Báo cáo môn học Thiết bị bù: Thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor-TCSC

Tổng quan về công suất phản kháng, giới thiệu chung về các thiết bị bù có điều khiển, giới thiệu về TCSC, mô phỏng là những nội dung chính trong bài báo cáo môn học Thiết bị bù Thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor-TCSC. Mời các bạn cùng tham khảo.

      PH M Đ C HI N Ạ Ắ Ể       ĐOÀN CÔNG C ƯỜ NG 

      LÊ VĂN VŨ

T ng quan v  công su t ph n kháng ổ ề ấ ả

I. Công su t ph n kháng trong h  th ng đi n: ấ ả ệ ố ệ

1. Khái ni m v  công su t ph n kháng:ệ ề ấ ả

Ø     Công su t ph n kháng là năng lấ ả ượng đi n do các thành ph n ệ ầ

c m kháng và dung kháng trong m ch đi n sinh ra và tiêu th ả ạ ệ ụ

Ø         Công  su t  ph n  kháng  không  tr c  ti p  chuy n  hóa  năng ấ ả ự ế ể

lượng đi n thành công do v y công su t ph n kháng là thành ệ ậ ấ ả

ph n làm nóng các m ch t  và làm l ch pha dòng đi n so v i ầ ạ ừ ệ ệ ớ

đi n áp trong m ch.ệ ạ

Ø    Th c ch t công su t ph n kháng là thành ph n có l i nhi u ự ấ ấ ả ầ ợ ề

h n có h i, nó đơ ạ ược tiêu th  b i các cu n c m trong đa s  các ụ ở ộ ả ốthi t  b   đi n.  Khác  v i  công  su t  tác  d ng,  công  su t  ph n ế ị ệ ớ ấ ụ ấ ảkháng có th  phuc h i sau khi đã h p th ể ồ ấ ụ

2. B n ch t c a công su t ph n kháng:ả ấ ủ ấ ả

Ta xét m ch đi n bao g m các thành ph n R­L­C nh  hình v  ạ ệ ồ ầ ư ẽ

T  đ  th  vecto hình trên ta tìm đừ ồ ị ược góc l ch pha gi a u và i:ệ ữ     

U

U

R C L

 3.H  s  công su t cos?:ệ ố ấ

Ta có tam giác công su t ấ

T ng quan v  công su t ph n kháng ổ ề ấ ả

1.Bù d c: ọ

Ø     Tr   s   c m  kháng  l n  c a  đị ố ả ớ ủ ường  dây cao  áp  làm   nh  ả

hưởng    x u    đ n  hàng  lo t  ch   tiêu  kinh  t   ­  k   thu t  quan ấ ế ạ ỉ ế ỹ ậ

tr ng  c a  đọ ủ ường  dây  nh :  góc  l ch  pha  gi a  đ u  và  cu i ư ệ ữ ầ ố

đường  dây  l n,  t n  th t  công  su t  và  đi n  năng  trên  đớ ổ ấ ấ ệ ường dây cao, tính  n đ nh đi n áp t i các tr m gi a và cu i đổ ị ệ ạ ạ ữ ố ường dây kém

Ø  Bù d c là gi i pháp làm tăng đi n d n liên k t (gi m đi n ọ ả ệ ẫ ế ả ệ

c m  kháng  X  c a  đả ủ ường  dây)  b ng  dung  kháng  XC  c a  t  ằ ủ ụ

đi n. Gi i pháp này đệ ả ược th c hi n b ng cách m c n i ti p ự ệ ằ ắ ố ế

t   đi n  vào  đụ ệ ường  dây.  Qua  đó  gi i  h n  truy n  t i  c a ớ ạ ề ả ủ

đường dây theo đi u ki n  n đ nh tĩnh đề ệ ổ ị ược nâng lên. 

Ø H n n a, gi i h n  n đ nh đ ng cũng tăng lên m t cách gián ơ ữ ớ ạ ổ ị ộ ộ

ti p do nâng cao thêm đế ường cong công su t đi n t ấ ệ ừ

Ta có gi i h n công su t truy n t i là:ớ ạ ấ ề ả

Trước khi bù d c, công su t truy n t i trên đọ ấ ề ả ường dây là:

Sau khi bù d c, công su t truy n t i trên đọ ấ ề ả ường dây là:

Ta có gi i h n công su t truy n t i là:ớ ạ ấ ề ả

sin

. 2

1

C

L X X

U U P

C L

gh

X X

U U

Ta th y sau khi bù, gi i h n truy n t i công su t c a đấ ớ ạ ề ả ấ ủ ường dây tăng lên: 

 k = (XL ­ XC)/XC

N Đ NH ĐI N ÁP

 Bù ngang được th c hi n b ng cách l p kháng đi n có công su t ự ệ ằ ắ ệ ấ

c  đ nh hay các kháng đi n có th  đi u khi n t i các thanh cái c a ố ị ệ ể ề ể ạ ủcác tr m bi n áp. Kháng bù ngang này có th  đ t   phía cao áp hay ạ ế ể ặ ởphía h   áp c a máy bi n  áp. Khi  đ t   phía cao  áp thì có th  n i ạ ủ ế ặ ở ể ố

tr c ti p song song v i đự ế ớ ường dây ho c n i qua máy c t đặ ố ắ ược đi u ềkhi n b ng khe h  phóng đi n.ể ằ ở ệ

       Dòng đi n I1 c a kháng bù ngang s  kh  dòng đi n IC c a đi n ệ ủ ẽ ử ệ ủ ệdung  đường  dây  phát  ra  do  chúng  ngược  chi u  nhau.  Nh   đó  mà ề ờcông  su t  ph n  kháng  do  đấ ả ường  dây  phát  ra  s   b   tiêu  hao  m t ẽ ị ộ

lượng đáng k  và qua đó có th  h n ch  để ể ạ ế ược hi n tệ ượng quá áp   ở

cu i đố ường dây

Vi c  l a  ch n  dung  lệ ự ọ ượng  và  v   trí  đ t  c a  kháng  bù  ngang  có  ý ị ặ ủnghĩa r t quan  tr ng  đ i  v i  m t  s   ch   đ   v n  hành  c a  ấ ọ ố ớ ộ ố ế ộ ậ ủ

đường  dây  cao  áp  trong  h  th ng đi n nh  ch  đ  v n hành non ệ ố ệ ư ế ộ ậ

t i, không t i  c a đả ả ủ ường dây

SVC là thi t b  bù ngang dùng đ  tiêu th  công su t ph n kháng có th  ế ị ể ụ ấ ả ể

đi u ch nh b ng cách tăng hay gi m góc m  c a thyristor, đề ỉ ằ ả ở ủ ượ ổ ợc t  h p 

b ng 2 thành ph n c  b n:ằ ầ ơ ả

Gi i thi u chung v  thi t b  bù ớ ệ ề ế ị

1.1 Bù tĩnh đi u khi n b ng Thyristor SVC.ề ể ằ

    ­  Thành  ph n  c m  kháng  đ   tác ầ ả ể

đ ng v  m t công su t ph n kháng.ộ ề ặ ấ ả

      ­Thành  ph n  đi u  khi n  bao  g m ầ ề ể ồ

các  thi t  b   đi n  t   nh   thyristor ế ị ệ ử ư

ho c  triac  có  c c  đi u  khi n,  h  ặ ự ề ể ệ

th ng  đi u  khi n  góc  m   dùng  các ố ề ể ở

b   đi u  khi n  nh   8051,  PIC ộ ề ể ư

16f877,VAR…

SVC đượ ấ ạ ừc c u t o t  3 thành ph n chính g m:ầ ồ

      +  Kháng  đi u  ch nh  b ng  Thyristor­TCR:  có  ch c  năng  đi u ề ỉ ằ ứ ề

ch nh liên t c công su t tiêu thỉ ụ ấ ụ

   + Kháng đóng m  b ng Thyristor­ TSR: có ch c năng tiêu th  ở ằ ứ ụcông su t ph n kháng, đóng c t nhanh b ng thyristor.ấ ả ắ ằ

   + B  t  đóng m  b ng thyristor –TSC: có ch c năng phát công ộ ụ ở ằ ứ

su t ph n kháng, đóng c t nhanh b ng Thyristor.ấ ả ắ ằ

Gi i thi u chung v  thi t b  bù ớ ệ ề ế ị

1.2 Thi t b  bù tĩnh STATCOM.ế ị

Gi i thi u chung v  thi t b  bù ớ ệ ề ế ị

        STATCOM  là  s   hoàn ự

thi n  c a  SVC,  bao  g m ệ ủ ồ

các b  t  độ ụ ược đi u ch nh ề ỉ

b ng  các  thi t  b   đi n  t  ằ ế ị ệ ử

nh   thyristor  có  đóng  m  ư ở

GTO.  So  v i  SVC,  nó  có ớ

u  đi m  là  k t  c u  g n 

Hình c u t o và nguyên lý ho t đ ng c a STATCOMấ ạ ạ ộ ủ

Gi i thi u chung v  thi t b  bù ớ ệ ề ế ị

u đi m c a STATCOM so v i SVC:

Ø Có kh  năng v n hành  c  trong ch   đ  s  c   và  ti p t c  đi u ả ậ ả ế ộ ự ố ế ụ ềkhi n sau khi s  c  đã để ự ố ược lo i tr ạ ừ

Ø Có th  phát công su t ph n kháng khi đi n áp thanh cái nh  h n ể ấ ả ệ ỏ ơ

đi n áp lệ ưới và ngượ ạc l i tiêu th  công su t ph n kháng khi đi n ụ ấ ả ệ

áp thanh cái l n h n đi n áp lớ ơ ệ ưới. 

