng ẳn định hệ thống, tăng khả năng truyền tải công suất, giảm tức thời quá điện áp, hạn chế khá năng cộng hưởng tần số và giảm dao động công suất

'thiết bị bù ngang có điều khiển SVC đóng một vai trò quan trong trong

việc điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện Nó hoạt động trong hệ thống như

một phần tử thụ động nhưng lại phản ứng của dối Lượng tự thích nghỉ với

thông số chế độ

2.1.1.2 Một số ứng dụng của SVC

2.1.1.2.1 Điều chỉnh diện áp và trào lưu công suất

Chức năng bình thường nhất của một SVC là điều chỉnh điện áp và trào lưu

công suất phản kháng tại điểm nó được nối vàn mạng lưới Điều này cũng dễ

hiểu vì công suất phản kháng có tác dụng rất lớn đối với cường độ điện áp,

ma 8VC là một thiết bị có khả năng tạo hoặc thu hút công suất phản kháng,

ảnh hưởng bởi sự biển đổi của công suất tải như việc đóng cắt các phần tử của

hệ thống điện: các đường đã: nhóm Iụ bù, kháng bù, các máy biến áp

Với công suất tải lớn thì điên áp sẽ bị giảm đáng kế thâm chí bị sut mạnh

Điều đó là nguyên nhân dẫn đến sự tác động của Relay điện áp thấp Quá điện

áp l nguyên nhân gãy lên hiện lượng bão hỏa mạch Lừ trong máy biển áp, mà

cũng lả nguyên nhân làm tăng vọt các thành phần sóng hải trong các máy phát

điện Điều đó, dẫn đến hiện tượng công hưởng các thành phần sóng hài và cỏ thể là sự công hưởng trong các tụ bủ, trên dường dây truyền tải và trong các

đường cáp Điều này có thể din đến sự tác động của chống sét van và có thể

lả nguyên nhân phả hỗng các chống sứt van nảy Sự cộng hưởng về nhiệt của các tụ điện và các động cơ có thể pháp hồng các thiết bị điện của hộ tiêu thự

Sự thay đổi điện áp tại nút phụ tải cuối cúng của hệ thống thiểu hụt công

suất là một hảm phụ thuộc vào công suất tải của toàn hệ thống và có thể minh

hoa bang vi du đơn giản như hinh 2.1

Xe: là điện kháng của hệ thống điện tỉnh đến thanh cái của phụ lãi

Điện áp tại thanh cái phụ tải của hệ thống sẽ có xu hướng giảm thieo chiêu tăng của công suất tải nếu không có phần tử bù công suất phan kháng và được

thể hiện trên đường đặc tính (4) của hình 2.2 Sự cung cấp công suất phản kháng của thiết bị SVC với dải thông số định mức tại điểm đầu phụ tải sẽ giữ

cho điện áp phụ tải ít biến đổi hơn và thể hiện trên đường đặc tính (b) của

hình 2.2

'Iy nhiên, nêu thiết bị 8VC không có giới han về công suất phát thì điện áp

trên thanh cái của phụ tải có thể được giữ giá trị không đối và được thể hiện trên dường dặc Lính (c) của hình 2.2

P

Hinh 2.2:8u thay aéi ciia dién dp tai thanh cái phụ tải khi có và không có SVC

2.1.1.2.2 Giới hạn thừi gian và cường độ quá áp khi xây ra sự cố

Chức năng quan trọng nhất là giới hạn thời gian vả cường độ quá áp khi

xây ra sự cố binh thường khi mất tải đột ngột tại một điểm trên đường dây

hoặc ngắn mạch yếu Vì SVC có thể phần ứng trong vòng 10ms, nên thời gian

quả áp sẽ dược piám xuống thắp hơn thời gian chỉnh dịnh bảo vệ của hệ thống,

rơ le Do đó cac rơ le không cần tác động cắt sự cổ và tính chất tải điện sẽ

dược nâng can Quan hệ quá áp với thời gian được thể hiện ở hình 2.3

Đặc điểm này rất quan trọng đối với đường dây siêu cao áp như đường dây 500kV Bắc - Nam của nước ta bởi vì nó có chiều dài rất lớn (1487km) nhiều

tình huống cắt ngắn mạch một phía các đoạn đường dây có thể dẫn đến hiện

lượng quả áp

‘Trong hê thống điện hợp nhất của nước ta, quá điện áp xảy ra trong những trường hợp sau

