Luận văn thiết kế hệ thống Điều khiển trạm svc và Áp dụng cho lưới truyền tải miền bắc

làm cho việu vận hành hệ thông điện mội cach Tinh howl va higu qué hem Pay là biên pháp vắt cần thiết cho các đường đây xiêu cao áp có chiẳu đài lớn, đặc biệt lá những dường đây có chi

Trang 1

THIET KE HE THONG DIEU KHIEN TRAM SVC VA AP DUNG

CHO LUOI TRUYEN TAI MIEN BAC

LUAN VAN THAC SI KHOA HOC

KY THUAT DIEN

Ha Noi — 02/Nam 2012

Trang 2

TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

THIET KE HE THONG DIEU KHIEN TRAM SVC

VA AP DUNG CHO LUOI TRUYEN TAI MIEN BAC

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC

TS.TRAN TRONG MINH

Hà Nội, 02/2012

Trang 3

_BQ GIAO DUC VA DAO TAO ˆ TRUONG DAT HOC BACH KHOA HA NOI

THIET KE HE THONG DIEU KHIEN TRAM SVC

VA AP DUNG CHO LUOI TRUYEN TAI MIEN BAC

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Trang 4

CHƯƠNG I TỐNG QUAN VỀ BÙ TRONG HỆ THÓNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN

1.1 Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống truyền rải

Hệ thông truyền tải điện phải đảm bảo được hai yêu cầu cơ bản, đó là:

1, Đảm bảo đông bộ: yêu cầu về đảm bảo tần số

2 Đảm bảo biển dang điện áp

Đám bảo đồng bộ là yêu câu các máy phát đều đưa ra tần số chính xác, vi du 30Hz, với đồ sai lệch cho phép trong phạm vả +/- 0,1 Hz Điều này chí có thế đạt được

niễu mỗi máy phát đều hoạt đồng trong giới hạn ổn định ở chế độ xác lập Khi có thêm biến đông hệ thống điều khiến phải có tác đông đứng để đưa hệ thông vẻ lại trạng thái

cân bằng mới Các biến động lại chia ra làm biển đông nhỏ và biển động lớn

Đám bảo biên dang điện áp là giữ đùng điện áp tại mọi điểm kết nổi trên hệ truyén tai trong phạm vi cho phép Có thẻ thảy rằng biên đông điện áp liên quan đến

Moi điễn biến quá điện áp hoặc tháp điên áp déu đẫn đến shững hậu quả vẻ kinh tổ, kỹ

thuật Giữa hai trường hợp tới hạn là không tải và ngắn mạch đòi hởi những biện pháp

báo về khẩn cấp có rất nhiều biên pháp điều chỉnh để đám bảo biên đạng điện áp điện

áp Những biện pháp này tóm tắt trong bảng 1.1 [2] dưới đây Một số biện pháp có thể

có nhiều hiệu quả khác nhau và có thế phối hợp tác đông giữa chứng

Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng và Hệ thông điện 2099

Trang 5

Luận văn cao học _ Thiết kể hệ thông diễn khiển trạm SVC và áp dựng cho lưới truyền tải miễn Bắc

biên dụg | GIảihạm sựlhay đổi điện ñp chậm ee ° e ele e

điện áp Giới hạn quá áp bởi ding cat, sé ° eels

“Ho tro công suất pháu khing ở cực

Trang 6

1.2 Các đặc tính của đường đây chưa bù không tái [2]

1.2.1 Dòng điện, điện áp trên đường dây dài lý tưởng

với To f@t wile + jee) aay

Trong (1.1): r la dign 26 trén mét don vi chiéu dai (C/m), néi tiếp với

điên kháng J (11m); g la dién din trén mét don vi chidu di (S/m) song song véi c, a1

tin sé goe (ad's): @ — vie la sé song, w=1/ Jle 1 tbe dQ Jan truyén, hei nhéd hon

tốc đồ ảnh sing (300000 km’s), p—2®/ — 2/7 trong đó y—1/,/ là bước sóng

Trang 7

Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thông điền khiển trạm SVC và áp dung cho lưới truyền téi miễn Bắc

Trở kháng suge Za Ta UG king của đường dây đại vô lận

Đồ thị vector có đạng trên hình 1 2 Biên dang dién ap, (x) thay ddi thea x, cd

Trang 8

Công suit trên đường đây trong trường hợp này gọi là tải tự nhiên và giá trị bằng:

q3

Ý nghĩa của trở kháng suge Z, 14 tai tự nhiên phải hiểu là thục ra tãi chỉ là gia

đính, nếu cuối đường dãy trên hình 1.1 cỏ một lãi có giá trị công suất tác dụng Pạ thì

tải này số nhấn thấy đường đây đười rở kháng Z;

Hình 1.3: Biên dạng điện áp trên dường đây chưa bú

1.2.2 Đặc tính hớ mạch của đường đây truyền thing chưa bù, không tổn thất

trên đường dây

Tiên đường đây không tải, không tổn thất, dong va áp trùng pha nhau, không cỏ sông,

Trang 9

Hink 1.5 Bién đạng dòng điện va dién dp trén diam day Khéng tdi thé mach) 300 kan

