Luận văn tính toán phân tích chế Độ xác lập và nghiên cứu Ứng dụng thiết bị bù có Điều khiển svc vào lưới truyền tải việt nam

NMĐ STATCOM svc TBE TD TCPAR Tsc UPFC Các chữ viết tắt và ký hiệu Chế độ xác lập Công suất phan kháng, Duong day siéu cao ap Flexible AC Transmission Systems - Hé thẳng truyền tả

HO ANH TUAN

TINII TOAN PIIAN TICII CIIn DỘ XÁC LẬP VÀ

NGHIÊN CUU UNG DUNG THIRT BI BU CÓ ĐIÊU

KHIEN SVC VAO LUGI TRUYEN TAI VIET NAM

CHUYEN NGANH : MANG VA HE THONG BIEN

MA SO : 02.06.07

LUẬN VĂN THẠC SĨ KIOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DÃN KHOA HỌC

GS TS LÃ VĂN ÚT

TIA NỘI - 2005

Chương I: Hiện trạng ITTD Việt Nam và qui hoạch phát triển đến2010 — 5

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ điện năng, 5 1.1.2 Liệ thống truyền tãi và phân phéi dién 8

12 Quy hoạch phát triển hệ thống điện giai đoạn 2005-2010 12

1.2.2 Chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn đến 2010 13 12.3 Chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn 201 1-2020 14

12.5 Liên kết hưới điện 500kV và mua bán diện với các quốc gia

giéng và khu vực

12.1 Cac un diém khi sử đụng thiét bi FACTS 32

11.3.1 Thidt bi bu tinh điều khiển bằng thyristor (SVC) 24

1.3.2 Thiét bi bu doc digu khién bang thyristor (TCSC) 35

43.3 Thidt bj bu ngang diéu khién thyristor (SIATCOM) 36

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

113.5 Thiết bị điều khiển dong công suất hyp nhất (UPEC) 1L4 Khả năng áp dựng thiết bị FACTS tại Việt Nam

Chương HH1: Mô hình 1ITD trong tính toán chế độ xác lập có xét đến

svc

ILL, Ché dé xac lap cita hé théng diện

HLL Dae điểm chế độ xác lập TH1.2 n định tính của CĐXT, và giới hạn Iruyễn (ai TT.1.3 Hệ phương trình tính toán CĐTXT, trong hệ thống điện 1.1.3.1 Hệ phương trình tỉnh toán

1I1.1.3.3 Thuật toản Mewton - Raphsen giái hệ phương trinh

CĐXI,

11.2 Mé hinh SVC trong tinh toan CDXL

11.2.1 Cau tao va nguyén ly hoat động

11.2.2 Bie tinh Tan viée efia SVC

11.2.3 Dac tinh diéu chink

TH.2.4 Mô bình hóa SVC như một điện kháng có trị sẻ thay đi

1.2.5 Mô hình SVC theo tổ hợp nguên và phụ tải phản khang IH.3 Chương trình phản tích chế dộ hệ thống P88/E và khả năng

tỉnh toán CĐXL có các thiết bị FACTS

11.3.1 Gidi thigu chung 1H.3.2 Mö tả các chức năng của PS8/E 1H.3.3 Hoạt động của PSS/E

11.3.4 M6 ta các phần từ cơ bản của hệ thẳng điện rong PSS/B

Chương IV: Tỉnh toản nhân tích chế độ xác lập của HTĐ Việt Nam

và đánh giá nhu cầu sử dụng SVC trong lưới truyền tải

1V.1 Các điều kiện tỉnh toán

38

40

40 4I

4

48 s0

IV.22.2 Mùa khô

2.1 Mùa mưa

1V.2.3 Nhận xét chung,

1V.3 Kết luận

Chương V: Hiệu quả của SVC để ôn định đi

và nâng cao giới hạn truyền tải

V.1 Lưa chọn vị trí dat SVC

V.2 Khao sat dat SVC tai các trạm 500kV

V.2.1 Đặt SVC tại Phú Lâm V.2.2, Dat SVC tai Tan Dinh V.2.3 Đặt SVC tại Thường Tin V.2.4 Đặt SVC tại Nho Quan

V.2.5 Dit SVC tai Doe Soi

NMĐ STATCOM

svc

TBE

TD TCPAR

Tsc

UPFC

Các chữ viết tắt và ký hiệu

Chế độ xác lập

Công suất phan kháng,

Duong day siéu cao ap

Flexible AC Transmission Systems - Hé thẳng truyền tải điện xoay chiều linh hoạt

Gale Tum-OIT Thyrislor - Khoa déng mé Tis théng dién

May bién ap Nhiệt điện Nha máy điện Stalic Synchronous Compensator - Thiét bi bi ngang điều khiến thyristor

Stalic Var Compensator - Thiél bi ba tinh diéu khiển bing thyristor

‘Tua bin khi Thủy điện

‘Thyristor Controlled Phase Angle Regulator - Thiết bị điều chỉnh góc lệch pha của điện áp

‘Thyristor Conirolled Reactor - Khang điện điều khiến bang thyristor

Thyristor Contrulled Series Compensator - Thiét bi bi:

dọc điều khiển bằng thyrislor

‘thyristor Switched Reactor - Khang điện đồng mỡ bằng, thyristor

Thyristor Switched Capacitor - Tu dién đóng mở bằng thyristor

Unified Power Flow Control - ‘Thiét bi digu khién dong công suất hợp nhất

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

Mở đầu

M6 DAU

1 Mục đích nghiÊn củu vả lý do chọn để tải

Trong thời gia qua, cùng với sự phát triển kinh tế với tốc độ cao, nhụ cầu tiêu thụ điện của nước ta tăng trưỡng không ngừng, đặc biệt trong quả trinh công nghiệp hóa, biện đại hóa đất nước, từng bước hội nhập nên kinh tá khu vực và thể giới Đề dam bao cung cấp điện an toàn và ôn dịnh, đáp ứng yêu câu phát triển kinh tế xã hội của cả nước, hệ thống điện Việt am đã có những bước phát triển mạnh mẽ

Từ giữa năm 1994, với việc dưa vào vận hành dường dây siêu cao áp (DDSCA) 500kV Bắc - Trung - Nam só chiều đài gan 1 S00km, ITD Viét Nam trở thành HTĐ hợp nhất với đã

nhất cho phép khai thác tối da các ưu diễm vận hành kinh tế (phối hợp các nguồn

thuỷ - nhiệt điện, tối ưu hoá công suât nguắn ) mặt khác, cho phép nang cao dé tin

đủ các đặc trưng của hệ thông lớn Một mặt, HTĐ hợp

cây cung cấp điện Việc hợp nhái hệ thống còn là tiển để thuận lợi cho việc phát triển các loại nguồn điện công suất lớn và việc đầu nổi vào hệ thống,

Tuy nhiên, với hệ thống điện hợp nhàt có các ĐDSCA, một trong những vẫn

46 quan trọng là tỉnh ổn định trong quả trinh vận hành Trong các LITD nảy, những

sự cả do mất ốn định gây ra sẽ lâm ngừng cưng cấp điện hoặc phân chia hé thang thành từng phân riêng rễ,

Cấm cứ Tổng sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2001-3010 có xét tới 2020 (Ing so dỗ V hiệu chính) đã được Chính phú phê duyệt, dự kiến sẽ dua

vào vận hành một loạt các nhà máy điện lớn trong cả nước như: TD Sơn La, Iuội Quing, Ban Chat, Đồng Nai 3,4, NÐ Quảng Ninh, Mang Duong, cum ND Phú Mỹ,

Ô Môn Hệ thống điện 500kV có những bước tăng trưởng nhảy vọt, dẫn trỡ thành

trục xương sống của lưới truyền ti, nói liên các trung tâm phụ tải với các trưng tam

phát điện Thêm vào đó, trong thời gián tới, để đấm bảo độ tím cây cấp điện đẳng thời khai thác hiệu quả các nhả máy điện, HIĐ Việt Nam sẽ liên kết, trao đổi điện

với các nước trong khu vực

lớn,

~ Yêu câu về khả năng điều khiến dang cổng suất trao đỗi giữa các khu vue

ổn định điện áp trên DDSCA, đặc biệt là trên các đường day dai, cùng với nó là vận để bù công suất phân kháng (CSPK) trên đường đây