- Cắt dường dây Phủ T.âm- Hóc Miôn

- Loại bỏ phụ tải chính của hệ thống điện miền Nam

~ Loại bó phụ tải ở hệ thống điện miền Nam khi bộ tu bu tai Phu Lam vin tác

động,

- Ièa đồng bộ

- Sửa chữa định kỉ kháng bủ ngang tại Da Nẵng,

- Sửa chữa định kì kháng bu ngang tai Pha 1.4m

- Sửa chữa định kì rụ bù dọc

- Khi tự đóng lại mệt pha

- Dường dây 500kV bị cắt trong mọi trường hợp

- CÁo sự gỗ khác

2.1.1.2.3 Làm địu dao động công suất hữu công

Dao động công suất là một hiện tượng có thể xảy ra sau một quá trình quá

độ, ví dụ như mất Lái hoặc thình lình giảm công suất phái lại nguồn hoặo Lự

động đóng lai sau khi xảy sự cố v.v.v Hệ thống tải điện cảng yếu thì hiện tượng này cảng dễ xảy ra Và đây là một vẫn đề lớn đối với đường dây siêu

cao áp S0OKEV của nước ta

Trong hệ thống điện hợp nhật của nước ta, dao động công suất có thể xảy ra

trong các trường hợp sau:

- Loại bỏ phụ tải Phú Lam

- Loại bồ phụ tải Ba Ning

- Sự cỗ ngắn mạch 3 pha

tà 8

- Su cd tai nha méy thity dién [Isa Binh

- Stra chita dinh kì các máy phát điện miền Bắc

- Sửa chữa định kì các máy phát điện miễn Nam

Khi có đáo động công suất, SVC sẽ được điều khiển nhằm kìm hãm bằng

cách thay đối góc mở của thyristor của S VƠ một cách gần như tức thời

2.1.1.2.4 Giảm cường độ dòng điện vô công

Giảm cường dé dòng diễn vô công và như thể sẽ giảm bớt đi tổn thất gây ra

bởi đòng điện này trên đường dây mà các nhà máy phát điện phải cung cấp

Nói chung là tiết kiệm năng lượng và tăng năng suất của hệ thông điện

2.1.1.2.5 Tăng khả năng tải của dường dây

Tăng khả năng tải của đường dây, và tăng độ dự trữ én định của đường day

Sử dụng thiết bị bủ có diều khiển cho phép biển đổi các đặc tỉnh của dường, dây, công suất tự nhiên của đường đây và có thể đạt được chế độ làm việc của

đường đây, trong đó công suất truyền tải luôn luôn bằng công suất tự nhiên

của dường dây,

Khi có đặt SVC ở giữa đường dây với công suất đủ lớn thì việc kiếm tra khả,

Công suất truyền tai của hệ thống điện thường được giới hạn bỡi cấp điện

&p van hành và điên kháng trong các máy biến áp của hề thống

Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây được cho bởi công (hức sau

~P: công suất truyền tải trên đường dây

~ Pm: công suất lớn nhất mà đường dây có thể truyền tải được

- ö: góc giữa điện áp đầu cực máy phát và điện áp tại điểm xét

Công suất lớn nhất mà đường dây có thể truyền tải được hay chính là công suất truyền tải lớn nhất của hệ thống mà vẫn đảm bảo được tỉnh ổn định Pm