Điện áp tảng lên ớ cuỗi đường đây đền 1,05 p.u Nẵn đường dây đài đến 1500

Em thì điện áp hở mạch sẽ tăng đến vô cùng, không thể chấp nhận được Máy phát

phải cung cấp đồng nạp cho đường đây với góc pha vượt trước, nghĩa là với dòng kích

từ nhỏ hơn định mức [Diêu này có thẻ dẫn đến hệ thống báo vệ kích từ tác đông,

Trang 10

1.3 Đường dây chưa bủ có tải

1.3.1 Đường đây truyền thẳng với điện áp cố định phía nhận

tại cắc hệ số câng suất khác nhau

Với mỗi hệ số công suất có một giá trị công suất #„„, ứng với điểm làm việc

giới tum én định stable Himnit) Khi P< Prage 06 hai giá trị 2 một ở đường

Hedy stat:

đặc tính lương đối phẳng phía trên và một phía đưới Thông thường điểm phía lrên là

diém làm việc với diễn áp trên đười một chút sơ với 1,0 pa

Trang 11

1.3.3 Đường dây chưa bủ đối xứng

Hình 1.7 Sơ đồ đường đây đổi xứng,

iện áp và dòng điện ở một nửa đầu phia phát:

Trang 12

(112 (1.13)

Vụ Tụ

Roy 1

1,

Hink 1.8, D8 thị veclor đường đây đổi xứng

Trường hợp Diện áp Công suất phân Kháng

Co su dư thừa đông công suất phán

P<Ps Vn > Es By kháng, được hấp thụ cuối đường dây:

Biện đang điện áp là phẳng Đường đây

không đòi hỏi công snật phân kháng và

Trang 13

|——————

1.3.3 Công suất max và độ ôn định xác lập

ếu †a coi điểm phía tải tương đương với nguôn s.đ.đ Z, có thể viết s.đ.đ phúa

máy phát như sau:

Trong đó góc ổ gọi là góc tải hay góc truyền tải Khi đó công suất truyền tải sẽ

Công suất phát phụ thuộc vào góc tái theo đỗ thị Điểm công suất lớn nhất xác

đính giới han độ én định xác lập Theo đỏ thủ cỏ thể coi công suất phát phụ thuộc vào

sóc tái ở Tuy nhiên trong thực tẾ cằn cơi với mỗi giá tị công suất P cần điểu chỉnh

Trong mọi uuin hop P< Pra NOUP <Po, Be = 1,0 pr, g00d <8, 0% 0.0.20

Nghĩa là cả hai đầu đều thu công suất phản kháng Nều P > P¿ c hai đầu đều phát công suất phản kháng

Trang 14

_ Giới hạn

ên định xác lập

Hình 1 9 Đặc tình công suất tháo góc puyễn tải

14 Dudng truyén tai cd bit

Bi trong hé thông truyền tài có mục tiêu:

—_ Giữ biền đang điện áp phẳng với mại công suất tuyên

Dam bao dé én định để tăng dung long đường truyền

Củng cấp công suất phăn kháng theo ruột nrục tiêu kinh tế - kỹ thuật nhất định

Cúc hệ thống bà có thể là bù thụ động và bù tch cực Bù thụ động nghĩa là

đồng cắt một lượng kháng hoặc tụ có định Bù tích cực là khả nồng đưa vào hoặc tiên

tha một lượng bù vừa đủ đám bão đặc tính truyền tãi trong mọi chế đô, nói chung là để đám bảo biên dạng điện áp phẩng Vi đụ máy bù đồng bổ, các thiết bị bù có điều

khiển

Các hệ thông và thiết bị bù phổ biến bao gờm:

—_ Bù bằng kháng hoặc tụ song song Kháng song song có tác dựng bù dung

kháng đường đây khi tải nhẹ để điện áp không tăng quá mức Tụ song sung có lắc dụng bù phản kháng cho tải khỉ lãi nặng,

— _ Hệ thống bù nối tiếp: bù cho đô đài đường dây

Trang 15

TRnh †.11 Biền dạng điện áp và đồng điện trong bù khang song song

Hệ thông bù fĩnh sơng sơng có sơ đỗ nhu trên hình 1.10 Biên dạng điện áp đạt

được thể hiện trên hình 1.11

Trang 16

Midu:

Với đường đây dài 300 km, vớiƑ 50 H2,vàE, Ƒ¿ 1.0(pu), điện áp điểm

giữa là 1.0125 (p.u) và công suất phản kháng hấp thụ cuỗi đường dây là 0.158 Py Nhung gia tri nay nén được so sánh với điện áp cuỗi đường day 1.05 p.u và công suất

phan kháng điểm hấp thụ Q,= 0.329 P; khi không có bù song song Với nhiệm vụ bù sơng song đường dây S00 KV không tải, cong suất của cuộn kháng thường là 53 MVAr trên mỗi pha, nếu Z¿ = 250 £3

Nguyên lý bù song song trên đường đây đài, với biên đang điện áp có thé dat

được, thể hiện trên hình 1.12 [2] Trên hình có thể thấy rằng có thể đại được biên đạng điện áp tương đổi phẳng nêu sau mỗi 300 kan dung day cd mot mil bi

Biên đạng dòng điện (p.u)

Hinh 1.12 Bit song song theo đường dây dài

Hệ thông bù sơng song có thế dùng cho mnục đìch điền chỉnh điện áp trên đường

đây nền kết hợp cả cuộn kháng và tụ song sang Nguyên lý điều chỉnh điện áp bằng bù song song có thể thây rõ trên hình 1.13