- Vân

Trong chế độ vận hành của các ĐDSCA, việc bủ thông số đường dây bằng các thiệt bị bủ đọc và bù ngang có vai trỏ rất quan trọng trong các giải pháp nhằm nâng, cao tĩnh ôn định cho hệ thống

Vỗi việc áp dụng các thành tựu dã dạt được của công nghệ bán dẫn vào lĩnh vực truyền tái điện, các linh kiện điện tử cổng suất lớn, điện áp cao như Thyristor, Gate Tư-Off Thyristor có thể sử đụng vào các hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoat (FACTS - Flexible AC Transmission System) FACTS đã góp phân vào việc giải quyết những hạn chế trên đường đây truyền tãi, nâng cao tỉnh ổn định va tan dựng triệt để các thiết bị hệ thông hiện có

Mục dich nghiên cứu của luận văn: Qua tính toán phần tích CĐXI, của HTP Việt Nam xem xét, đánh giá hiệu quả của việc đặt thiết bị bủ tĩnh được điều khiển

‘bang thyristor (SVC) nhằm nàng cao khả năng tải và san băng điện áp phân bổ đọc trên hệ thông 500kV Bắc - Nam

2

ñi dung luận văn 'Với mục tiêu nêu trên, luận văn được trình bẩy trong 5 chương:

+ Chương l: Hiện trạng 11I1) Việt Nam và qui hoạch phát triển đến 2010

& Chương TT: Tổng quan vé céng nghé FACTS

+ Chương IH: Mô hình HTĐ trong tính toán chế độ xác lập có xét đến SVC

+ Chương IV: Tính toán phân tích chẻ độ xác lập của ITTD Việt Nam và đánh

giá như cầu sử dụng SVƠ trong lưới truyền tâi

& Chương V: Hiệu quả của SVC dé én định điện áp và nâng cao giới hạn truyền

tái

3 Di tượng và phạm vi nghiên cứu

Hệ thẳng điện Việt Nam thời điểm cuối năm 2004 và dự kiến đến năm 2010 được nêu va trong để án "Tổng sơ đỗ phát tiến Điện lực Việt Nam giai đoạn 2001-

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

Mở đầu

2010 cỏ xét triển vọng dến năm 2020" (Tổng sơ đổ V hiệu chỉnh) đã được phê duyệt và "Kẻ hoạch 5 năm 2006-2010" của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN)

4 Ý nghĩa khoa học va thực tiễn của luận văn

Các kết quá nghiên cứu của luận văn góp phần đánh giá sự 6n định của LILĐ 'Việt Nam và bước đầu cho thấy hiệu quả của thiết bị bù tĩnh có điều khién (SVC) trong các chế độ vậu hành của hệ thống điện cũng như đề xuất các vị Irí lắp đặt và cống suất thiết bị bù thích hợp nhằm nâng cao tính ôn định của HTĐ Việt Nam

Tác giả xin chân hành cam ơn các thẫy giáo và cô giáo trong Bộ môn Hệ thống diện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các bạn bè đồng nghiệp dã giúp dỡ

và tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian thục hiện luận văn Dặc biệt tác giả xin

‘bay td long biết ơn sâu sắc với Thầy giáa G5.TS Lã Văn Út, người đã quan tâm, tận lình hướng dẫn giúp tác giả xây thưng và hoàn thành luận vẫn này

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

Chương L HIỆN TRẠNG HỆ THÔNG ĐIỆN VIỆT NAM

VA QUI HOACH PHAT TRIEN DEN 2010

1.1 Hiện trạng hệ thống điện Việt Nam

L1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ điện năng,

Hiện nay, hệ thống diện Việt Nam có tổng công suất dặt của các nguồn diện là 10.452MW, công suất khả đựng khoảng 10.223MW, với cơ câu nguồn điện như

sau: Thuỷ điện 40%, nhiệt điện 20%, tua bia khí (TK) 35%, điazel và cáo nguồn khác 5%, Nguồn thuộc VN là 8.747 MÁW (chiếm 849) và các nguồn ngoài HVN là 1698MW (16%) Tổng cổng suất tăng thêm năm 2004 là 1.464MW Danh sách các

nhà máy điện hiện có được trình bày như trơng bằng 1.1

Bang 1.1: Danh mục các NAMHĐ tính dễn cuỗi năm 2004

Diễn quá quá trình tiêu thụ điện giai don 1995-2004 được trình bảy trong Tiảng 1.3 Từ đó ta thầy 9 năm qua điện năng thương phẩm tăng gấp 3,5 lần Tốc độ tăng truớng điện thương phẩm đạt bình quân đạt 15,1% Năm 2004, như câu phụ tải tăng trưởng ở mức cao, công suất cực dại của toàn hệ thống lên dén 8.376MW San lượng điện thương phẩm năm 2004 đạt 39,7 tỷ kWHh, đạt 101,036 số với kế hoạch,

Tăng 13,3% so với năm 2003

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

Bang 1.2: Cơ câu sẵn xuất điện giai đoạn 1965-2004

Tỷ trọng (%) | 72,3 | 708 587 |547 S95 | S08 | 46.4 | 38,1 INhiệt điện 2.929 /3.279 |5.386/5.94) 6.458 | 8.808 | 9.678 |13.68

Tỷ trọng (%) | 200 | 19.4 22,7 |233 24,1 | 22.4 | 23,7 | 29.6 Mievel-TBK / 1.125] 1.658 _ |4.416]6.105 5.930 |9.594 |12.17 |14.92

Về tỉnh hình tiêu thụ diện trong hệ thống, thống kê cho thây rằng tigu thu diện

nhiêu nhật rơi vào cac thang 6, 7, 8 là các tháng mùa hè nắng nóng Biểu để phụ tải

ngày điển hình của các tháng này có hệ số phụ tái là cao nhất trong năm Tuy nhiên, cổng suất cực đại của năm thường đạt vào các tháng 10, 11, 12 đo các phụ tải công,

rghiệp cuối năm thường tiêu thụ diện nhiều hơn dầu năm Biểu đô phụ lãi các tháng, cuối nằm có sự chênh lệch giữa công suất thấp điểm đêm và cao dig ral lon,

gây khó khăn cho vận hành các N.MP

T.L.2 Hệ thắng truyền (ai va phan phối điện

1.1.2.1 Lưới truyền tãi

Lusi điện Huyền tâi cửa Việt Nam gồm 3 cấp điện ấp 500kV, 220kV và

110kV, trong đó lưới 500kV đồng vai trỏ liên kết các HTĐ miễn, trong khi lưới

điện 220kV, 110kV là lưới điện truyền tải trong các LITD miễn Trong thời gian tới, vai trò truyền tải của lưới điện 110kV sẽ giảm nhiều và dân trở thành lưới điện phân

phổi trong khu vực

Tính đến cuấi năm 2004, hệ thống tải điện 500EV Bắc - Nam bao gồm 6 trạm biển áp 500/220kV với tổng công suất đất là 4.050MVA và 1.594km đường day 8aư 10 năm dưa vào vận hành, dường dây 500kV dã truyền tâi từ miễn Đắc vào là 18.719 triệu kWh, truyền tái từ phia Nam ra là 5.401 triệu kWh, tổng năng lượng

truyền tải qua ITTD 500kV là 24.120 triệu kWh (tính đến hết nằm 2004) Dưỡng

đây 500kV Bắc - Nam đã thực sự trở thành đường dày liên kết hệ thống, truyền tải điện năng theo câ hai chiếu, nâng cao dé an toàn cung cap điện và chất lượng điện cho cả hệ thống dỗng thời tao diều kiện để khai thác tối ưu các nguồn diện hiện có trong HID

1.1.2.2 Đặc diễm và lình trạng vận hành

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

a Céng suất và sẵn lượng truyền tải

Qua các số liệu thông kê ở bảng 1.1 ta thấy sản lượng phát và nhận trên đường, đây 500kV rất lớn, tính tới hết năm 2004 tổng răng lượng uyên lãi qua HTP

