Nghiên cứu sử dụng thiết bị TCSC để nâng cao khả năng truyền tải của hệ thống điện 500KV Việt Nam

Trang 1

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG T

RESEARCH ON UTILIZATION TCSC TO INCREASE POWER TRANSFER

CAPACITY OF 500 KV VIETNAM POWER SYSTEM

SVTH:

GVHD: ThS.

-hệ thống truyền tải điện xoay chiều lin

, giảm dao động công suất, sụp đổ điện áp và loại trừ cộng hưởng dưới đồng

(HTĐVN)

ABSTRACT

Thyristor-Controlled Series Capacitors (TCSC) is one of the most effective Flexible AC Tranmission System (FACTS) devices.It offers smooth and flexible control of the line impedances Therefore, TCSC can allow to increase power transfer capacity, improve transient stability as well

as reduce damping of power swings, voltage collapse, sub-synchronous resonance This research focuses on the usilization of TCSC to increase power transfer capacity of 500kV VietNam power system

1

Khả năng truyền tải của đường dây siêu cao áp và các tiêu chí kỹ thuật liên quan như điện áp vận hành, ổn định, tổn thất công suất trên đường dây, là những vấn đề được các nhà nghiên cứu, kỹ sư thiết kế, vận hành đặt biệt quan tâm Hệ thống điện 500kV Việt Nam được xây dựng và đư vào vận hành từ năm 1994, sau hơn 15 năm vận hành hệ thống này được liên tục mở rộng và phát triển ( hệ thống gồm có

7650 MVA) nhằm đáp ứng yêu cầu truyền tải, cung cấp điện cho phụ tải của cả nước.Qua quá trình thực tế vận hành hệ thống điện đã xuất hiện các chế độ vận hành mà công suất truyền tải trên đường dây khá lớn -mùa hè, các hồ của nhà máy thủy điện ở Miền Bắc thiếu nước không thể phát đáp ứng yêu

Bắc-làm cho các đường dây bị quá tải,điện áp tại một số nút trên đường dây giảm thấp dễ dẫn đến mất ổn định điện áp.Từ thực tiễn vận hành đặt ra yêu cầu cho các nhà nghiên cứu và

kỹ sư phải tìm ra giải pháp để nâng cao khả năng truyền tải của đường dây 500kV Việt

Trang 2

2 Mô hình hóa TCSC

TCSC là thiết bị mắc nối tiếp với đường dây, gồm tụ điện được nối song song với một điện cảm điều khiển bằng cách thay đổi góc mở của thyristor

1: Mô hình của t

Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây:

U U P



Khi thay đổi góc mở của thyristor ta có thể thay đổi được dòng điện chạy qua tụ điện, từ đó thay đổi được dung kháng của thiết bị TCSC, vì vậy khi lắp đặt thiết bị TCSC nối tiếp trên đường dây thì có thể tăng công suất truyền tải

Khả năng giới hạn truyền tải theo điều kiện ổn định tĩnh cũng được nâng cao khi đặt thiết bị TCSC

max

gh

U U



Khi đặt TCSC thì đường đặc tính công suất P(δ) được nâng cao, do đó khả năng ổn định động cũng được tăng lên

H 2: Đặc tính P(δ) khi lắp đặt và không lắp đặt TCSC

Việc đặt TCSC vào hệ thống làm cho hệ thống vận hành linh hoạt hơn, cải thiện điện áp của hệ thống vào giờ cao điểm khi điện áp bị giảm thấp Ngoài ra còn có khả năng giảm dao động công suất, sụp đổ điện áp và loại trừ cộng hưởng dưới đồng bộ

3 Xây dựng mô hình toán học TCSC

Giả sử thiết bị TCSC được nối vào giữa 2 điểm l và r:

L

C

P

δo

PT

δ Khi không có TCSC Khi có TCSC

P’T

Trang 3

3: Mô hình TCSC khi lắp đặt vào đường dây

Dòng điện qua thyristor của thiết bị TCSC [2]

(1)

0

cos 4

cos( )

a

a thy

a

2 2

2 sin(2 ) 4Acos (2 ) tan( ) tan( )