Trang 17

Linh 1.13 Nguyén by diéu chinh dién ap bang bit song song

144.2 Bù giữa đường dây

Hình 1.14 Mach hia gitta dirimg day

Nguyén lý bù giữa đường dây cho trên hình 1.14

Trang 18

hư vậy công suất max tăng gấp 2 lần binh thường, khả năng truyền tải và độ dit trữ ổn định cfing tảng gấp đôi Đặc tính đường truyền cho trên hình 1 15

Hình 1.15 Đặc tính đường truyền có mạch bù giữa đường đây Công suất truyền lớn

gấp đôi so với khi không bù

Trang 19

14.3 Bù tĩnh nối tiếp

TTụ bù nỗi tiếp có thể trung hòa phần căm kháng cúa đường dây, giảm góc tải ổ,

do đỏ giám dòng nạp cho đường dây, dẫn đến cỏ thể tăng được công suất tăi tự nhiên 1o trở kháng đường đây giảm niên có thế sẳn đến thánh phân cảm song sơng như thể

hiện trên hình 1 1ó Hù nỗi tiếp thường dùng cho đường đây rât đài nhưng cũng có thể ding cho mach nhanh song soạn của đường luyền để hiện chính đồng công suất Đồ thị veclor thể hiện trên hình 1.17

Hình 1.17 Đồ thị vector mạch bù nỗi tiép

Trang 20

Có thể xác định công suất truyền tải lơn nhất như sau:

Theo đồ thị vector có thể xác định công suất truyền P 7„E„ như sau:

Trang 21

_

15 Ba doc và bù ngang trong đường đây siêu cao áp [5]

Các đường đây siêu cao áp có chiều đài lớn thưởng được bù thông số thông

qua các thiết bị bù đọc và bủ ngang Mục địch chú yếu của việc đặt các thiết bị bù là nâng cao khả năng tải của đường dây và san bằng điện áp phân bố dọc đường đây

Jon nita, bu théng sé cén nâng cao tinh dn dinh finh, én định đông, giảm sự dao động

công suải làm cho việu vận hành hệ thông điện mội cach Tinh howl va higu qué hem

Pay là biên pháp vắt cần thiết cho các đường đây xiêu cao áp có chiẳu đài lớn, đặc biệt

lá những dường đây có chiều dải gần 1⁄4 bước sớng như đường đây 500KV Bắc

'Tổn thất công suất và điện năng tiên đường dây cao

Bù dọc là giải pháp rnắ nỗi tiếp tụ điện vào đường đây để giảm bớt (bù) cảm Kháng X; của đường dây băng đưng kháng X; của tụ điện

Thiết bị bù đọc thường được sử dưng để giảm tổng trở của đường dây làm giảm

Trang 22

Kha ning tai của đường dây theo điều kiện én định fĩnh được đánh giá một cách

gan ding theo biển Thức quen thuộc:

Trong đó: P tính bằng MW

U,vàU; tínhbằng kV

4 con duge goi là “góc truyền tải”, gúc gitta U, vi UV;

Dung kháng X mắc nói tiếp vào dường đây càng lớn, gidi han vé kha nang tai

của đường dây càng cao vả góc truyền lãi cảng bé

Một tác đựng quan trọng nữa của các bộ tụ bù dọc là đồng điện tôi chay qua ty điện sẽ phút ra muội lượng công suất phân không bù lại phẩn tên thất hồn cảm khổng

của đường dây, đo đó giảm tồn thất công suất và điện nấng trong các chế độ tải đầy

Mức độ bù đọc của đường dây được đặc trưng bởi hằng số bi doc Ke

Ngược lại nêu chọn mức bủ đọc quá bé (Ke < 25%) thi ảnh hưởng và hiệu quả

của các thuết bị bủ dọc không đảng kể Không bủ đấp được những phức tạp trong việc

Trang 23

Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thông điền khiển trạm SVC và áp dụng cho lưới truyền tái miễn Bắc

|——————

— Dil tap lrung ở giữa đường đây,

—_ Đặt tập trmg ở cuối đường đây

— Phan tan thanh hai nửa đặt ở vị trí 1⁄3 và 2/3 chiên dài của đường đầy

Đôi với những đường đây có chiều dái lớn, các thiết bị bù đọc thường được

tính toán và đặt cho từng đoạn cỏ chiều đài 250 + 500 Km Khi chọn vị trí đặt thiết bị

bủ đọc người ta thường xét đến 3 tiêu chuẩn sau:

— Mức độ phân bố điện áp đọc đường đây

Tri số dòng điện ngắn mạch qua bê tụ

Tiông điện 7y của kháng bù ngàng xố khử đồng điện 7; của điện dung đường

dây phát ra do chúng ngược chiều nhau Nhờ đỏ mà công suất phản kháng do dường dây phát ra sẽ tiêu hao một lượng đảng kế vả qua đó có thễ hạn chẻ duợc hiện tượng quá áp ở cuỗi đường dây,

'Xiệc lựa chọn đung lượng và và vị trí đặt của kháng bù ngang có ý nghĩa rất

quan trọng đổi với một số chế đô vận hành của đường đây siêu cao áp trong hệ thông điện như chế đô vận hành nen tải, không tới của đường dây

Trong chế độ khỏng tải, phia nguồn khép mạch, phía tái hở mạch thì các

nguồn phát vẫn phái phát công suất tác dụng rất Jon dé bi vao tin that điện trở của đường dây và máy biến áp Để khắc phục sự quá áp và quá tái máy phát ta phải đất kháng bù ngang tại một số điểm trên đường đây