đạt được với góc ö = 900 và có giá trị bằng: P„ = Š

Đây chính là giới hạn ổn định của công suất truyền tải của hệ thông,

Với việc sử dụng các thiết bị SVC tại các điểm trên đường dây truyền tải sẽ

có xu hướng lim tang khả năng tải của đường dây truyền tải bởi vì điện áp

được cung cấp thêm bởi cdc SVC tại điểm đấu SVC và khi có thiết bị SVC có công suất đủ lớn được nối tại một điểm của đường dây sao cho điện kháng

của hệ thống điện về 2 phía của SVC bằng nhau (hình vẽ 2.4) thì khả năng

truyền tải công suất của hệ thống điện sẽ bằng:

+ -2sinŠ và điện áp U=E

Hình 2.4: Đặc tính công suất truyền tải của hệ thống khi có va không có SVC

Điều đó có nghĩa là giới hạn của trạng thái Ổn định bây giơ tại góc =

180, và giá trị công suất max của đường dây truyền tải tăng 2 lần

29

Nếu đường dây truyền tải với lượng công suất nhỏ hơn giá trị công suất max va để giữ trạng thái Ổn định thì thiết bị SVC cân phái có lượng công suất

max là Qcmax= 4Pm Trên thực tế công suất các thiết bị bù thường nhỏ hơn

cũng được chấp nhận vi lí đo kinh tế Xếu mật thiết bị bủ có oông suất giới

hạn được vân hành lớn hơn công suất của nó thì nó sẽ hoạt đông như một

kháng bù ngang có oông suất không đổi Điều đó có nghĩa rằng điện áp lại

diểm giữa không dỗi và bằng giá trị E

Khi đó công suất tác đụng truyền tải giảm và được tính theo công thức sau

Việc Lăng khả năng truyền tải công suất của hệ thống di

dược trong hệ thống diện thực tế với các thiết bị SVC nổi bại các vị trí chiến

lược mà có thể tìm ra bằng việc nghiên cứu dòng điện phụ tái

2.1.1.2.6 Cân bằng các phụ tải không dỗi xứng

Cân bằng các phụ tải không đối xứng do SVC có khả năng giữ điện áp dn định theo từng pha riêng rẽ nên nó làm cho độ không đối xứng của phụ tải

giảm xuống Sự không dối xứng vả sự xuất hiện của các tải một pha đều có

ảnh hưởng đến chất lượng điện áp trong hệ thống điện Nó là nguyên nhân

của sự không đổi xứng diễn áp và sự quá tải trong các phần tử hệ thống như

máy phát và có thể làm hồng các máy điện quay Bằng việc bỗ sung các

kháng điện bù ngang có thế đạt được sự cân bằng phụ tải, sự cân bằng điện áp

và hiệu chỉnh được hệ số công suất

Dễ cân bằng các phụ tải không đối xứng như các lè điện, xe lửa thi giải

pháp được để ra là mắc các phần tử kháng điên vào giữa các pha của hệ

thống

2.1.1.2.7 Cái thiện ổn định sau sự cố

Đổ cho hệ thống điện giữ được trạng thái Ổn định sau các nhiễu loạn lớn do

việc loại trừ các sự cỗ bằng tác động của các phân tử bảo vệ Hệ thống phải

30

giữ công suất truyền tâi trên đường dây nhỏ hơn giá trị công suất giới hạn ổn định Mức công suất lớn nhất hệ thông có thể truyền tải sau những sự cổ mà

vẫn đảm bảo trạng thái én định của hệ thông (được giữ nhỏ hon giá trị công

suất truyền tải thực tế trong điều kiện bình thường) được gọi là giới hạn én

định quá đô Xét hệ thông điện đơn giản như hỉnh 2.5 Công suất truyền tải

trước sự cố là P1 và đường đặc Lính (1)

Trong khoảng thời gian lồn lại sự cổ, công suất truyền tải giám đi so với lúc

trước sự cố và được minh họa bằng đường đặc tính (2)