1



Với: a   : góc dẫn của thyristor

2 0

0

 



2 0

1

LC

 

Dòng điện qua thyristor ở tần số cơ bản có thể viết:

Điện áp đặt lên TCSC V TC CS (1),bằng điện áp đặt lên tụ điện

của TCSC được xác định:

S (1)

os t

TC C

X



C

LC

X X



 (6)

0







1

C





2 2

4XLC

L

C

1 2

(2 1)( )

2

Rlr Xlr

L

Ir

Vl

Il

Trang 4

4 Xây dựng sơ đồ thuật toán khi lắp đặt thiết bị TCSC vào hệ thống

5 Kết quả tính toán

5.1 Chế độ vận hành non tải khi đặt thiết bị TCSC

Điện áp tại các thanh cái 500kV và công suất truyền tải trên các đường dây vào chế

độ vận hành non tải của hệ thống, khi điều chỉnh XTCSC=XC

Tên nút Điện áp Nút đi Nút đến Công suất truyền tải

Hoà Bình 515 Hoà Bình Nho Quan 217,047-j101,285

Nho Quan 507,5 Nho Quan Thường Tín 26,145- j87,217

Thường Tín 509 Quảng Ninh Thường Tín 100 - j91,674

Quảng Ninh 512,5 Nho Quan Hà Tĩnh 71,298 - j503,049

Hà Tĩnh 513,5 Đà Nẵng Hà Tĩnh 34,402 - j309,241

Đà Nẵng 516 Pleiku Đà Nẵng 205,091 - j337,714

Tân Định 498,5 Tân Định Di Linh 25.142 - j259,364

Phú Lâm 510 Phú Lâm Tân Định 140,346 - j165,764

Trang 5

Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút khá cao tuy nhiên đều nằm trong giới hạn cho phép (±5%) và lượng công suất truyền trên các đoạn đường dây vẫn đảm bảo

giới hạn tải cho phép của đường dây

5.2 Chế độ vận hành bình thường khi đặt thiết bị TCSC

độ vận hành bình thường của hệ thống, khi điều chỉnh XTCSC=2.4XC.

Thường Tín 491 Quảng Ninh Thường Tín 142 -j37,326

Quảng Ninh 497 Hà Tĩnh Nho Quan 453,306 - j209,451

Hà Tĩnh 499 Đà Nẵng Hà Tĩnh 707,726 - j233,656

Đà Nẵng 509 Pleiku Đà Nẵng 990,611 - j141,018

Tân Định 482 Tân Định Di Linh 344,046 - j529,928

Phú Lâm 507,5 Phú Lâm Tân Định 603,652- j389,204

Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút đều nằm trong giới hạn cho phép (±5%) và lượng công suất truyền trên đoạn đường dây vẫn đảm bảo giới hạn tải cho phép của đường dây

5.3 Chế độ vận hành nặng tải khi chưa đặt thiết bị TCSC

độ vận hành nặng tải, khi đặt tụ bù cố định

Hoà Bình 467 Nho Quan Hoà Bình 132,21+j10,561

Thường Tín 464,5 Quảng Ninh Thường Tín 95 - j24,964

Quảng Ninh 470 Hà Tĩnh Nho Quan 829,412 - j250,223

Hà Tĩnh 471,5 Đà Nẵng Hà Tĩnh 1194,421- j158,238

Đà Nẵng 487 Pleiku Đà Nẵng 1593,098 + j104,467

Di Linh 497,5 Di Linh Pleiku 502,382- j602,359

Tân Định 486 Tân Định Di Linh 634,128 - j463,666

Trang 6

Ở chế độ vận hành này, ta thấy điện áp tại các nút phía Bắc như Hòa Bình(467kV), Nho Quan(464,5kV), Thường Tín(464,5kV), Quảng Ninh(470kV), Hà Tĩnh(471,5kV) đều thấp, dễ dẫn đến sụp đổ điện áp và lượng công suất truyền trên các đoạn đường dây