Trang 24

'Trong chế độ non tãi (?z¿ < ?,), thi công suất phản kháng trên đường đây

thửa và đi về hai phía của đường day Dé dam bao được trị số cos ø cho phép của máy

ghái, la phái đài kháng bù ngàng ở đầu đường đây để tiêu thụ công soái phản kháng,

“Trong chế độ tải cực tiễu thì công suất phản kháng do đường dây sinh ra rất

lớn (đối với đường đây siêu cao áp 500 kV với 0g = 1VAH/km) thủ 1a phải đặt các

kháng bñ ngang phân bỗ đọc heo đường đây để tiêu thu lượng công suất phan khang

này Thông thưởng, Khoảng cách giữa gác kháng bù ngang từ 200 — S00 Km

Công suất phản kháng của đường đây phát ra trong chế độ không tải được

tỉnh gắn đứng như sau:

Qc = Uda Bot (1.28)

Trong đó: Uys: điện áp danh định của đường dây

1: điểu đái của đường đây

be: dug din don vị của đường dây

Dỗi với các đường đây siêu cao áp có điện áp 330 + 75U kV Thì ta có thể sử đụng các quan hệ gần đúng:

Trong dé: Xp: dign khang don vị của đường dây

1: phiểu đải của dường đây

Như vậy công suất phân Kháng của đường đây siên cao áp 500 kV phát ra là

Trang 25

1.6.Tổng quan về hệ thống truyền tái điện xoay chiều nh hoạt (FACTS) [1]

1.6.1 Giới thiệu chung,

Hệ thống năng lượng điện bao gồm ba bộ phân chính: nguồn phát, hệ thông

truyền tải (điện áp cao) và hệ thống phần phổi (trung thể và hạ thể) Các nguẫn phảt

được xây dựng và phát triển thường ở xa các trung tâm phụ tải lớn, chẳng hạn như các

nhà máy thủy điện xây dựng ở gần nguồn nhiên liệu nơi có cột áp và hưu lương dòng

chảy lớn, các nhà mảy nhiệt điện xây dựng gần nguồn nhiên lận, các nhà máy địa

nhiệt và thủy triểu chỉ có thể xây đựng ở một số địa điềm, côn wha may điện hạt nhân

thì được xây dựng xa khu đỏ thị Để đưa điện năng đi xa cân có lưới truyền tải rao ấp,

kết cả các nguồn phái tạo nên lưới điện quốc gia Cúc hệ thông phân phối sẽ kết nỗi với lưới truyền tải tại gần các hỏ phụ tải Hệ thống truyền tín có vai trò đặc biệt

quan trọng trong damb ao an ninh năng lượng va phải được phát triển phù hợp với yêu

câu phát triển kinh tế xã hội của quốc gia Hệ thống truyên tải phải đâm bảo đô tin cậy,

độ an toàn và có độ dự trữ nhật định về dưng lượng để đáp ứng các nhu cầu phát triển

của phụ lãi

Trang 26

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

áp khác nhau (thông thường lá 230 kV trở lên) Với yên cầu ngày càng tăng về công

sual và khoảng cách truyền lãi

giảm lấn thal

các cấp điện Áp Iruyền tải cũng ngày cảng tăng lên để

Kha nang tai của hệ thông truyện tải phụ thuộc vào các yếu tổ sau:

“Š 4000 chiều dài đôi với một số

suải truyền tải có thể giải quyết bằng cách xây đựng thêm các tuyển truyền tắt mới

Tuy nhiên diều nảy đẫn đến tôn kém vẻ von xdy dung, thoi gian thí công và mất qui

dit cho các hành lang an toàn của tuyến đường dây Vì thẻ khi hệ thông điện phát triển

nhanh đòi hỏi những công nghệ mới đễ khai thác triệt để cáo khá năng của hệ thông

điên hiện có mà không ánh hướng đắn sự an toàn của hệ thông Dễ đáp ứng như cầu

Trang 27

này, các nghiên cửu về thiệt bị điêu chính linh hoạt hệ thông truyén tai điện xoay chiều

FACTS (Flexible AC Transmission System) đã được Hến hành vào cnỗi năm 1980

nhằm giải quyết hai văn để chỉnh đó là nâng cao khả năng luyền tái của hệ thông truyền tải và giữ công suất trong khoảng giới hạn định trước Với sự phái triển vượt

bậc trong lĩnh vực điều khiển tự động, cũng với sự phát triển hank chong cia che

phân tử bản dẫn công suất lớn đã tạo ra các bộ biển đổi bản đẫn điện tử công suất lớn

cho phép điều khiến, không chế các đồng năng lượng gần như tức thời, giúp cho qua

trinh điều khiển hệ thông điện cỏ thể thực hiền được theo các cách thức má các phần

tứ cơ khí, điện từ trước đó không thể đám bảo được Công nghệ FACTS là duy nhất có

đủ khả năng điều khiển nhanh một cách lình hoạt công suất tắc dụng và phân kháng của hệ thông điện Các thiết bị FACTS khác nhan cỏ các thông số điển khiển khác

nhau và cỏ các ruổ hình vật lý khác nhan để điều khiển công suất Để điều khiển công

L một cách có hiệu quả trong hệ thông điện, cần xem xét đến các yêu lỗ giới hạm khá nâng truyền tải và xác định rõ lợi ich đạt được khi ảp dụng các thuết bị diều khiển

