CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ >
3. Điện - Điện tử >

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ FACTS

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.83 MB, 82 trang )

Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà NộiCùng với sự phát triển nhanh và phức tạp của HTĐ đòi hỏi những công nghệmới được áp dụng và khai thác triệt để khả năng sẵn có của hệ thống mà không làmảnh hưởng đến việc truyền tải và phân phối điện. Các nghiên cứu phát triển và đưahệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS vào sử dụng trong hệ thốngtruyền tải điện đã mang lại những hiệu quả điều khiển không chỉ cải thiện về ổnđịnh mà còn mang lại khả năng vận hành linh hoạt cho HTĐ.1.2. Định nghĩa và mô tả các thiết bị điều khiển FACTS1.2.1. Các thiết bị điều khiển FACTS cơ bảnHệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS được IEEE định nghĩa:FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) là hệ thốngtruyền tải dòng điện xoay chiều kết hợp với các thiết bị điện tử công suất hoặc cácthiết bị điều khiển tĩnh khác để tăng cường khả năng điều khiển và tăng khả năngtruyền tải công suất.Từ khái niệm trên, ta thấy hai nhiệm vụ chính của các thiết bị FACTS:- Tăng khả năng truyền tải của các HTĐ.- Đảm bảo công suất truyền tải trong khoảng giới hạn.Nói chung các thiết bị FACTS có thể chia ra làm 4 loại như sau:- Thiết bị điều khiển dọc (nối tiếp)- Thiết bị điều khiển ngang (song song)- Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp – nối tiếp- Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp – song song*) Bộ điều khiển nối tiếp (Series Controllers):Hình 1.1: Bộ điều khiển nối tiếpThiết bị điều khiển nối tiếp có thể là một trở kháng thay đổi được giá trị như tụđiện, kháng điện, ... hoặc biến đổi nguồn có tần số bằng tần số của lưới nhờ thiết bịđiện tử công suất. Về nguyên lý, tất cả các thiết bị điều khiển nối tiếp bù điện áp nốitiếp với đường dây. Với điều kiện là điện áp vuông pha với dòng điện, thiết bị điềuNguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B12Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà Nộikhiển nối tiếp chỉ cung cấp hoặc tiêu thụ công suất phản kháng. Bất kỳ mối quan hệpha khác sẽ liên quan đến điều chỉnh công suất tác dụng.*) Bộ điều khiển song song (Shunt Controllers):Hình 1.2: Bộ điều khiển song songThiết bị điều khiển song song cũng có thể là một trở kháng, một nguồn có thểthay đổi giá trị hoặc sự kết hợp của cả hai. Về nguyên lý, tất cả các thiết bị điển khiểnsong song đưa thêm vào đường dây một nguồn dòng, dòng điện được bơm vào vuôngpha với điện áp, và thiết bị điều khiển song cũng chỉ cung cấp hoặc tiêu thụ công suấtphản kháng. Bất kỳ mối quan hệ pha khác sẽ liên quan đến điều chỉnh công suất tácdụng.*) Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp - nối tiếp (Combined Series-SeriesControllers):Hình 1.3: Bộ điều khiển nối tiếp - nối tiếpĐây là sự kết hợp của các bộ điều khiển nối tiếp riêng lẻ được điều khiển phốihợp trong hệ thống nhiều đường dây truyền tải, hoặc nó cũng có thể là một bộ điềukhiển hợp nhất. Trong đó bộ điều khiển nối tiếp bù công suất phản kháng được bùđộc lập cho mỗi đường dây, công suất tác dụng giữa các đường dây được trao đổiNguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B13Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà Nộithông qua nguồn liên kết. Khả năng truyền công suất tác dụng của bộ điền khiển nốitiếp - nối tiếp làm cho nó có khả năng cân bằng cả công suất phản kháng lẫn côngsuất tác dụng chạy trên đường dây và do đó cực đại hóa khả năng sử dụng của đườngdây.*) Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp - song song (Combined Series-ShuntControllers):Hình 1.4. Bộ điều khiển nối tiếp - song song kết hợpHình 1.5: Bộ điều khiển nối tiếp - song song hợp nhấtĐây là sự kết hợp của các bộ điều khiển nối tiếp và song song, được điềukhiển kết hợp hoặc điều khiển hợp nhất dòng năng lượng với các phần tử nối tiếp vàsong song. Về nguyên lý, bộ điều khiển nối tiếp song song bù dòng điện vào hệ thốngnhờ phần tử song song của bộ điều khiển, và bù điện áp vào hệ thống bằng thànhphần nối tiếp.1.2.2. Mô tả một số bộ điều khiển FACTS điển hình1.2.2.1. Bộ điều khiển song songNguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B14Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà Nộia. SVC (Static Var Compensator): là thiết bị bù ngang dùng để phát hoặc tiêuthụ công suất phản kháng có thể điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở củathyristor, được tổ hợp từ hai thành phần cơ bản:- Thành phần cảm kháng để tác động về mặt cảm kháng có thể phát hoặc tiêuthụ công suất phản kháng tùy theo chế độ vận hành.- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử công suất như thyristor,các cửa đóng mở GTO.Cấu tạo điển hình của SVC:Hình 1.6: Cấu tạo điển hình của SVCTrong trường hợp chung SVC được cấu tạo từ 3 phần tử cơ bản:- Kháng điều chỉnh bằng thyristor TCR (Thyristor Controller Reactor): điệnkháng của nó thay đổi liên tục (điều chỉnh trơn) bằng cách điều chỉnh góc dẫn của cácthyristor.- Kháng đóng mở bằng thyristor TSR (Thyristor Switched Reactor): có chứcnăng tiêu thụ công suất phản kháng, điện kháng đẳng trị là một giá trị nhảy cấp.- Bộ tụ được đóng cắt bằng thyristor TSC (Thyristor Switched Capacitor): cóchức năng phát công suất phản kháng, điện dung đẳng trị là một giá trị nhảy cấp.Nguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B15Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà NộiNgoài 3 phần tử cơ bản ở trên, SVC có thể còn có thành phần lọc sóng hài bậccao.Các chức năng chính của SVC bao gồm:- Điều chỉnh điện áp tại nút có đặt SVC.- Điều chỉnh trào lưu công suất tại nút được bù.- Tăng cường ổn định của HTĐ như: giới hạn thời gian và cường độ quá điệnáp, giảm dao động công suất khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch...) trong HTĐ.- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh của HTĐ.- Tăng khả năng truyền tải của đường dây.- Giảm tổn thất công suất và điện năng.b. STATCOM (STATic synchronous COMpensator): là một trong những thiếtbị FACTS quan trọng, nó bao gồm các bộ tụ được điều chỉnh bằng các thiết bị điện tửcông suất như thyristor và khóa đóng mở GTO. So với SVC, STATCOM là thiết bịhoàn thiện hơn, có kết cấu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích lớn như SVC và đặcbiệt nó điều khiển linh hoạt và hiệu quả hơn.Cấu tạo điển hình của STATCOM:Hình 1.7: Cấu tạo của STATCOMCác chức năng của STATCOM cũng giống như SVC nhưng khả năng điềuchỉnh, điều khiển các thông số của STATCOM ở mức cao hơn, bao gồm:Nguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B16Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà Nội- Điều khiển điện áp tại nút đặt STATCOM, có thể cố định giá trị điện áp.- Điều chỉnh trào lưu công suất tại nút được bù.