Pleiku-Đà Nẵng gần 1600MW và Pleiku-Đà Nẵng- Hà Tĩnh 1200MW

5.4 Vận hành hệ thống vào giờ cao điểm khi đặt thiết bị TCSC tại trạm Đà Nẵng:

độ vận hành nặng tải, khi thay tụ bù dọc trên đoạn đường dây Pleiku-Đà Nẵng và điều chỉnh giá trị XTCSC = 2.8XC (hình 5)

389.265-j147.697

383.723+j128.124 432.449+j111.292

336+j212

358+j267

125+j93

386+j134

120+j96

698+j327 608+j306

612+j296

205+j120

392+j136

j428.816

j432.354

j183.079

j121.604

j124.337

j272.232

2200+j322.702

480+j336

j120.803

485.5 kV

483.5 kV

489 kV

503 kV

512.5 kV

515 kV

503.5 kV

515 kV

300+j210

640+j450

671.82+j356.342

132.198-j8.065

132+j80.803

483 kV

j506.539

494 kV

330+j227

j183.409

j63.392

297.974-j69.597 297.196-j5.089

47.5-j17.169

439.094-j144.27

586.134+j175.211

578.225+j177.176

591.506-j110.826

599.71-j110.565 839.217+j206.479

709.999+267.946

860.214-j6.019 727.666+j10.105

338.111+j198.788 333.089+j196.168

460.359-j179.932 58.679+j61.399

471.886-j484.65 591.886-j205.24

600.824-j348.699

930.824-j58.306

1486.955-j44.35 1490.927-j22.24 1094.

47.5-j17.169

2x450 MVA

450 MVA

2x450 MVA

450 MVA

2x450 MVA

450 MVA

5: Phân bố công suất trong chế độ vận hành nặng tải khi đặt thiết bị TCSC

Ở chế độ vận hành này, kết quả trên hình 5 cho thấy điện áp tại các nút phía Bắc

Trang 7

như Hòa Bình (467 kV 485,5 kV), Nho Quan(464,5 kV 483 kV), Thường Tín(464,5 kV—483,5 kV), Quảng Ninh(470 kV 489 kV), Hà Tĩnh(471,5 kV 489 kV) đã được cải thiện, tổn thất tổn thất điện áp và tổn thất công suất đã được giảm bớt khi đặt thêm thiết bị trên đoạn đường dây

Khi đặt thiết bị TCSC, ở chế độ vận hành nặng tải, kết quả tính toán đã chỉ ra rằng

đã đảm bảo truyền tải lượng công suất theo yêu cầu phụ tải đồng thời cải thiện đáng kể chất lượng điện áp

Kết luận

Ở các chế độ vận hành khác nhau, nếu ta đặt tụ bù dọc cố định thì không linh hoạt trong quá trình vận hành, nhất là thời điểm vào chế độ vận hành nặng tải điện áp giảm quá thấp dễ dẫn đến sụp đổ điện áp khi phải truyền tải từ miền Nam vào miền Bắc trên chiều dài đường dây lớn vào mùa khô

Việc thay thế thiết bị TCSC thay cho tụ bù dọc cố định có khả năng làm cho hệ thống làm việc linh hoạt hơn, đảm bảo được các chế độ vận hành của hệ thống điện

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hadi Saadat (2004), Power System Analysis, International Edition, Singapore

[2] Wiley (2004), FACTS Modelling and Simulation in Power Networks

[3] Đinh Thành Việt, Mạng và thiết bị siêu cao, –

[4] ABB Review, ―North-South 500KV AC power interconnection: Tranmission stability improvement by means of TCSC and SC‖

[5] ABB, ―TCSC Thyristor Controlled Series Compensation‖, www.abb.com/FACTS [6] ABB Review (5/1999), ―FACTS-powerful systems for flexible power transmission‖, www.abb.com

Tiêu đề	Nghiên cứu sử dụng TCSC để nâng cao khả năng truyền tải của hệ thống điện 500KV Việt Nam
Tác giả	SVTH: 05DHT
Người hướng dẫn	ThS. Khoa Hoa
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Khoa học kỹ thuật
Thể loại	Báo cáo hội nghị
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	627,41 KB