FACTS

1.6.2 Các thiết bị bù ngang SVC, STATCOM

1.6.1.1, SVC (Statc Var Compensator) _ Bộ bù biến đổi tĩnh

SVC 1a nguồn phát hoặc bô tiêu thụ công suất phản kháng có thể thay đổi được,

có thể điều chính để trao đối dòng điện câm hoặc điện đung đ duy trì hoặc điều khiển

SVC bao gdm điện cảm và tụ điện (resclor hoặc capscitor) đóng mở hoặc điều

khiển bằng thyristor SVC ding cic thyristor didu khiển không hoàn loàn thông

thường, nghĩa là eó thế điều khiển mở bằng cực điều khiển nhưng khóa lại một càch tự nhiễn khi đòng qua nó bing 0 Điện kháng được đỏng mở hoặc điều khiển bằng

thyristor ding để tiêu thụ công suất phản kháng và tụ điện đóng mớ bằng thyristor để

cung cấp công suất phản kháng,

Trong trường hợp chung, SVC được cầu tạo từ các phần tử cơ bán, như thể hiện

tén hinh 1.19, TCR(Lhyristor Controlled Reacto), TSR(Thyrstor Switghed

Trang 28

Reactor),TSC(fhynstor Switched Capacitor), một hay nhiễu bô lọc LC được hiệu chỉnh cho các séng hai bac 3,3,7

Hinh 1.19 Cés tao chung cia SVC

—_TCR (Thwistor Controlled Reactor) - Cudn king didu chin bang thyristor: 14

cuộn cảm được điểu khiễn bang thyristor, mic song song, điện kháng của nỏ

thay đổi liên tục bằng cách điều chỉnh góc dấn của van thyristor (thiết bị kháng

có tham sé được điều chín trem)

TSR (Thyristor Switched Reactor) cuén khang dong mé bing thyristor: 14

cuộn căm đóng mở bằng thy1istor, nối song song, mà điện kháng gúa nó được

thay đối theo bậc theo trạng thói dần đòng hoặc không đẫn dòng của van

Trang 29

Phối hop 3 leai phan tứ trên cho phép tạo ra những kháng bù ngang thay đổi

liên tne théng số (điện kháng, cổng suất trong phạm vi đủ rông (đấu âm và đâu

dương) với giá thành hạ

Cảc chức năng của SVU bao gồm:

— On định điện áp trong những hệ thông cỏ biến động lớn, nhanh của phụ tải, nhờ

đó dhải lượng điện áp được nâng cao đáng kế

— Diéu khiển đỏng công suất phản kháng tại nút được bù

— Gidm qua điện áp khi xảy ra sự cô ngắn mạch trong hệ thông,

—_ Điều khiển quá trinh quá đồ, nảng cao tỉnh n định cho hệ thông

—_ Giảm đao đông công suất khi xảy ra sự cỗ trong hệ thông như ngắn mạch, mắt

tải đột ngột

Xâng cao giới hạn truyền tải cúa đường dây theo điều kiện ồn định tinh

— Giảm tôn thất còng suất và điện năng

16.1.1 STATCOM (Static Synchronous Compensator) — b§ bu ding bé tinh

STATCOM giống như môt máy phát đồng bộ tĩnh, hoạt đông như một bộ bù

tỉnh mắc song song, đòng điện cám hoặc dong điện dung có thể điêu khiển độc lập đổi

với điện úp hệ thông Khác với SVC dòng điện hay công sual phân kháng phụ thuộc

vào mức điên áp tại điểm két noi, dong và công suất của STATCƠM có thẻ được điểu

khiển độc lập với điện áp, nhờ đó khả năng của ÿTATCOM cao hơn nhiễu so với

SVC

Trang 30

tường đấy “hông tật

trên hình 3.3, Về giá thành các VSI có thể xây dựng trên cae module mach lye có sẵn

niên dược dùng nhiều hơn

Với bộ nghĩc lưu nguồn ap, điện áp đâu ra xoay chiều của nó có thấ được điều chinh về biển độ và về góc pha sao cho phủ hợp với dòng công suất phản kháng theo yêu cầu tương ứng với điện áp tại điểm kết nêt, điện áp phía một chiều trên tụ sẽ được

điểu chỉnh tự đồng theo yêu cầu để hoạt đông như nguồn šp cho bộ biến đối

STATCOM cũng có Thể được thiết kế để cũng hoạt động như một bộ lọc tich cực đễ

lọc các sóng hài

SFATCOM được định nghĩa theo 1EEE, là một tập hợp các bộ điều khiến nối

song song bao gỗm các nguồn công suất tác dụng hoặc nguồn dự trữ ở phía bên chiều

sao cho đồng điện bơm vào có thể chứa công suất lác đựng Những bộ điểu khiển nhur

vay bao gồm

SSG (Static Synchronous Generator) May phat dang bé nh: bộ chuyển đổi

công suất có khỏa bán dẫn hai chiêu được cung cập từ một nguồn năng lượng

phủ hợp, cỏ thê tạo ra một loạt các điện áp đầu ra nhiều pha có thể điều chỉnh

Trang 31

được, kết hợp cùng hê thống điện xoay chiên cho muc dich trac déi céng suất

te dung va phan kháng một cảch độc lập

Rõ rằng S5G là sự kết hợp của STATCOM và một nguồn năng lượng mới nào

để cung cập hoặc tiêu thụ công suất, như minh hoa trên hình 1.71 Nói chưng SSG

được liên kết với bắt kỳ một nguồn năng lượng nao dé, có thể là acqui, tụ điện một