1.3 Thi t b  đi u khi n dòng công su t UPFC.ế ị ề ể ấ

UPFC là 1 khái ni m m i  ng d ng ệ ớ ứ ụ

các thi t b  bù đa ch c năng đ  đi u ế ị ứ ể ề

khi n đi n áp t i các thanh cái đ c ể ệ ạ ộ

l p, dòng công su t tác d ng P và ậ ấ ụ

ph n kháng Q trên các đả ường dây 

truy n t i, đ c bi t là trên các đề ả ặ ệ ường 

dây siêu cao áp n i gi a các HTĐ ố ữ

nh  UPFC là thi t b  làm cho lỏ ế ị ưới 

đi n v n hành r t linh ho t và hi u ệ ậ ấ ạ ệ

qu ả

Gi i thi u chung v  thi t b  bù ớ ệ ề ế ị

  V  Nguyên lý c u t o, UPFC đề ấ ạ ược hi u nh  s  k t h p thiêt b  bù ể ư ự ế ợ ị

d c làm thay đ i góc pha v i thi t b  bù ngang STATCOM. Nó đọ ổ ớ ế ị ược 

c u t o t  2 b  chuy n đ i đi u khi n thyristor có c a đóng m  GTO. ấ ạ ừ ộ ể ổ ề ể ử ở

M i b  chuy n đ i g m có van đóng m  (GTO) và MBA trung gian ỗ ộ ể ổ ồ ở

đi n áp th p.ệ ấ

Hình nguyên lý c u t o UPFC ấ ạ

Gi i thi u chung v  thi t b  bù ớ ệ ề ế ị

1.4 Thi t b  đi u khi n góc pha b ng Thyristor TCPAR.ế ị ề ể ằ

 Thi t b  TCPAR là 1 khái ni m ế ị ệ

m i  ng d ng thyristor đ  đi u ớ ứ ụ ể ề

ch nh góc l ch pha c a đi n áp ỉ ệ ủ ệ

pha  c a  đủ ường  dây.  Nó  có  tác 

d ng  đi u  khi n  công  su t ụ ề ể ấ

truy n t i trên đề ả ường dây

        V   m t  c u  t o,  nó  nh   1 ề ặ ấ ạ ư

máy  bi n  áp  3  cu n  dây  n i ế ộ ố

song song v i đớ ường truy n t i ề ả

 Nguyên lý c u t o c a TCPAR:ấ ạ ủ

Gi i thi u chung v  thi t b  bù ớ ệ ề ế ị

Các tính năng c a TCSC bao g m:ủ ồ

Ø Đi u khi n trào l u công su t ph n kháng t i nút bù.ề ể ư ấ ả ạ

Ø Tăng cường tính  n đ nh tĩnh c a h  th ng đi n.ổ ị ủ ệ ố ệ

Ø Tăng thêm tính  n đ nh đ ng c a h  th ng.ổ ị ộ ủ ệ ố

Ø Gi m s  dao đ ng công su t khi x y ra s  c ả ự ộ ấ ả ự ố

Ø Có kh  năng v n hành trong ch  đ  s  c ả ậ ế ộ ự ố

GI I THI U THI T B  BÙ D C ĐI U KHI N B NG THYRISTOR­TCSCỚ Ệ Ế Ị Ọ Ề Ể Ằ

    TCSC là thi t b  đi u khi n tr  kháng nhanh c a đế ị ề ể ở ủ ường dây. 

Nó  đượ ổ ợc  t   h p  t   m t  hay  nhi u  module  TCSC,  m i  module ừ ộ ề ỗ

g m 2 ph n c  b n:ồ ầ ơ ả

v Ph n đi n kháng v i giá tr  có th  thay đ i đầ ệ ớ ị ể ổ ược đi n dung nh  ệ ờ

b  đi u ch nh van thyristor.ộ ề ỉ

v Ph n  đi u  khi n  bao  g m  các  thi t  b   đi n  t   nh   các  van ầ ề ể ồ ế ị ệ ừ ưthyristor, các c a đóng m  GTO…ử ở

Ngoài ra, TCSC còn có m t s  thi t b  ph  nh  b  l c t n s  f ộ ố ế ị ụ ư ộ ọ ầ ố

nh m  lo i  b   các  sóng  hài  b c  cao  xu t  hi n  trong  các  ch   đ  ằ ạ ỏ ậ ấ ệ ế ộ

v n hành c a TCSC khi HTĐ làm vi c.ậ ủ ệ

Gi i thi u v  TCSC ớ ệ ề

Mô hình TCSC

  1. Mô hình TCSC

      TCSC  là  thi t  b   m c  n i  ti p  v i  đ ng  dây,  g m  t   đi n ế ị ắ ố ế ớ ườ ồ ụ ệ