500kV Ì

à 24.046 Hiệu kWh Đường đây 500kV đóng vai trò quan trọng cho việc

cụng cân điện cho các phụ tãi của HTĐ miễn Trung

Đường đây 500kV đồng với trỏ rất lớn long vide cin đối giữa nguồn và tải các miễn HIĐ miễn Bắc đã có lủe nhận tới 760MIW từ đường dây 500kV, trong,

các thàng mùa lũ của Hoá I3inh thì 111D miễn Nam nhận tới #36MW Các nhà máy thủy điện (nhất là Hoà Binh) đã tận dụng được hết khả năng phát điện từ khi có đường dãy 500kV hoạt động

Bảng 1.4: Sản lượng điện truyền tải trên lưới 500k theo các năm:

16

Hiện trạng HTĐ Việt nam và Qui hoạch phát triển đến 2010

Don vi: MW Nut 1995| 1996 | 1997 1998 | 1999 | 2000 | 2001 |2002 2003 | 2004

Binh | phar | 630 | 564 | 664 756 | 800 | 798 | 800 | 802 810 | 836

Nẵng Nhận | 116 | 112 | 123 126 | 194 | 200 | 350 |283 327? | 376 Pret ke | Thân | 8? | 81 |104 HH2 | 216 | 208 | 221 | 238 290 | 34L

Công suất truyền tải lớn nhất trên đường dây 500kV là đoạn Đà Nẵng - Plei

ku Từ nữm 2002 đến nay đoạn đường dây này thường xuyên quá tãi đo phụ tải phía

Bắc tăng cao và do đặc điểm khai thác các hỗ thuý điện trong mùa khô, nhất là cuối mua khé dau ma |i công suất khả dụng nhà máy thuý điện lloà l3inh giảm thấp

(1.440MW so với định mức 1.920MW) và do thiểu một số tế máy nhiệt điện miễn

Tắc (Phả Lại 2) dần đến phải ly động cao các nguồn điện phía Nam Trong khi đó

dong điện đmh mức của bộ tụ bú lắp trên đường dây 500kV này là 1.000A Việc quá tải này sẽ còn kéo dài trong các năm tới cho đến khi có mạch 2 đường dây 500

kV vận bành

b Tỉnh trạng vận hành

“Trên cơ sở thống kê, phân tích và đánh giá các sự cố trơng lưới điện S00kV ta

cỏ bằng tổng kết sự cô trong hệ thông 500kV như sau

- Trơng các sự có của đường dây SDOkV, sự cố thoáng qua chiếm tỉ lệ lớn vúi

186 lần (bằng 55% số lần sự cổ lưới 500kV)

~ Năm 2003 có số lần sự cổ it nhất (15 lân] cao nhất năm 1995 (76 lan)

Các nguyễn nhân gây ra sự có hệ thống tải diện 500 kV bao gồm:

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

Nguyên nhân thiết bị nhất thử: chủ yêu điền ra trong thoi kỳ đầu mới đưa vào vận hành hệ thông 500kV, một số thiết bị nhất thử của các trạm lâm việc chưa én định Loại sự cổ nảy chiếm tỷ lệ 5,9% trong tổng số sự có lưới điện 500kV,

Nguyên nhân thiết bị nhị thử: hệ thống rơ le bão vệ hoạt dộng sai gay nén tac

động cắt các thiết bị bảo vệ Sự có mạch nhị thứ (chẳng hạn nguồn điện một chiên)

cũng làm cho các thiết bị bảo vệ tác động Tỷ lệ sự cổ thiết bị nhị thứ trong hệ thống

12 Hiện trạng HTĐ Việt nam và Qui hoạch phát triển đến 2010

Việc cắt điện trên 4 đoạn dường, dây 500kV Bắc - Nam phân bỗ như sau:

Bảng 1.7: Thông kê cải điện trên đường đây 300kV Bắc - Nam

12.1 Nhu cầu tiêu thụ diện giai đoạn 2005-2010

Căn cứ vào các số liệu tính toán nửm cầu điện toàn quốc của Viên Năng lượng, phục vụ việc lập “Phương án tiến độ đưa các nguồn điện vận hành giai đoạn 2010-

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

2020” va du báo nhụ câu điện chuẩn bị cho “Tổng sơ đỗ phát triển Điện lực VTP, kết quả dự báo nhu cầu điện Việt Nam giai đoạn 2005-2010-2020 với 2 kịch bản cơ sở

và kịch bản cao được tóm tắt như trong bang 1.8

Với kịch bản cơ sở, nhú cầu diện thương phẩm tăng trưởng bình quân 15,04/năm trong giai đoạn 2006 - 2010; 13,0%/năm giai đoạn 2011-2020 Dự báo thu câu điện được phân tích theo 3 miễn Bắc, Trung, Nam

Bảng 1.8: Nữu cầu diện giai đoạn 2005-2010-2020

2000 2005 2010 2020 Năm

GWh % |GWh % Gwh| % | Gwh | %

Kịch bản cơ sở Tổng thương phẩm | 2239 100 |4568 100 84.45 | 100 | 202.4 | 100

7 2 4 64 Miễn Bắc 9024 403 12 383 30s 330/773) 561

Kich ban cao Tổng thương phẩm 2239 100 | 45.68 100 87.07| 100 | 230.88] 10

7 2 2 0| 0

Miễn Trung 2272 101 | 4685 103 9648| 111 | 28014| 88 Miễn Nam 1110 ¡ 496 2350 ,,„ 2 Si 4435 2| 509 11501 | 5, 2Í

Nhip ting BQ (anim) - 15,3 138 10,2

Tổng dign SX (GWh) 26.561 53.467 101.00 260.000

118 Anh Tain - Can hge HTTĐ 2003-2005

14 Hiện trạng HTĐ Việt nam và Qui hoạch phát triển đến 2010

12.3 Chương trinh phát triển nguồn diện đến 2010

1.2.2.1 Quan điêm phát triển nguân điện

+ Đảm bảo cung cấp điện an toàn ấn định với chất lượng ngày cảng cao chủ các ngành kính tế xã hội phát trién

+ Phát triển da dang các loại nguồn diện dễ nâng cao an toan cung cấp nhiên liệu và phát triển bên vững

I Sự đựng công nghệ tiên tiên trên thế giới trong các đây truyền sản xuất,

truyền tải và phân phối diện

| Phat ign nguồn điện đẳng bộ với lưới truyền tải và phẩm phối điện

+ Thúc dây những nghiên cửu hợp tác dễ trao đôi, xuất nhập khẩu diện trong, khu vực ASEAN và với các nước láng giểng

! Đa dạng hoá các loại hình đâu tư và tham gia hoạt động điện lực để giảm gánh nàng ngân sách Nhà nước, nàng cao hiệu quả và tính cạnh tranh

Do tiểm tăng tải nguyễn năng lượng của Việt Nam đa đạng và phân bố không đều trong toàn quốc, nên chương trình phát triển nguồn điện Việt Nam cần tính đến

các yêu tế như như câu tại chỗ, khả năng khai thác, cũng như khả năng chuyên tải của lưới điện liên kết

Trên cơ sở phân bễ tiêm năng tài nguyên nắng lượng trên các vũng đất nước

và nhụ cầu điện tải các trung tầm phụ tải lớn, dự kiến phát triển các nhà máy điện ở các khu vực theo mục tiều như sau:

- Tận đụng tôi đa tiểm năng tài nguyên thuỷ điện vả phát triển hợp lý các nhà máy nhiệt điện than ở khu vực miễn Bắc

- Phát triển các nhà máy thưỷ diện ở miễn Trung trong dỏ có các công trình mang hiệu ích tổng hợp như cấp điện, cấp móc, chồng lũ