úc bộ biến đổi, chỉnh lưu khác, Một bộ biến déi DC — DC

chiều công suất lớn,

đồng vai tò là giao điện giữa nguồn năng lượng và bộ nghịch lưu DC - AC Đôi với

bộ nghịch hưu nguôn áp VSI nguồn năng lượng nạp điện cho tụ thông qua giao điện

điện tứ này và duy trì điện áp tụ điện theo yêu cầu

SSG cfing bao gồm BESS (Hệ thông đữ trữ nàng hượng Battery)

— BESS (Battery Energy Storage System) — Hê thống dự trữ năng lượng aoquy:

mô hệ thông dự trữ năng lượng dưới đạng hỏa năng, sử dụng bô nghỉch lưu

Trang 32

ngudn áp, nổi song song có khả năng điền chỉnh nhanh chóng lượng điện nang cung cập hoặc tiêu fhụ từ hệ thống

Đôi với ứng dụng truyên ti, kích cỡ cúa bộ dự trữ của BESS cỏ xu hướng nhỏ

(hàng chục MWH) và nễu công suất bộ biến đối đú lớn, nó có thế phân phối

công suất tác dụng với tỉ lệ MW/MWH cho ỗn định quả độ

Bộ biến đối có thể tiểu thụ hoặc phát công suất phan khang trong kha nang

dung lượng MVA của bộ biển đổi Khi không cung cấp công suất tác đụng cho hệ

thống, bộ biến đổi thường được sử dụng để nạp aoqui với tổe độ só thể chập nhận được

hữmg bộ dự trữ năng lượng khác, phủ hợp cho các img dum truyền tải, có thể

được sử dụng là hệ thống dự trữ năng lượng tir cuộn cảm siêu dẫn SMES (Superconducting Magnetic Eucrgy Slorage), duge định ngiữa bởi TEEE nhu sau

— SMESS (Superconducting Magnetic Energy Storage) — là Bộ dự trữ năng lượng,

từ cuộn căm siêu dan: là một thiết bị dự trữ nãng lượng diện từ siêu dẫn có chứa

các bộ biển đối điện từ, có khả năng bơm vào hoặc tiêu thụ công suất tác dụng,

phan khang một cách nhanh chóng hoặc điều khiển động đòng công suất trong

hé thang điện xoay chiên

Vi déng dién mét chiều trong mạch từ không thể thay đổi nhanh chóng, năng

lượng đầu vào hoặc đầu ra được thay đổi nhở việc điều khiễn điện áp của hai đầu nỗi

với giao điện điên tử để nỗi với STATCOM

Các chức năng chỉnh của STATCOM cũng giỏng của SVC nhìmg khả năng điều chỉnh, điều khiển các thông số của STATCOM ở mức cao hơn, báo gồm các chức

Trỗng sau:

Điều khiển điện áp tại nút kết nối STATCOM để ồn định điện áp, nhờ đó chất

lượng điện áp được nâng cao

—_ Điều khiển đông công suải phân kháng tại nút được bù

—_ Giảm qná điện áp khi xảy ra sư cô (ngắn mach, mat tai đột ngột )

Trang 33

—_ Giảm quả diện áp khủ xảy ra sự cô ngắn mach trong hệ thông điệu

—_ Điễu khiển quá trinh quả đô, nâng eao tỉnh n định cho hệ thông

Giảm đao động công suất khi xảy ra sự cô trong hệ thông như ngắn mạch, mất tải đột ngột

— Nang cao giới hạn truyền tải của đường dây thco điều kiện ồn định tĩnh

—_ Giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng

Ngoài ra TATCOM còn có đặc điểm nổi trỏi so với SVC là

—_ Có khả năng vận hành trong chế đồ sự có và tiếp tục điều khiển khi loại trừ sự

cô

— Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cài nhỏ hơn điện áp lưới và

ngược lại, tiểu thụ công suất phản kháng khi điện áp thanh cái lon hun điện áp

lưới

—_ Khi trang bị thêm nguồn công suất tác dựng hoặc các thiết bị dự trữ năng lượng

ở phia một chiên, STATCOM có thể trao đổi công suất phản kháng và cổng suất tác đụng với hệ thông, đo đó nâng cao khả năng ổn định đông và chồng

đao động công suất

Những khải niệm khác của bộ điều khiển theo IERT: bao gồm:

SVG (State Var Generator or Absorber) bộ tiêu thụ hoặc máy phát tĩnh: là

một thiết bị hoặc hệ thông điện có khả năng lẫy ra dòng điện dung hoắc cảm tử

hệ thống điện và đo đó phát hay tiêu thụ công suất phản kháng Nó thường chứa

TCR va/hoặc TSC

SVG, theo dmh nghfa cia IEEE, là một nguồn công suất phăn khang ma, nêu điều

Khiển phủ hợp, có thể chuyển đổi thành bộ bù ngang công suất phán kháng theo một

muụe đích cụ thể nào đó hoặc đa mục đích Vi thế cả SVC và STATCOM đều là các

máy phát tĩnh được trang bi vòng điêu khiến phù hợp để thay đổi đần ra đáp ứng đổi

tượng bù cụ thể

Trang 34

—_ 8V§(Rtalit Vàr Syslean) — hệ thông thay đổi Enli: là sự kết hợp của các

bộ bù có thể thay đôi có khóa đóng mở cơ khí tĩnh khác nhau và đầu ra

được phối hợp

~_TCHR (Thyistor Conholled breaking resistor) — điện trở lưãn điều khiễn

bằng thyristar: la dign tr dong cd bing thyristor, mic song song, co thd

được điểu khiến để giúp ỗn định của hệ thông điện hoặc làm giảm gia

tốc năng lượng của khỏi phát điện trong lúc có nhiễu

T3uồng dây

CAA mama)

diện trở tuyển tính) với một thiết bị đóng cốt xoay chiều dựa trén thyristor và không