Công suất máy phát giảm đột ngột nhưng do quan tinh rotor may phat sé

gia tốc cho tới khi sự cổ được xóa bổ tại góc c bằng việc ngắt đường dây sự

cỗ và công suất truyên tải tăng dân lrên đường đặc lính (3) Năng lượng lích

lũy được trong quá trình gia tốc của rolor được dặc trưng bằng điện tích hình

(AL) Lic nay rotor vẫn tiếp tục quay vả động năng tích lũy của rotor sẽ hãm

chuyển động của nỏ Công suất truyền Lai cua hệ thẳng sẽ vượt quá giá trị P1

Gia tri lon nhất của góc quay đạt dược khi năng lượng hãm tốc (được dịnh

nghĩa bằng diện tich hình A2) bằng năng lượng tăng tốc (diện tích hình A 1)

Sete

Hình 2.3: Dặc tinh công suất khi có và không có SVC

Tếu sau sự cổ góc quay lớn nhất của rotor dạt được 8max nhỏ hơn góc giới

han cua rotor Scr thi hệ thông giữ được trạng thái én định Nếu ômax< 6cr thì

31

năng lượng hãm tốc có tác dụng giữ cho rotor ở trạng thái ổn định Điều này

cho phép định chế độ vận hành ồn định cho hệ thống điện sau các kích đông

lớn, nhỏ

Khi thiết bị SVC được ứng dụng tại điểm giữa của đường dây làm tăng khả

năng tải của hệ thống và được minh họa như hình 2.5 Đối với củng một hệ

thống truyền tải nhưng khi có ứng dụng thiết bị SVC thì diện tích hãm tốc của

rotor lớn hơn chính vì thế làm tăng khả năng tải của hệ thống sau các kích

động lớn nhỏ

2.1.2 Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC

Cấu tạo chung của SVC đã được trình bầy ở chương 1

2.1.2.1 Cấu tạo từng phần tử của SVC

2.1.2.1.1 Nguyên lý hoạt động của bộ thyristor mắc song song ngược

Trên hình 2.6 mô tả nguyên lý làm việc của bộ thyristor trong mạch

* Trường hợp tải thuần trở:

Khi T1 mở thì một phần nửa chu kì dương điện áp nguồn điện đặt lên mạch tải, còn khi T2 mở thì một phần của nửa chu kì âm của điện áp nguồn

được đặt lên mạch tải

mm 1

Ta

: x i

ee

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý bộ thyristor

Góc mở ơ [được tính từ điểm đi qua trị Zezo của điện áp nguồn

5

" 8

Dòng điện tải không có dạng của một hình sin Ta phải khai triển Tuorier

của nó gồm thành phần sóng cơ bản và các 4

sóng hài bậc cao

Thanh phan sóng cơ bản của dòng điện +

tải ¡(1) lêch châm sau điện áp nguỗn một góc ø

được thể hiện trên đồ thị hình 2.7

Điều dỏ nói lên rằng, ngay cả trường hợp

tải thuần trở, lưới điện xoay chiều vẫn cung cấp

* Trường hợp tải thuần cảm

Khi 0L=œ -Ixung cho điều khiển mở TI Dòng điện tải tăng dần lên và đạt

giả trị cực đại, sau đỏ giảm xuống và đạt giá trị z&zo khi 6:1— [)

Khi thyristor TÌ mở, ta có phương trình:

Khi 0 O- 2! o Ocho xung mổ T2

18 cho so dé lam việc được hoàn chỉnh khi tải thuần cảm, phải thỏa mãn

điều kiện B <n + œ Do đó góc œ buộc phải nằm trong các giới hạn:

Déng điện tải là dòng giản doan, do iy va iz lao nén Khai triển Fourior cúa

nó bao gềm thành phần sóng cơ bản i(1) và các sóng hài bậc cao Thành phân

sóng cơ bản lệch chậm sau điện áp nguồn một góc 71/2 dộc lập với góc mở œ

Trị hiệu dụng của dòng diện tải

Công suất mạch tải tiêu thụ là công suất phan kháng

Nếu ta thay đổi đột ngột giá trị góc điều khiển từ a — 0' sang ø— 1802 thì

tương ứng với trạng thái đóng hoặc mở mạch

2.1.2.1.2 Kháng điều chỉnh bang thyristor TCR {thyristor controlled

reactor)

