THIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTOR-TCSC

BÁO CÁO MÔN HỌC1THIẾT BỊ BÙTHIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTOR-TCSCGVHD:PGS.TS LÊ THÀNH BẮC(NHÓM 3)SVTH: NGUYỄN ĐỨC NGHĨA NGÔ CÔNG MINH PHẠM ĐẮC HIỂN ĐOÀN CÔNG CƯỜNG LÊ VĂN VŨNội dung trình bày:1Giới thiệu chung về các thiết bị bù có điều khiển.2 Giới thiệu về TCSC.3 Mô phỏng.4Tổng quan về công suất phản kháng. Tổng quan về công suất phản kháng3Công suất phản kháng trong hệ thống điện:Khái niệm về công suất phản kháng: Công suất phản kháng là năng lượng điện do các thành phần cảm kháng và dung kháng trong mạch điện sinh ra và tiêu thụ. Công suất phản kháng không trực tiếp chuyển hóa năng lượng điện thành công do vậy công suất phản kháng là thành phần làm nóng các mạch từ và làm lệch pha dòng điện so với điện áp trong mạch. Thực chất công suất phản kháng là thành phần có lợi nhiều hơn có hại, nó được tiêu thụ bởi các cuộn cảm trong đa số các thiết bị điện. Khác với công suất tác dụng, công suất phản kháng có thể phuc hồi sau khi đã hấp thụ.42. Bản chất của công suất phản kháng:Ta xét mạch điện bao gồm các thành phần R-L-C như hình vẽ Từ đồ thị vecto hình trên ta tìm được góc lệch pha giữa u và i: Công suất phản kháng:Tổng quan về công suất phản kháng 5 3.Hệ số công suất cos𝜑: Ta có tam giác công suất   Tổng quan về công suất phản kháng61.Bù dọc: Trị số cảm kháng lớn của đường dây cao áp làm ảnh hưởng xấu đến hàng loạt chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng của đường dây như: góc lệch pha giữa đầu và cuối đường dây lớn, tổn thất công suất và điện năng trên đường dây cao, tính ổn định điện áp tại các trạm giữa và cuối đường dây kém. Bù dọc là giải pháp làm tăng điện dẫn liên kết (giảm điện cảm kháng X của đường dây) bằng dung kháng XC của tụ điện. Giải pháp này được thực hiện bằng cách mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây. Qua đó giới hạn truyền tải của đường dây theo điều kiện ổn định tĩnh được nâng lên. Hơn nữa, giới hạn ổn định động cũng tăng lên một cách gián tiếp do nâng cao thêm đường cong công suất điện từ.Bù công suất phản kháng7Ta có giới hạn công suất truyền tải là:Trước khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là:Sau khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là:Ta có giới hạn công suất truyền tải là:Bù công suất phản kháng8Ta thấy sau khi bù, giới hạn truyền tải công suất của đường dây tăng lên: k = (XL - XC)/XCỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁPỔN ĐỊNH GÓC PHABù công suất phản kháng92. Bù ngang Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có công suất cố định hay các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh cái của các trạm biến áp. Kháng bù ngang này có thể đặt ở phía cao áp hay phía hạ áp của máy biến áp. Khi đặt ở phía cao áp thì có thể nối trực tiếp song song với đường dây hoặc nối qua máy cắt được điều khiển bằng khe hở phóng điện. Dòng điện I1 của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung đường dây phát ra do chúng ngược chiều nhau. Nhờ đó mà công suất phản kháng do đường dây phát ra sẽ bị tiêu hao một lượng đáng kể và qua đó có thể hạn chế được hiện tượng quá áp ở cuối đường dây.Việc lựa chọn dung lượng và vị trí đặt của kháng bù ngang có ý nghĩa rất quan trọng đối với một số chế độ vận hành của đường dây cao áp trong hệ thống điện như chế độ vận hành non tải, không tải... của đường dây.Bù công suất phản khángSVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ công suất phản kháng có thể điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor, được tổ hợp bằng 2 thành phần cơ bản: 10Giới thiệu chung về thiết bị bù1.1 Bù tĩnh điều khiển bằng Thyristor SVC. - Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản kháng. -Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như thyristor hoặc triac có cực điều khiển, hệ thống điều khiển góc mở dùng các bộ điều khiển như 8051, PIC 16f877,VAR11Sử dụng thyristor cho phép nâng cao khả năng tải của đường dây 1 cách dễ dàng mà không cần dùng đến những phương tiện điều khiển đặc biệt và phức tạp trong vận hành. SVC được cấu tạo từ 3 thành phần chính gồm: + Kháng điều chỉnh bằng Thyristor-TCR: có chức năng điều chỉnh liên tục công suất tiêu thụ + Kháng đóng mở bằng Thyristor- TSR: có chức năng tiêu thụ công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng thyristor. + Bộ tụ đóng mở bằng thyristor –TSC: có chức năng phát công suất phản kháng, đóng cắt nhanh bằng Thyristor.Giới thiệu chung về thiết bị bù1.2 Thiết bị bù tĩnh STATCOM.12Giới thiệu chung về thiết bị bù STATCOM là sự hoàn thiện của SVC, bao gồm các bộ tụ được điều chỉnh bằng các thiết bị điện tử như thyristor có đóng mở GTO. So với SVC, nó có ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích như SVC và đặc biệt là nó điều khiển linh hoạt và hiệu quả hơn. Hình cấu tạo và nguyên lý hoạt động của STATCOM13Giới thiệu chung về thiết bị bùƯu điểm của STATCOM so với SVC:Có khả năng vận hành cả trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển sau khi sự cố đã được loại trừ.Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn điện áp lưới và ngược lại tiêu thụ công suất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn điện áp lưới. 141.3 Thiết bị điều khiển dòng công suất UPFC.UPFC là 1 khái niệm mới ứng dụng các thiết bị bù đa chức năng để điều khiển điện áp tại các thanh cái độc lập, dòng công suất tác dụng P và phản kháng Q trên các đường dây truyền tải, đặc biệt là trên các đường dây siêu cao áp nối giữa các HTĐ nhỏ. UPFC là thiết bị làm cho lưới điện vận hành rất linh hoạt và hiệu quả.Giới thiệu chung về thiết bị bù Về Nguyên lý cấu tạo, UPFC được hiểu như sự kết hợp thiêt bị bù dọc làm thay đổi góc pha với thiết bị bù ngang STATCOM. Nó được cấu tạo từ 2 bộ chuyển đổi điều khiển thyristor có cửa đóng mở GTO. Mỗi bộ chuyển đổi gồm có van đóng mở (GTO) và MBA trung gian điện áp thấp.Hình nguyên lý cấu tạo UPFC15Giới thiệu chung về thiết bị bù161.4 Thiết bị điều khiển góc pha bằng Thyristor TCPAR. Thiết bị TCPAR là 1 khái niệm mới ứng dụng thyristor để điều chỉnh góc lệch pha của điện áp pha của đường dây. Nó có tác dụng điều khiển công suất truyền tải trên đường dây. Về mặt cấu tạo, nó như 1 máy biến áp 3 cuộn dây nối song song với đường truyền tải và có thể điều chỉnh góc lệch của điện áp 𝑈𝑓 truyền tải trên đường dây.Giới thiệu chung về thiết bị bù Nguyên lý cấu tạo của TCPAR:17Giới thiệu chung về thiết bị bùCác tính năng của TCSC bao gồm:Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút bù.Tăng cường tính ổn định tĩnh của hệ thống điện.Tăng thêm tính ổn định động của hệ thống.Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố.Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố.18GIỚI THIỆU THIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTOR-TCSC TCSC là thiết bị điều khiển trở kháng nhanh của đường dây. Nó được tổ hợp từ một hay nhiều module TCSC, mỗi module gồm 2 phần cơ bản:Phần điện kháng với giá trị có thể thay đổi được điện dung nhờ bộ điều chỉnh van thyristor.Phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện từ như các van thyristor, các cửa đóng mở GTONgoài ra, TCSC còn có một số thiết bị phụ như bộ lọc tần số f nhằm loại bỏ các sóng hài bậc cao xuất hiện trong các chế độ vận hành của TCSC khi HTĐ làm việc.Giới thiệu về TCSCMô hình TCSC19 1. Mô hình TCSC TCSC là thiết bị mắc nối tiếp với đường dây, gồm tụ điện được nối song song với một điện cảm được điều khiển bằng cách thay đổi góc mở của thyristor.Mô hình thiết bị TCSC C   Khả năng giới hạn truyền tải theo điều kiện ổn định tĩnh cũng được nâng cao khi đặt thiết bị TCSC:  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.Đặc tính P(δ) khi lắp đặt và không lắp đặt TCSCMô hình TCSCC 21 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. 2. Xây dựng mô hình toán học TCSC Giả sử thiết bị TCSC được nối vào giữa 2 điểm 1 và r:Mô hình TCSC khi lắp vào đường dâyMô hình TCSC22Các chức năng chính của TCSC bao gồm:Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh.Giảm sự biến thiên điện áp.Tăng thêm khả năng tải của đường dây.Tăng cường thêm độ ổn định của hệ thống.Hạn chế việc xảy ra cộng hưởng ở tần số thấp trong hệ thống điện.Ngoài ra TCSC còn có thêm một số chức năng có thể tăng tính linh hoạt trong vận hành các đường dây cao, siêu cao áp nói riêng và HTĐ nói chung. Tùy theo từng đường dây hay hệ thống cụ thể mà áp dụng các phương pháp hay cấu trúc mạch điều khiển cho TCSC thích hợp.Chức năng của TCSC 23MÔ PHỎNG:I. Giới thiệu đường dây truyền tải 500kV cần khảo sát:  Công suất tự nhiên: Công suất phản kháng điện dung của phân đoạn: Qđt = Ptn.λ = 928,7.0,409 = 379,84 Mvar24MÔ PHỎNG:Sơ đồ mô phỏng:25Kết quả đường dây làm việc khi dùng TCSCMÔ PHỎNG:Bài giảng CCĐ XNCNNgười soạn: Võ Quang Sơn2627MÔ PHỎNG:Kết luận.Trạng thái vận hành của các bộ tụ bù dọc có ảnh hưởng lớn đến điện áp các thanh cái 500kV và ổn định điện áp của hệ thống điện Việt Nam. Việc nâng cấp tụ bù dọc trên lưới điện 500kV thành TCSC sẽ rất hiệu quả trong điều khiển điện áp, điều khiển trào lưu công suất và cải thiện ổn định điện áp tại các nút của hệ thống điện 500kV Việt Nam. Kết quả tính toán cho thấy khi trên HTĐ có lắp đặt TCSC thay thế cho bộ tụ bù dọc tại Hà Tĩnh của đường dây 500kV Hà Tĩnh-Đà Nẵng thì điện áp vận hành tại các thanh cái Hà Tĩnh, Đà Nẵng được nâng cao đến mức điện áp vận hành bình thường, đảm bảo cho HTĐ vận hành hiệu quả hơn và độ ổn định điện áp tăng lên.