điều khiễn pỏc pha, như mình họa trên hinh 1.22 Để giảm chỉ phí,TCER có thể là các thyristor khéng cỏ điều khiển góc pha, tny nhiên với việc điểu khiển góc pha theo từng

quan đến việc đóng mở theo từng chủ kỳ cña di

niứa chu kỳ cỏ thể làm giám dao đông tần số thấp một cách có lựa chơn

Trang 35

|——————

1.6.3 Các thiết bị bù dọc

1.6.3.1 SSSC(Static Synchronous Scrics Compcnsator) — Bộ bù nỗi tiếp đẳng bộ

tĩnh

SSSC la may phat đồng bộ không oó nguồn ning lượng điện bên ngoài, hoạt

đông như một thiết bị bù nối tiếp mà điện áp đầu ra có thể điều khiển độc lập và vuông

pha với đong điện trên đường dây nhằm rnục đích tảng hoặc giảm điện áp dung kháng

rơi trên đường dây và vì thẻ điền khiển công suất tái SSSC có thể chứa bộ dư trữ năng

lượng hoặc các thiết bị tiêu thụ năng lượng nhằm tăng cường khả năng ổn định đông

của hệ thông điện bằng cách bù thêm công suất lắc dụng lức thời, đổ tăng hoặc giảm

điện áp rơi tiên đường đây

SSSC là mội trơng những bộ điều khiển FACTS quan trong nhất Nó giỗng

nur STATCOM, nhưng khác là điền áp đầu ra nỗi tiếp với đường đây, như biểu điền

trên hình 1.33 Nó có thể đựa trên bộ biển đổi nguằn áp hoặc bỏ biến đổi nguồn dong

Thuong điện áp nỗi tiếp đưa thèm vào là khá nhỏ so với điện áp đường đây, và cách điện đổi với đất khá lớn Với cách điện phủ hợp giữa cuôn sơ cấp và thứ cấp của

máy biển áp, các thiết bị chuyển đối được đặt ở điện thể mặt đất trừ khi các thiết bị này

được đặt trên mặt phan được cách điện với đất Tỷ số máy biến áp được biển đổi sao

cho thiết kế bộ biển đổi kinh tế nhất Vì không có nguồn điện thêm ở ngoài,SSSC ciỉ

có thể dưa thêm vào 1 điện áp rơi thay đổi nhanh pha hơn hoặc chậm pha hơn so với

dong diện 1 góc 90” Cuộn sơ cấp của biển áp và do đỏ cả cuộn thứ cấp cũng như bộ

chuyển đối phái mang được dòng điện trên đường dây khi đây tấu, kế cá dòng làm việc

khi sự cố, trừ khi bộ chuyên đốt được đi vòng qua một cách tạm thời trong khi có sự

Trang 36

Hình 1.24 Câu tạa chưng của SSC và TSÑC có nguồn dự #rấ:

ộ dự trữ điện hoặc đự trữ từ siêu dẫn cũng có thể được nối với bộ điên khiển nỗi tiễn để đưa thêm vector điện áp với các góc pha khác nhau vào nỗi tiếp với đường

dây

Chức năng chính của SSSC là:

— Điễn chỉnh đàng điện

—_ Giới hạn đông điện sự cổ

— _ Giảm dao động công suất

— Nang cao én dinh déng va én định quá đô

Trang 37

1.6.3.2 IPFC (Interline Power Flow Controller) — bộ điều khiển đàng công suất

Hiên đường đây

1PEC là một khải mềm mới được đưa ra, do đó chưa có định nghĩa theo IEEE

Một định nghĩa có thể chấp nhân được như sau: IPEC lã sự kết hợp của 2 hay nhiều

SSSC, liên kết với nhan thông qua phản một chiều chung để trao đổi dòng céng suat tác dụng theo cả hai chiều giifa các đầu ra của SSSCs, và được điều khiển để cưng cấp

bù công suất phân kháng cho sự điền chỉnh của đồng công suất tác dụng tiên muỗi

dường dây và duy ti phản phổi dòng công suất phản khảng theo yêu cầu giữa các

đường dây Câu trúc cúa IPEC có thế bao gồm STATCOM, kết hợp với phan mot

chiều chưng cúa IPFC, để cung cấp bù công suất phản kháng ngang vả cùng cấp hay tiêu thụ lượng công suất tác dụng thiểu hut của các bộ 555C

1.6.3.3 TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) — tụ nỗi tiếp điều khiến

chẳng thyristor

TCSC 1a mét bé bu dién khang mang tinh chất dung kháng, có chứa một bộ các

tụ điển nổi tiếp và bô này song sơng với kháng điền didu khién bing thyristor (TCR) nhằm cưng cấp điên dung có thễ điều chỉnh trơn, như minh hoa trên hình 1 24