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

Theo điểu kiện môi trường cho phép sẽ phát triển các nhà máy thuỷ điện ở

niên Nam và tập trung phát triển có trọng điểm các cụm nhà máy nhiệt điện khi với

mục tiểu giảm chỉ phí và giá thành sản xuất khí và điện

1.2.2.2 Các nguân điện đưa vào vận hành giai đoạn đến 2010

Căn củ chương trinh phát triển nguôn trong Tổng sơ để - V hiệu chính do Viên răng lượng lập và báo cáo rả soát liễn độ đầu tư các công trình nguồn đưa vào

vận hành trong giai đoạn 2005-2010, ngoài các nhà máy đã khỏi công dự kiển đồng điện giai đoạn 2005-2006 như đuôi hơi Phú Mỹ 2.1 mở rộng, Sê San 3, Cao Ngạn, Uống I3i mở rộng Giai đoạn 2006-2010 đưa vào vận hành thêm 54 nha may điện

với tông công suất khoảng 9.400MW,

12.3 Chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn 2011-2020

1.3.3.1 Phương an phụ tải cơ sở

Trén cơ sở dự báo nhu cầu điện, khả năng thục hiện các công trình nguằn điện trong giai đoạn 2011 - 2020, chương trình phát triển nguồn điện đến năm 2020 đã

được định hướng xác định tiên độ đưa vào vận hành đáp ứng khoảng 228 tỹ kWh

Đến nữm 2020, tổng công sual ede nha may điện của nước ta khoảng 48.383

MW trong dỏ thuỷ diện và thủy diện tích nãng chiếm 37%, nhiệt diện 53,5%, diện

nhập khẩu 5,4% và điện nguyên tử 4,1% đắm báo đáp ứng nhụ cầu phụ tải cực đại ở mite 38.449 MW Trong co câu sản xuất điện năng năm 2020 thuỷ điện chiếm

28,49 (64.8 tỷ kWh), nhiệt điện 57% (130 tý kWh), điện nhập khẩu 8,5% (19,3 t +kWWh) và diện nguyên tử 6,1% (13,9 tỷ kWh)

1.3.3.2 Phương án phụ tải cao

Dé vdi phương án phụ tải cao, tiến độ đưa vào vận hành của nguồn điện sẽ

phải nhanh hơn đề đáp tạ phụ tâi khoâng 260 tỷ KWh vào năm 2020

tổng công suất các nhà máy điện của nước ta trên 54.350MW

trong đó thuỷ điện và thủy điên tích năng 32,4%, nhiệt điện 51,3% điện nhập khẩu

16

Hiện trạng HTĐ Việt nam và Qui hoạch phát triển đến 2010

(63,7 tỷ kWh) nhiệt diện 57% (148,3 tỷ kWh), diện nhập khẩu 7,9% (20,4 tý kWh)

'Với mục tiêu tăng cường cấp điện cho thủ dỗ Hả Nội từ phía Nam sẽ xây đựng trạm 500kV Thường Tín sông suất 450MVA (năm 2005) và gác đường dây 220kV [la Déng - Mai Déng - Pha Lại sẽ được đầu nối vào trạm này LIiện nay Hà Nội mới chỉ được cưng cấp điện từ 2 nguồn chính là: TĐ Hoả Bình và nhiệt điện Phả Lại

Tiến năm 2010, hệ thống lưới điện 500kV khu vực phia Hắc sẽ cúng có và phát

triển để đâu nối các nhà điện lớn nh NB Quang Ninh, TP Son La để đâm bảo

nguồn cấp điện cũng như nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đồng thời lắp đặt máy

2 trạm 500kV Thường tín (450MVA), xây dựng trạm 500kV Quảng Ninh 450MVA

và đường đây Quảng Ninh - Thường Tín, xây đựng các trạm 500KV Sóc Sơn công suất 900MVA, trạm 500kV Sơn La 450MVA vá tuyến dây 500kV Sơn La - Soc Sơn (2 mạch)

6 dam bao cũng cấp diện an toàn cho khu vực kinh tế trọng điềm miền Trưng,

sẽ tăng cường thêm 450MVA cho trạm 500kV Đà Nẵng và xây đựng mới tram 500EV Dốc Sỏi (450MWA) nhận điện từ đường dây 500kV Plei ku - Dée Sdi - Da Ning (mach 2)

Ngoài ra để nâng cao độ an toàn dự phỏng cho lưới điện khu vực đồng bằng, sông Cứu Long, tránh qua tai các dường dây 220kV từ Cai Lay vé du kiến sẽ dua trạm 500kV Miễn Tây và đường đây 500kV Nhà Bè - Miễn

ây vào vận bánh cuốt

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

xăm 2005 đầu năm 2006 và lăng cường thêm mạch 500kV Miều Tây - Phú Lâm giai đoạn 2006-2010

Xây dụng các vành đai 500kV Phý Mỹ - Song Mây - Tân Định - Phủ Lâm - Nha Be, Tân Định - Di Linh - Plei ku - Đồng Kai - Phú Lam dé dam bảo an toàn cưng cắp điện cho khu vue kinh tế trong điểm phía Nam và khu vực các tinh nam trung bộ Dông thời tiện hành xây dụng thêm các trạm 500kV Nhà Bè 2x600MVA, Song Mây 600MIVA, Tân Định 2x45UMVA, Di Linh 450MVA để đăm báo cung, cấp điện dây đủ và vận hành an toàn trong trường hợp bình thường cũng nÌưư khi sự

có

1.3.4.2 Giai doạn 2011 - 2020

Giai đoạn 2011 - 2020 lưới điện SO0KV đóng vai trò tuyển tải công suất các cụm thuỷ điện lớn ở khu vực Tây Bắc như Sơn La, Lai Châu, lhuội Quảng, trưng, tam nhiệt diện Nghi Sơn và dăm bảo phát hết công suất của nhả mảy điện nguyên tử dầu liên ở Việt Nam vào HTP)

"rong giai đoạn này sẽ xây dựng lưới điện 500kV ở khu vực miễn Bắc thành một mạch vỏng lớn bao quát chung toàn bộ HIĐ miễn Bắc từ Quảng Ninh - Sóc Som - Việt Trì - Sơn Ta - Hoa Binh - Nho Quan - Thường Tín, Hầu hết các trạm

biển áp 500kV đếu có dụn mồ 2 máy biến áp, đặc biệt trạm 500kV Phú Ï.âm dự kiến

sẽ nâng cóng suất lên 2xI.000MVA đế đảm bảo cấp điện cho phụ tải khu vực TP

116 Chi Minh,

Các hạng mục đường dây và trạm biến áp 500kV, 220kV hiện có và dự kiến

đưa vào vận hành đến năm 2020 xem trong các phụ lục 2 đên phụ lực 5

12 5 Liên kết lưới điện 500kV và mua bán điện với các quấc gia láng giéng và khu vực

1.3.5.1 Lợi ích của liên kết lưới diện

Xu hướng họp nhất các HTĐ nhỏ thành HTĐ hợp nhất bằng các đường đây siêu cao áp đã và đang được phát triển tại nhiều quốc gia, khu vực trên thê giới Dây

là xu hướng phát triển tắt yêu của các LITD biện đại nhằm nang cao tinh kinh tế - kỹ

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

18

Hiện trạng HTĐ Việt nam và Qui hoạch phát triển đến 2010

thuật trong sản xuất, vận hành các HTĐ thành viên Việc liên kết đem lại lợi ích

đáng kế cho HTĐ chung cũng nửnt mỗi nước nhục

- Giám lượng công suất dự trữ trong toàn hệ thống nhờ khá năng huy động công suất từ nhiều nguồn phát trong hệ thống, qua dỏ giảm được chỉ phí đầu tư vào

cao công trình nguồn

- ‘Ving tỉnh kinh tế chưng của cả hệ thống lớn do tận dụng được các nguồn phát có giá thành sản xuất điện năng thấp như thuỷ diện, các nguồn nhiệt điện có

giả thành rễ như luabm khí, ở

nnguyén Lit

- Giám công suất đính clrung của toàn HTĐ lớn

- HTP hợp nhát vận hành linh hoại hơn so với việc vận hành các hệ thống riêng rẽ nhờ sự trao đổi, hã trợ điện nàng giữa các hệ thống thánh viên