* Sơ đỗ nguyên lỆ hoạt động

Kháng điều chỉnh nhanh bằng thyristor (TCR) được cấu tạo đựa trên nguyên

lý hoạt động và khả năng diều khiển của cặp thyristor mắc song song và

ngược chiều nhau Nhờ có khả năng khống chế được trị số hiệu dụng của

đồng điện đi qua thyristor liên Lục thông qua việc thay đổi góc mổ œ -lbằng

thời điểm phát xung điều khiển vào cực G mà TCR có khả năng điều chỉnh

phát hay tiêu thụ công suất phân kháng rất nhanh

34

Hình 2.8: Nguyên lÝ cấu tạo và hoạt động của TCR

Qua đó, la thấy TCR thực chất là cuốn kháng được điều khiển bằng 2

thyristor nỗi ngược chiều nhau Góc mở thay đối liên tục từ 0° đến 180" thi

TƠR sẽ thay đổi liên tục giá trị điện kháng L nhờ các tín hiệu điều khiển Khi sóc mở ơi I thay đổi từ 90° đến 180" thi đồng diện hiệu đụng qua TCR sẽ thay

đổi giảm dẫn từ giá trị cực đại đến zezo Nguyên lý hoạt động và cầu tạo của

TƠR được thể hiện trên hình 2.8

TCR được cầu tạo từ 4 phần tử chính sau:

- L: cuộn điện kháng chính

~ T.ụ: cuộn diện kháng hăm, có chức năng giới hạn dòng di qua thyristor

và chỗng lại sự cộng hưởng với hệ thông điện

- Thyristor: có chức năng điều chính dong dién di qua TCR

- Hệ thống điều khiển: Có chức năng diều khiển tin hiệu xung dến cực

điều khiển của thyristor hệ thống nảy là một khâu quan trọng để điều chỉnh

liên tục đòng điện hay giá trị X¡ hay thay đổi trị số công suất phản khang phat

- Khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông số rất nhanh, hầu như khồn

có giai đoạn quá đô nhờ bộ van thyristor Đặc tính điểu chỉnh liên tục của

TCR thể hiện trên hình 2.9

35

tại

1

Hình 2.9: Đặc tỉnh điểu chink liền tực của TCR

* Đặc tính làm việc của TCR

TC có khả năng điều khiển, điều chỉnh các thông sé rất nhanh nhờ việc

thay đổi góc cất (nóc mở) œ bằng các tỉn hiểu xung diều khiển tác động vào

bộ van thyristor Việc thay đổi góc cất này sẽ làm thay đổi giá trị đòng điện

chạy qua TCR được thể hiện trên hình 2.10 sau:

Dong điện Ì chạy qua TCR thay đổi từ láđ giảm đến 0 khi góc cắt thay đổi từ

90° đến 180° Tín hiệu này không phải là tín hiệu hình sin mà là tín hiệu có

dạng ham chu ky với tần số bằng tần số mủa tín hiệu đặt vào (f — 50Hz) Giá

trị của dòng điên chạy qua 1CR là một hàm biến thiên phụ thuộc vào góc cắt

ø được biểu điỄn như sau

TTCR = Ib Ka)

Trong đó:

-l„= Ye dạ dong dién chay qua TCR khi ø= 90°

Emr

- Xkmin 14 điện kháng của TCR khi œ = 90° (thyristor din hoàn toàn)

Gọi góc cắt œo xác định tại thời diễm tạ xuất hiện tin hiệu điều khiển xung, vào cực điều khiển của thyrisLor

2z

Ta có: Z— T #;¡ với chu kỳ T'— 2m

Sóng của dạng tín hiệu dòng điện được thể hiện như hình 2.10

36

Hình 2.10: Dạng sóng của tín hiệu dòng điện của TCR

'Dừ dạng tín hiệu của dòng điện chạy qua 'LOR, ta xây dựng hàm l(ø) như sau:

Ap dung khai triển cho hảm l(œ) ta có:

Vi ham I(ø) là hàm số chẵn vì đề thị của chúng đối xúng qua trục tung nên

thoo tỉnh chất của khai triển Fuorier La có

4%

a, = aq TO

37