T

và cũng giống như SSSC, là một thiết bị FACTS quan trọng Một khang điện cỏ thể

thay đối điên kháng như TCK được nối song song với bộ tụ Khi góc pha của TƠR là

C dựa trên thynistor thông thường, Nó là một sự lựa chợn khác cho SSSC

180°, Khang điện sẽ không dẫn điện nữa và khi đỏ bộ tụ cỏ điện kháng bình thường của

nó Khi gúc pha thay đổi từ I8S0Ẻ về nhỏ hơn 1804, điện kháng đụng sẽ lăng lên Khi

góc pha là 90", kháng điện hở nên đấn điện hoàn toin, điện kháng tổng sẽ rang tinh

chất cảm, bởi vì điện kháng của kháng điện được thiết kế nhỏ hơn nhiều so với điện

kháng của bộ tụ điện Với góc pha là 90°, TCSC có thế hạn chế dòng sự cổ TCSC co

thể lá một khối lớn, đơn lé hoặc chứa vài tụ điện kích cỡ bằng hoặc khác nhau để có

hoạt động nang lại hiệu quả

Trang 38

1.6.3.4 TSSC (Thyristor - SwitchcdSeries Capacifor) — tụ điện nỗi tiếp đóng mứ

Ding thyristor

TSSC 1a bé bu dién kháng mang tinh chat dung chtra bé tu ndi

song sang véi mét dién kháng đóng mở bằng thyristor để cung cấp sự điều khiển theo

bậo cho điện kháng, như cũng được mình họa trên hình 1 24

Tình 1.24 Cấu tạo chương cảu TCSC và TSSC

Thay vì điều khiến trơn dụng kháng, điện kháng của kháng điện khí góc pha

nhỏ hơn 0° hoặc 90” (không điều chỉnh góc pha) có thể làm giám chỉ phi và tốn thất

cho bộ điểu khiến Rất hợp lý khi sắp xếp một trong các module cỏ điền khiển

thyristor, trong khi các module khác thi chí đóng cắt thyristor

1.6.3.5 TCSR (Thyristor — Comtrolled Series Reactor) — điện kháng nói tiếp dieu

khiển bằng thyristor

TCSR 1a một bệ bú cảm kháng có chứa bộ các kháng nồi tiếp và mắc song song

với điện kháng điều khiển bằng thyistor nhằm điểu chính càm kháng một cách hén

tục, mình họa tiên hình 1.25

Khi géc pha cia TCR 1a 90°, nó sẽ không dẫn điện, điện kháng không điều

khiển sẽ hoạt động như một bộ hạn chế dòng sự cố Khi góc pha giảm xuống dudi 90",

điện kháng tổng sẽ giảm cho đến khi góc pha là 0”, điện kháng tổng là hai điện kháng sơng song với nhau Cũng giỗng như TCSC, TCSR có Thể là một khối lớn hơn riêng lẻ Hoặc mội vài khôi nhỏ hơn

Trang 39

3.3.6 TSSR (Thyristor — Switched Series Reactor) — kháng điện nỗi tiếp đóng mữ

Hinh 1.25 Cau taa chung cia TUSR va TSSR

Các bỏ điều khiển nỏi tiếp nói chưng có các chức năng tương tự nhau, tuy nhiên mức đô điển khiển và điều chỉnh điện áp, đồng công suất, én định đông, ỗn đỉnh tỉnh

là kháo nhau tủy thuộc vào từng bộ điều khiển kháo nhau Các chức năng chính đó là

—_ Điều chỉnh đòng điện

— Gidi han dong điện sự cô

— Gidm dao đồng công suất,

—_ Nâng cao én định động và ốn định quả độ

—_ Ôn định điện áp

Trang 40

1.6.4, Bộ điều khiến kết hợp nối tiếp — song song

1.6.4.1 UPFC (Uniliell Power Ekow Controller) — bộ điều khiến đùng công suất

hợp nhất

UPFC là sự kết hợp của STATCOM và SSSC với phân một chiều chung, cho

phép đông công suất tác dựng theo cả hai chiều giữa các đầu ra nỗi tiếp của SSS%C và

các đầu ra song song cúa STATCOM, và điều khiển dé cung cấp bù ông suất phán

kháng và tác dụng một cách đồn thời má không cần nguồn điện ban ngoài UPFC,

bằng cách đưa thêm vào điện áp nổi tiếp một cách tự nhiên, có khả năng điều khiến,

đồng thời hoặc có lựa chọn, điện áp đường đây truyền tãi, điện kháng, góc pha, hoặc

dong cêng suất tác dụng, phản kháng chạy trên đường đây UPEC có thể cung cấp bù

phản kháng ngang có điều khiển một cách độc lập

Trong UPFC hao gdm STATCOM va SSSC, céng suất tác dựng cho khôi nổi tiến (SSSC) lay lưới théng qua khéi song song STATCOM SSSC cfing duge dimg dé didu chỉnh điện áp bằng cách điều chỉnh công suất phản kháng, Đây là hộ didu khiển

đây đủ có thể điều chỉnh được cả đòng công suất phản kháng và tác đụng, cũng như diễn áp đường đầy Câu tạo chung như hình 1.26 dưởi đây:

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC và áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc
Tác giả	Tạ Thanh Bỏch
Người hướng dẫn	TS. Trần Trọng Minh
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	848,83 KB