- Giảm giá thành diện nẵng do tận dụng dược công suất tại các giờ thấp diém của phụ lãi hệ thông điện thành viên để cưng cấp cho hệ thống khác nhờ chênh lệch

về múi giờ

- Giảm dược chỉ phí vận bảnh vả dông thời nâng cao tính lĩnh hoạt trong việc sửa chữa, đại I các thiết bị trong toàn hệ thông,

- Nãng cao độ dự trữ ấn định tĩnh của hệ thống qua đỏ nâng cao độ tin cậy

cùng cấp diện do công suất dự trữ chung, của cả HTĐ hợp nhất là rất lớn

Ngoài các lợi ích đã nêu ủ rên, việc hợp nhải các HTĐ còn cho phép để đăng trao đối năng lượng thương mại giữa các khu vực, quốc gia thành viên góp phân

thúc đầy phát triển kính tế Việc hợp nhất ILTD là cơ sở cho việc hình thánh các

“Thị hường điện” (Power pool) một xu huớng sẽ được phát triển tuạnh trong tượng,

lai Đối với Việt Nam việc xây dung các đường đây 500kV nhập khan thuỷ điện từ

Lao và Trung Quốc sẽ giảm lượng phát thải từ cde nha máy điện vào môi trường do

không phải sử dụng nhiên liệu hoá thạch hay khí thiên nhiên để phát điện

1.2.5.2 Những hợp tác xúc tiễn liên kết lưới điện trong ki vực

liiện nay trong khu vực đã có một số thoá thuận liên kết LLTD đã đưa vào vận hanh hoặc dang trong giai doạn nghiên cứu bao gồm:

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

Theo các hiệp định đã ký năm 1993 và 1996 giữa 2 chính phú Thai Tan và Lào, phía Thái Lan đã đự kiến mua điện của Lào tới quy mô công suất 3000MW đến năm 2006 Hiện nay ngoài công trình Nara Ngum (150MW), Lào đã xây đựng thêm 2 công trình Theun Hinboun (210MW) và Huay Ho (150MW) chú yêu xuất

khan sang Thải Tam bằng lưới điện 110-220 kV

Năm 1997 các chính phủ Thái Lan và Myanmar cũng đã ký biên bản ghí nhớ

về việc Thải Lan sẽ nhập khẩu điện năng từ các nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện khí

của Myaninar tới quy mỗ công suat 1500 MW dén nam 2010

Thang 12/1998, chính phủ Trưng Quốc và Thai Lan đã ký biên bản ghỉ nhớ và

việc Thái Lan sẽ nhập khẩu điện từ Vân Nam (Trung Quốc) với quy mô công suất 3.000MW vào năm 2017, Thái Lan đã kí hợp dòng mua điện từ công trình thuỷ diện Timghong (1.500MW) tại Văn Nam vào năm 2013-2013

Hiện nay giữa Thái Lan và Malaysia đã hoàn thành liên kết giữa hai HTĐ tbằng hệ thống tải diện một chiều siêu cao áp (HVDC] quy mó 300MW hoàn thành trong wim 2001

Tường đây cáp 230kV liên kết lưới điện giữa Malaysia va Singapore dang van hành với công suất trao dỗi khoảng 400 MỸ,

Theo các kết quả nghiên cứu trong TSĐ liên kết lưới điện ASEAN (do TIAPUA chí đạo thực biện) và TSD liên kết lưới điện khu vực GMS, một đự án liên kết lưới điện Việt Nam - Thái Lan qua đường day S00kV 1a Tinh - TD Nam Theun

3 - Rơi BE 2 tổ rõ khả thì và có hiện quả chung cho hệ thống điện 2 nước Nam Theun 2 (4x272MW) là công trình thuỷ điện nằm ở trung Lào năm gần ngang vi tuyển với trạm 500kV LIà Tĩnh Dự kiến cêng trinh đua vào vận hành năm 2011 và

sẽ xuất khẩu điện cho hai lan

Giữa Việt Nam và Lào cứng đã ký hiệp định vẻ việc Việt Nam sẽ nhập khâu +khoảng 1.000MW từ Lão vào năm 2010 vả tăng lên 2.000MW vào năm 2020 Hiện

đã có một số đường dây trung áp 35 kV cung cấp điện từ Việt Nam sang một số vùng gần biên giới của Láo Dự kiến khoảng năm 2008 Việt Nam sẽ nhập khẩu diện

từ nhà máy thuỷ điện Nam Mé 105 MW bing dường dãy 220kV hoặc 110EV từ

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

20

Hiện trạng HTĐ Việt nam và Qui hoạch phát triển đến 2010

Tao qua nhà máy thủy điện Bản Lá Bên cạnh đó các tổng công ty xây dựng Việt

am đang đảm phán với Lào về việc đầu tư xây đựng nhà máy thuỷ điện Sẽ Kaman

3 - 260MW

Giữa Campuchia và Việt Nam, trước mat dén 2007 Campuchia sẽ nhập khẩu

từ Việt Nam qua đường đây 220V Châu Đồo - Takeo - Phnôm Pênh với công suất khoảng 8O - 1O0MTW vả tăng dân lên 200MW vào năm 2010 Giai đoạn sau năm

2010, Campuchia có dự kiến xuất khâu sang Việt Nam với một số dir an thuỷ điện

có tổng công suất 1269MW,

Giữa Việt Nam và Trung Quốc: Việt nam chủ yêu nhập khẩu và liên kết với lưới điện Nam ‘Trung Quốc (Vân Nam) Thang 8/2003, công ty điện lực Vân Nam

dã sang làm việc với Bộ công nghiệp Việt Nam và EVN Hai bên đã có bước dầu

tìm hiểu và thống nhật xúc tiến sớm việc ao đổi mua bán điện Hiện tại, Việt nan

đã nhập khâu 40MW từ Hà Khẫu qua đường đây 110kV Hà Khẩu - Lao Cai

1.2.3.3 KẾ hoạch liên kết lưới diện Việt Nam với các nước khu vực

a Chương trinh liên kết lưới điện với Lào

Tổng Công ty Điện luc Lao và Tổng Công ty điện lực Việt Nan trong thời gian gắn đây đã thoả thuận sẽ hợp tác phát triển các công trình thuỷ điện của Tào dé cung cấp cho Việt Nam

+ Đến nắm 2010, dự kiến nước ta sẽ liên kết lưới diện với Lào dễ có thể nhập khâu từ Táo 360MW từ TÐ Nậm Mô và Xế Karan 3

+ Giai đoạn 2011-2020, công suất nhập khâu điện từ Lào được bổ sung khoáng 1340MW từ 4 thuỷ điện và được liên kết heo 2 hưởng, Cúc thuỷ điện Nam

vào trạm 500kV Ban Sok rồi đưa về trạm 500kV Tlei ku Thuỷ điện Nam Them I ({100MW) sẽ được gom vào trạm S0OEV Nam Theun 2 được rồi đưa về trạm SOOEV

Hà Tình

b Chương trình liên kết lưới điện với Campuchia

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

Theo hiệp định ký kết giữa 2 Chính phủ, phía Campuchia sẽ nhập khẩu điện

của Việt Nam bắt đầu từ năm 2004 với quy mô S0MW, tăng dan lên 200MW giai

đoạn 2006-2010 Dễ nhập khẩu điện từ Việt Nam, du kiến sẽ xây dựng đường dây 220kV mạch kép Châu Đốc - Takeo - Phuôm Pênh

Giai đoạn sau 2010 Việt Nam sẽ nhập khẩu điện từ 3 nhà máy thuỷ điện của Campuchia với tổng công suất đặt là 804MW TD Ila Sé San 3 đưa bằng đường dây

220kV về Plei ku, I'D Ha Sé San 2 va Hạ Srê Pok đưa bằng cấp 220kV về Tân Định

e Chương trình liên kết lưới điện với Trung Quốc

Khu vực Vân Nam (Trung Quốc) có nguồn thuỷ điện và dự trữ than rất lớn

Du kiến đến răm 2020 Việt Nam có thể nhập khẩu điện khoảng 1000MW từ khu vực này, chủ yêu từ trạm 500kV Tông He vẻ trạm 500kV Sóc Sơn