được n i song song   v i  m t đi n c m đố ớ ộ ệ ả ược đi u khi n b ng ề ể ằcách thay đ i góc m  c a thyristor.ổ ở ủ C

L 

Mô hình thi t b  TCSC ế ị

C

   Kh  năng gi i h n truy n t i theo đi u ki n  n đ nh tĩnh cũng ả ớ ạ ề ả ề ệ ổ ị

được nâng cao khi  đ t thi t b  TCSC: ặ ế ị

  Khi đ t TCSC thì đặ ường đ c tính công su t P( ) đặ ấ δ ược nâng 

cao, do đó kh  năng  n đ nh đ ng cũng đả ổ ị ộ ược tăng lên

gh

X X

U U P

max

.

C

   Vi c đ t TCSC vào h  th ng làm cho h  th ng v n hành ệ ặ ệ ố ệ ố ậlinh  ho t  h n,  c i  thi n  đi n  áp  c a  h   th ng  vào  gi   cao ạ ơ ả ệ ệ ủ ệ ố ờ

đi m  khi  đi n  áp  b   gi m  th p.  Ngoài  ra  còn  có  kh   năng ể ệ ị ả ấ ả

gi m  dao  đ ng  công  su t,  s p  đ   đi n  áp  và  lo i  tr   c ng ả ộ ấ ụ ổ ệ ạ ừ ộ

hưởng dướ ồi đ ng b  ộ

 2. Xây d ng mô hình toán h c TCSCự ọ

  Gi  s  thi t b   TCSC đ c n i vào gi a 2 đi m 1 và r:ả ử ế ị ượ ố ữ ể

Mô hình TCSC khi l p vào đ ắ ườ ng dây

Mô hình TCSC

Các ch c năng chính c a TCSC bao g m:ứ ủ ồ

Ø Làm gi m nguy c  s t áp trong  n đ nh tĩnh.ả ơ ụ ổ ị

Ø Gi m s  bi n thiên đi n áp.ả ự ế ệ

Ø Tăng thêm kh  năng t i c a đả ả ủ ường dây

Ø Tăng cường thêm đ   n đ nh c a h  th ng.ộ ổ ị ủ ệ ố

Ø H n ch  vi c x y ra c ng hạ ế ệ ả ộ ưởng   t n s  th p trong h  th ng ở ầ ố ấ ệ ố

đi n.ệ

Ø Ngoài ra TCSC còn có thêm m t s  ch c năng có th  tăng tính ộ ố ứ ểlinh ho t trong v n hành các đạ ậ ường dây cao, siêu cao áp nói riêng 

và  HTĐ  nói  chung.  Tùy  theo  t ng  đừ ường  dây  hay  h   th ng  c  ệ ố ụ

th  mà áp d ng các phể ụ ương pháp hay c u trúc m ch đi u khi n ấ ạ ề ểcho TCSC thích h p.ợ

MÔ PH NG: Ỏ

S  đ  mô ph ng:ơ ồ ỏ

K t qu ế ả đường dây làm vi c khi dùng TCSCệ

MÔ PH NG: Ỏ

K t lu n ế ậ

Ø Tr ng thái v n hành c a các b  t  bù d c có  nh hạ ậ ủ ộ ụ ọ ả ưởng l n đ n ớ ế

đi n  áp  các  thanh  cái  500kV  và  n  đ nh  đi n  áp  c a  h   th ng ệ ổ ị ệ ủ ệ ố

đi n Vi t Nam. ệ ệ

Ø Vi c nâng c p t  bù d c trên lệ ấ ụ ọ ưới đi n 500kV thành TCSC s  ệ ẽ

r t hi u qu  trong đi u khi n đi n áp, đi u khi n trào l u công ấ ệ ả ề ể ệ ề ể ư

su t và c i thi n  n đ nh đi n áp t i các nút c a h  th ng đi n ấ ả ệ ổ ị ệ ạ ủ ệ ố ệ500kV Vi t Nam. ệ

Ø K t qu  tính toán cho th y khi trên HTĐ có l p đ t TCSC thay ế ả ấ ắ ặ

th   cho  b   t   bù  d c  t i  Hà  Tĩnh  c a  đế ộ ụ ọ ạ ủ ường  dây  500kV  Hà Tĩnh­Đà N ng thì đi n áp v n hành t i các thanh cái Hà Tĩnh, Đà ẵ ệ ậ ạ

N ng  đẵ ược  nâng  cao  đ n  m c  đi n  áp  v n  hành  bình  thế ứ ệ ậ ường, 

đ m b o cho HTĐ v n hành hi u qu  h n và đ   n đ nh đi n áp ả ả ậ ệ ả ơ ộ ổ ị ệtăng lên