Ban dé hệ thống dign Vigt Nam dến nấm 2010 có xét dẫn năm 2020 và liên

kết lưới điện khu vực xem hình 1.3, sơ đồ nguyên lý hệ thống điện 220-500kV Việt Tam đến năm 2010 xem hình 1 4

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

Tổng quan về công nghệ FACTS

+ Tăng số lượng dây phân nhỏ trong một pha (phản pha) của dường dây dễ giảm diện kháng và tổng trở sông, tăng khả năng tấi của dường đây

+ Bủ thông số đường dây bằng các thiết bị bù đọc va bủ ngang để giám bớt cảm kháng và dung dẫn của dường, dây làm cho chiều dài tính toán rút ngắn lại

+ Phân đoạn đường dây bằng các kháng điện bu ngang có điều khiển đặt ở các trạm trung gian trên dường dây

I Đặt các thiết bị bù tĩnh ở các trạm nút công suất trung gian và trạm cuổi dé nâng, cao ôn định điện áp tại các trạm nay

Mặt khác, việc bù (hông số của đường đây siêu cao áp cũng làm tăng khả năng tải của đường đây và qua đó nâng cao tính én định Các biện pháp thưởng được áp dụng vá dem lại hiệu quá cao là bử dọc vả bủ ngang trên các dường, dây siêu cao áp

Trước đầy các thiết bị bú thường không có tự động điều chỉnh, hoặc có điều chỉnh nhưng rat chậm (máy bủ đồng bộ) hoặc bù tỉmg nắc Với sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực điều khiển tự đông, đặc biệt kỹ thuật điện tử công suất như thyristor cong suất lớn dã cho phép thực hiện các thiết bị bù diều khiển nhanh Thực

tế ằé tiết bị bù đùng Thynster có thể thay đổi công suất từ Ô đến trí số định mức

không quá 1⁄4 chu kỹ tần số điện công nghiệp

FACTS là hệ thông truyền tải điên xeay chiều lừnh hoạt sử dụng thiết bị điệu

tử công suất hoại động ở chế độ tự động với đông điên và điện áp cao, cho phép

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

điều khiến bù công suất phẩm kháng gần như lức thời, ngần cân dan động để ôn định

điện áp, hệ số công suất của hệ thông một cách nhanh chong

Mặt khác, việc định hướng phát triển hệ thông điện được cần cử trên cơ sở dự

báo phụ tải, tuy nhiên trong quá trình vận hành không phải hic nao cing dim bảo

cân bằng giữa cung và câu dẫn đền tình trạng hệ thông điện sẽ có thời điểm bị quá

tải Thêm vào đỏ, do khá năng tải của đường day bị giới hạn bởi các yêu tổ nhiệ

điện dung và độ ổn dịnh, nêu không có sự diều khiển hợp lý, sẽ không tận dung hết khả năng tâi của các đường dây Viêc sử đụng thiết bị FACTS sé g6p phan giải

quyết việc vận hành hệ thông điện một cách khơa học, nâng cao hiện quả đường dây

tải điện hiện có, đáp ứng yêu cầu thục tế đặt ra Dặc biệt ở những nơi việc giải phóng mặt bằng rất khó khăn như các thành phố lớn hoặc những nơi yêu cầu về sưng cấp điện an toàn và tin chy cao

T2 Lợi ích khi sử đựng thiết bị FACTS, phân loại thiét bj FACTS

1L2.1 Các ưu điểm khi sử dụng thiết bị FACTS

Sử dụng các thiết bị FACTB cho phép

| Nang cao khả năng giữ ốn định điện áp, giảm đao động công suất làm cho việc vận hành LLTD linh hoạt và hiệu quả hơn

+ Điều khiển trảo lưu công suật phân khang theo yéu cau

| Tang kha ring (ai của đường dây gắn tới giới hạn nhiệt

+ Tăng độ tín cậy, giảm tốn thất hệ thống,

Tuy nhiên giá ảnh các tuết bi FACTS là rất cáo so với khả năng tài chính

Trước ta hiện nay, lo đỏ khi nghiên cửu áp dụng thiết bị FACLS cần phản phân tích các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật dễ lựa chọn giải pháp phù hợp

L2.2 Phân loại thiết bị FACTS

Các tiết bị FACTS có thể phân ra làm 4 loại:

Ð Thiết bị điều khiế

thay dỗi tông trởỡ dường đây bằng, tụ diện, diện kháng, hoặc biến đổi nguồn có tần số

ói tiếp (Series Controllers): Loai thiét bi nay cho phép

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

24

Tổng quan về công nghệ FACTS

tbằng tân số lưới nhờ thiết bị bản dan công suất Về nguyên lý, tất cả các thiết bí điêu khiến nói tiếp chỉ cung cắp hoặc tiêu thụ công suất phân kháng biển đổi

i) Thiét bi diée khién song song (Shunt Controllers): Loại thiết bị này cho phép thay đổi tổng trở, thay đổi nguồn hoặc kết hợp cả hai Tắt cả các thiết bị điều khiến song song bù dòng điện vào hệ thống tại điểm mút

i1) Thiết bị điều khiển kết hợp nổi tiếp với nói tiếp (Combined series-series Controllers): Đây là sự kết hợp các thiết bị điều khiển nói tiếp riêng rẽ, có củng, cách thức điều khiến được sử dụng Irong hệ thống nhiều dây đẫn hoặc có thể là thiết

bi diéu khiển hợp nhất Trong những thiết bị điều khiển nối tiếp công suất phản kháng được bù độc lập cho mỗi đường dây, tuy nhiên công suất tác dụng giữa các dường dây dược trao đôi qua nguồn liên kết Khả năng chuyên công suất tác dụng, cửa thiết bị điều khiển nối tiếp - nổi liếp hợp nhất tạo ra sự cân bằng cả dòng công

suất tác đụng và công suất phân kháng trong các đây dan, tan dung đổi đa hệ thống,

truyền tái

iv) Thiết bị điển khiến kết hợp nổi tiếp với song song (Cornbined series-shunl Controllers): Day la sur két hop các thiết bị điều khiến song seng và nói tiếp riêng rẽ

được điều khiển kết hợp hoặc điêu khiến hợp nhất đèng năng lượng với các phần tử

nỗi tiếp và song song, Về nguyên lý, những thiết bị diễu khiển song song và nói tiếp kết hợp bù động điện vá hệ thông với những phản lử điều khiển song song và bù điện áp trên đường đây với những phân tử bủ nồi tiếp

L3 Mật số thiết bị FACTS

TỊ.3.1 Thiết bị bù tĩnh diéu khién bang thyristor (SVC)

SVC (Static Var Compensator) la thiét bi bu ngang đủng để phát hoặc tiêu thụ cổng suất phản kháng có thể điểu chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở cửa

thyristor, được tổ hợp từ hai thành phần cơ bán:

- Thành phần cảm kháng dẻ tác động về mặt công suất phản kháng (cỏ thể phat hay liêu thụ CSPK tuỷ theo chế đó vận hành)

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

~ Thành phần diều khiển bao gồm các thiết bị diện tử như thyristor, các cửa đồng mở (GTO- Gale turn off),

SVC duoc câu tạo từ 3 phần tử chính bao gồm:

+ Khang diéu chinh bang thyristor (ICR - ‘Thyristor Controlled Reactor): cé chức năng diều chỉnh liên tục công suất phản kháng tiêu thụ

| Khang dong mỡ bằng thyrisLor (TSR - Thynistor Switched Reaetor): có chức tăng tiêu thụ công suất phản kháng, đóng cắt nhanh băng thyrisler

+ Hộ tụ đóng mớ bằng thyristor - TSC (Thyristor Switched Capaoitor): có chức năng phát công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor

Tình 2.1: Câu tạo và nguyên lý hoạt động của SVC

Sũ dụng SVC cho phép ning cao khả nẵng tỗi của đường dây một cách đăng,

kế mà không cản đừng đên những phương tiện điều khiến đặc biệt và phức tạp trong, vận hành Cáo chức năng chính của SVC bao gồm:

- Điều khiển diện áp tại nút cỏ đặt SVC co thể có dịnh giả trị diện áp

~ Điều khiến trào lưu công suất phản kháng tại mứt được bù

- Giới hạn thời gian vá cường độ quá diện áp khi xảy ra sự cổ (mắt tái, ngắn

26

Tổng quan về công nghệ FACTS

- Giam sự đao động công suất khi xây ra sự có Irong HTĐ như ngắn mạch,

mất tải đột ngột

Ngoài ra, SVC cón có các chức năng ply mang lei hiệu quá khá tốt cho quả trình vận bánh HTĐ như:

- Lâm giảm nguy cơ sụt áp trong ồn định tĩnh

- Tăng cường khả năng truyền tãi của dường, dây

- Giãm góc làm việc ð làm lăng cường khả năng vận hành cũa dường đây

- Giảm tổn thắt công suất và điện năng,

TI.3.2 Thiết bị bù dọc điều khiển bang thyristor (TCSC)

Củng tương tự như phân tử SVC, phần tứ TCSC

hyristor Controlled Series Capacitor) la thiét bi diéu khién trở kháng nhanh của đường đây vá hoạt động trong,

điều kiện ấn định của hệ thống điện Nó được tổ hợp từ một hay nhiều moduÍ

'TCSC, mỗi một modul bao gêm hai thành phần cơ bản:

- Thanh phan cam khang: co thé thay đối dược diện dung nhờ bộ disu chỉnh van thyristor

- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như các van thyristor,

Hình 3.2: Cấu tạo và nguyễn lÿ hoại động của TCSC Các chức năng chính của TCSC bao gdm:

- Lam giảm nguy cơ sụt ấp trong ôn đính tĩnh

- Giảm sự thay đổi điện áp

- Tang cường khả năng truyền tải của đường đây

- Tăng cường tính ồn định của ITTD

- Giảm góc làm việc õ làm tầng cường khả năng vận hành của đường đây

- Hạn chế hiện tượng công hưởng tân số thập trong HT

Ngoài ra, TCSC còn có nhiêu chúc năng khác có thể tăng tỉnh linh hoạt trong vận hành các ĐDSCA nói riêng và HTĐ nói chưng, Tuỷ theo yêu cầu của lừng ĐDSCA cu thể và chức năng của chúng trong từng HTĐ cụ thế mà ta có thể áp

đụng các phương pháp, mạch điều khiến TCSC cho phủ hợp với các chẻ độ vận hành trong HTD

1L3.3 Thiết bù ngang điều khiển thyristor (STATCOM}

SLATCOM là sự hoàn thiện cửa thiết bj bu tinh SVC, bao gồm các bộ tụ điện

được điều chỉnh bằng, các thiết bị điện tử như thyistor và khoá đóng mở GTO 8o

voi SVC, nó có ưu điểm là kết câu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích lớn như

SVC va dae biệt là nó điều khiển lĩnh hoạt và hiệu quả hơn

Các tính năng của STATCOM cũng như của SVC nhưng khả năng diễu chỉnh, điều khiển các thông số của STATCOM ở múc cao hơn, bao gồm

- Điều khiển dién ap tai mit dit STATCOM co thé cd định giả trị điện áp

- Điều khiển tro hn céng sual phan khang Lai iit durye bi,

- Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cổ (mắt tái, ngắn mach ) trong, HID

- Tang cường tính ổn định của HTP

- Giảm sự dao động công suất khi xây ra sự cô trong HIÐ như ngắn mach, mat tai đột nrgột

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

28

Tổng quan về công nghệ FACTS

Hình 3.3: Câu tạo và nguyên Ïý hoạt động của STATCOM

Ngoài ra, SLATCOM côn có đặc điểm nỗi trội so với SVC như sau:

-_ Có khả năng vận hành trong chế độ sự cả và tiếp tục điêu khiến khi loại trừ

được sự cổ

- Có thể phái CSPK khi điện áp thạnh cải nhỏ hơn điện áp lưới và ngược lại, tiêu thụ CSPK khi điện áp thanh cái lớn hơn điện áp lưới

113.4 Thiết bị điều khiển góc pha bing Thyristor ((CPAR)

Thiết bị TCPAR là một khái niệm mới ứng dụng Thyrister để điều chỉnh góc lệch pha của điện áp pha của đường đây

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

"BA NỔI TIẾP

Hinh 2.4: Cau tao và nguyên b) hoat dong cia TCPAR

Về mặt câu tạo nó nhu mét máy biển áp 3 cuén đây nổi song song với đường

tải trên dường dây

- Điều khiển trào lưu công suất phản khang tai mit duge bu

- Tăng cường tỉnh ỏn định tĩnh, tỉnh ôn dịnh động cia HTD

- Giảm sự đao động công suất khi xảy ra sự cổ trong HTĐ như ngắn mạch,

znất tải đột ngột

- Cé khả năng vận hành trong chế dộ sự cố và tiếp tực điều khiển khi loại trừ được sự có

113.5 Thiết bị điều khiển dòng công suất hợp nhất (UPLC)

UPEC 14 mét khái niệm mới ứng dung các thiết bị bù đa chức năng để điểu

khiến điện áp tại cáo thanh cai độc lận, đèng công suất tác đụng P và phản khang Q

trên các đường dây trưyền tái, đặc biệt là trên các đường đây siêu cao áp nổi liên kết

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

30

Tổng quan về công nghệ FACTS

pữa các HTĐ nhỏ UPEC la thiết bị lạm cho lưới điện vận hành rất tĩnh hoại và

Hinh 1.6: Nguyén ty edu tao của UPFC

Về nguyên lý cầu iso, UPFC dược biểu như sự kết hợp thiết bị bú đọc lâm

thay đổi góc pha (Static Synchoronous Series Compensator) vớià thiết bị bù ngang,

STATCOM Nó được cầu tạo từ 2 bộ chuyển đổi (converter) điều khiển thyristor có

cửa dòng mở GIÓ Mỗi một bộ chuyển đổi gồm có van dong mé (GTO) va MBA

trung gian điện áp thấp (xem hình 1.6)

MBA néi với bộ chuyển đổi qua thanh cải làm việc va máy cắt được mô tả

trên hình, Mỗi một bộ chuyển dỗi cỏ thể ngửng hoạt động vi bắt cử nguyễn nhân

tảo đó, bộ chuyên đổi còn lại có thể diều khiển vận hành độc lập

Về nguyên lý, UPEC có 3 chế độ vận hành, bao gồm:

Chế độ 3: chế độ điền khiên góc pha điện áp pc

- Xe: điện kháng bù

- Úc: điện áp ba

- Ui: veetơ điện áp nhận

~ @: góo lệch giữa Uy và UỊ

- X: Điện kháng của đường dây truyền tải

- §: Gée léch phá giữa điện áp đầu và quỗi của đường day Trong 3 chế độ vận hành trên của [TPEC thì chế độ 2 và chế độ 3 có ưu diễm hơn chế độ 1 vì có thể điều khiển dòng công suất tác dụng P ngay cá khi góc pha ở rất nhỏ Trong chế độ 1, nêu động trong thành phan Ini doc (series compensator)

giảm thi khả năng điều khiến của UPEC cũng giãm theo Hơn nữa, trong chế độ Ì

và chế độ 2, công suất của thánh phần bu ngang (shunt cornpensator) có thể giảm tối thiểu vì đông công suất đi qua liên kết 1 chiêu (DC tink) gan nhữ bằng 0

Ngoài ra, thanh phân bù ngang có thể điền khiến đồng thời cả dang công suất

phan khang Q và công suất tác dung P truyền tái trên đường day

14 Khả năng áp đụng thiết bị FACTS tại

Hệ thông điện Việt Nam về cơ bản được chia làm 3 khu vực: Bắc, Trmg, Nam

và được liên kết với nhau thông qua hệ thông 500kV Cùng với sự phát triển, hệ

thống điện Việt Nam ngày cảng phức tạp về cấu trúc, làm cho công tác vận hành

cũng trở nên khó khăn hơn, đặc biệt việc khả năng truyền tải của các ĐDSCA

500kV thường do điều kiện ốn định của hệ thống quyết định Bủ thông số hệ thống

la một trong các giải pháp hiệu quả đề năng cao tinh én định của hệ thống

Hồ Anh Tuấn - Cao học HTĐ 2003-2005

Tổng quan về công nghệ FACTS

Sau khi kháo sái nguyên lý lãm việc và tính năng của các thiết bị FACTS, cho thấy việo ứng đụng các thiết bị này trong hệ thẳng điện có khả năng điều chỉnh gần

như tức thời thông số hệ thống, tăng cường ến định điện áp và giảm đao động công suất, nhất là đối với các hệ thống điện hợp nhất có truyền tái bằng các ĐDSCA

Trong các loại thiết bị FACTS, SVC là loại thiết bị có nhiều điểm tru việt hơn

cả, nên nỏ đã được sử dụng rộng rãi trên thể giới đẻ cải thiện chế độ vận hành mà còn mở rộng ứng dụng sang nhiều mục dich khảc như nâng cao khá năng ổn định tĩnh của hệ thống điện

Ché độ của HE là một trạng thai được xác định bởi các trị số nÏư công suất,

điện áp, dòng điện, tần số và các thông số ché độ khác đặc trưng cha quả trình

chuyến đối, truyền tải và phân phổi năng lượng Các chế độ làm việc của HTĐ được chia lam 2 loại chính: chế độ xác lập và chế độ quá đô

Chế độ xảu lập của hệ thông điện đặc trưng bồi những thông số không thay đổi hoặc thay đổi rải châm quanh các trị số định mức Cúc thông số chế dé xác lập có giá trị gần với các trị số cần thiết để cho các phụ tấn tiêu thụ điện lam việc đúng

"hoặc nằm trong một vừng nhất định đã được quy định trước

Chế độ xác lập của hệ thông điện lả nội dưng rất quan trọng của các bải toán thiết kế và vận hành hệ thống điện Việc tính toán, phân tích chế độ xác lập ảnh

ề

thưởng rất lớn đến tính kinh tế - kỹ thuật trong quả trình thiết kế và vận hành của hệ

thông điện Mục đích của công việp này bao gôm:

~ Xác định trạng thái làm việc của các phần tử trong một số tình huỗng vận hành của hệ thông, diện

- Đánh giá chỉ tiểu kinh tế - kỹ thuật của hệ thông và hiệu quả của các phần bử, qua đỏ có kế hoạch nâng cấp hay bd sung

~ Lựa chọn các thiết bị phù hợp với chế độ vận hành và chùnh định các thiết bị 'bảo vệ trong hệ thông

- Qua phản tích chế độ xác lặp, ta có thê điều chính, điều khiển các thiết bị, các phần tử trong thời gian thục nhšm nâng cao chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thông

1I1.1.2 Ôn định tĩnh của chế độ xác lập và giới hạn truyền tải

TIồ Ảnh Thẩn - Can học HTTĐ 2003-2005

34

mé hinh hé théng điện trong tỉnh toán chế độ xác lập có xét dén SVC

Khái niệm én định của các hệ thống động nói chung và hệ thông điện nói riêng được đưa ra xuất phát từ các nhận biết vẻ đặc tính của trạng thái cân băng Có trạng

thái cân bằng bên (ốn định) và trạng thái cân bằng không bên (không ổn định)

‘Trang thai can bằng a (Hình 3.1) của hôn bi chuyển động tự do trên bê mặt là trạng,

thái cân bằng không bên bai chi với một

+ích động nhỏ làm lệch khỏi trạng thái cân

bằng hèn bị sẽ chuyển động tiếp tục ra xa

(sau khi đã hết kich động) Trạng thải cân 7

bằng b (Hình 3.1) ngược lại, sau kích dộng

nó luôn quay trở lại vị trí cân bằng bạn đầu

Với hệ thống đơn giản gốm một máy

Hints 2.1: Trang thai cain bang bén

củng lớn qua một đường đây (Hình 3.2)

cũng tồn tại 2 trang thái cân bằng a và b That vay, néu coi công suất tua-bim là không đổi còn công suất máy phát cỏ dạng,

Xu

trong do: Xu~ Xp+ Xp + Xn/2

Các điểm cân bằng a và ở ứng với các trị số góc lệch Ba và So2!

“tuy nhiên chỉ cỏ điểm cân bằng ø là ổn dinh va tao nén CDXL hat vay, giả thiết xuất liện một kích động ngẫu nhiên làm lệch góc ð khỏi giá trị ỗai mốt lượng

A8 > 0 (sau đó kích động triệt tiêu) Khi đó theo các đặc tính công suất, ở vị trí mới

cổng suất điện từ đấm) P(8) lớn hơn công suất cơ (phát động) Pr, da do may phát

quay chậm lại, góc EO trở Về giá tiểu Khi A6 < Ö hiện tượng diễn ra theo tương quan ngược lại P7 > P(8}, máy phát quay nhanh lên, trị số góc lệch ä tăng, cũng trở về 8a Điệm a như vậy được coi lá có tình chất cân bằng bên, hay nói

Xét điểm cân bằng b với giả thiết A6 > 0, trơng quan cổng suất sau kích động

sẽ là Pr > P(8), làm góc 4 liếp tục tăng lên, xa đần Irị số 8ø Nếu A8 < 0 tương quan

công suất ngược lai lam giảm góc Š, nhưng cũng lại làm lệch xa hon wang thai cin bằng, Như vậy tại điểm cân bằng ở, di chỉ tồn tại một kích dộng, nhỏ (sau dò kích

động triệt tiên) thông số hệ thống cũng thay đối liên tục lệch xa khỏi trị số ban đâu

Vi thé diém can bang & bi coi là không ôn định Cũng vì những ý nghĩa trên ấn định tĩnh cỏn được gọi là án định với kích động bé, hay ăn định điểm cân bảng,

Nếu xét mút phụ †ãi và tương quan cân bằng công suất phản kháng ta cing cd

tỉnh chất tương tự Chẳng hạn, xét hệ thống điện hình 3.3 Nút tái được cung cấp lừ những nguồn phát xa Đặc tính công suất phản kháng nhận dược từ các dường dây

vẻ đến nút L có đạng,

Điện áp nút LÍ phụ thuộc tương quan cân bằng công suất phân khang

Tổng công suải phat Qr(L) — LOAD cân bằng với công suất tâi Q( tại các

điểm ø và 4 như trên hình 3.3 b, ứng với cáo điện áp Ai và Uạ Nếu giữ được cân

bang céng sual dién ap mit U sé không đổi, còn nếu Qr > Q( điện áp nút lắng lên, khả Qw < Q: điện áp mút Ư giảm xuống (thẻ hiện đặc tỉnh vật lý của nút tải, chứa các

động cơ) Phân tích tương tự như trường hợp công suất tác dụng của máy phát, dễ

thấy được chỉ có điểm cân bing dla én định Với điểm cần bằng e sau một kích

36

mô hình hệ thống điện trong tỉnh toán chế độ xác lập có xét đến SVC

Rình 3.3: Tiệ thống nhiều nguồn cung cấp công suất phản kháng

cho tải và đặc tính công suất phân kháng Như vậy, trong các ví đụ trên khái niệm về ốn định tĩnh đều liên quan đến đặc tỉnh của điểm cần bằng ân bằng lực, cân bằng công suất (tác dụng và phân kháng) tương ứng với các diều kiện cản cho sự tổn tại CĐXL, còn hệ thông có đuy trì dược chế độ xác lập lâu dài hay không (khi thường xuyên có các kích động nhỏ ngầu nhiên) còn phụ thuộc và một yêu câu khác - yêu cầu về tính bên vững (ồn định) của

hệ thông tại điểm căn bằng Như vậy đặc tính ốn định còn là điều kiện đủ của CDXL

11.1.3 Hé phương trình tính toán CĐXT, trong hệ thống điện

THỊ.1.3.1 Hệ phương trình tính toán

Tổ tính toán các thông số của hệ thống điện trong chế độ xác lập như đông điện trên các nhánh, điện áp lại nút, tổn thải công suất ta cần phải lập hệ phương

trình cân bằng công suất Trong trường lợp này, ta viết theo phương pháp thế đình

TIệ thông có n+} mit được đánh số từ 0+n, trong đó nứt nổi đất được đánh số