- Tăng cường ổn định của HTĐ như: giới hạn thời gian và cường độ quá điệnáp, giảm dao động công suất khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch...) trong HTĐ.Ngoài ra STATCOM còn có đặc điểm nổi trội hơn SVC như:- Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển khi đã loạitrừ được sự cố.- Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn điện áp lướivà ngược lại, tiêu thụ công suất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn điện áplưới.1.2.2.2. Bộ điều khiển nối tiếpa. TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor): là thiết bị điều khiển trởkháng nhanh của đường dây và hoạt động trong điều kiện ổn định của hệ thống điện.Hình 1.8: Cấu tạo của TCSCTCSC bao gồm hai thành phần:- Thành phần cảm kháng có thể thay đổi điện dung nhờ bộ điều chỉnh vanthyristor.- Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử công suất như thyristor,các khóa đóng mở GTO.Thành phần cảm kháng bao gồm một kháng điện có thể thay đổi điện khángnhư TCR được nối song song với bộ tụ. Khi góc mở của TCR bằng 1800, kháng điệnsẽ không dẫn điện nữa và khi đó bộ tụ có điện kháng bình thường của nó. Khi góc mởthay đổi từ 1800 về nhỏ hơn 1800, tính dung kháng sẽ tăng lên. Khi góc mở là 900,kháng điện trở nên dẫn điện hoàn toàn, điện kháng tổng sẽ mang tính chất cảm. Vớigóc mở là 900, TCSC có thể hạn chế dòng điện sự cố. TCSC có thể là một khối lớn,Nguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B17Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà Nộiđơn lẻ hoặc chứa vài tụ điện có kích cỡ bằng hoặc khác nhau để có thể hoạt độngmang lại hiệu quả tốt hơn.Chức năng chính của TCSC bao gồm:- Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh.- Giảm sự thay đổi điện áp.- Tăng cường khả năng truyền tải của đường dây.- Giảm góc làm việc  làm tăng cường khả năng vận hành của đường dây.- Hạn chế hiện tượng ảnh hưởng tần số thấp trong HTĐ.Ngoài ra, TCSC còn có nhiều chức năng khác có thể làm tăng tính linh hoạttrong vận hành HTĐ.b. SSSC (Static Synchronous Series Compensator): là một máy phát đồng bộkhông cần nguồn năng lượng điện bên ngoài, nó hoạt động như thiết bị bù nối tiếp màđiện áp đầu ra có thể điều khiển độc lập và vuông pha với dòng điện trên đường dâynhằm mục đích tăng hoặc giảm điện áp dung kháng rơi trên đường dây và vì thế điềukhiển công suất truyền tải trên đường dây. SSSC có thể chứa bộ dự trữ năng lượnghoặc các thiết bị tiêu thụ năng lượng nhằm tăng khả năng ổn định động của hệ thốngbằng cách bù thêm công suất tác dụng tức thời, để tăng hoặc giảm điện áp rơi trênđường dây.Hình 1.9: Cấu tạo của SSSCNguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B18Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà NộiSSSC là một trong những bộ điều khiển FACTS quan trọng nhất. Nó tương tựnhư STATCOM, nhưng khác ở chỗ là điện áp đầu ra AC nối tiếp với đường dây. Nócó thể dựa trên bộ chuyển đổi nguồn điện áp hoặc bộ chuyển đổi điện nguồn dòng.Thông thường thì điện áp bù nối tiếp đưa thêm là khá nhỏ so với điện áp đường dây.Với cách điện phù hợp giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp, các thiết bịchuyển đổi được đặt ở điện thế mặt đất trừ khi các thiết bị này được đặt trên mặtphẳng được cách điện với đất. Tỷ số máy biến áp được biến đổi sao cho thiết kế bộchuyển đồi điện kinh tế nhất. Vì không có nguồn điện thêm ở ngoài, SSSC chỉ có bùmột lượng điện áp nhanh pha hơn hoặc chậm pha hơn so với dòng điện một góc là900. Cuộn sơ cấp của biến áp và do đó cả cuộn thứ cấp cũng như bộ chuyển đổi phảimang được dòng điện trên đường dây khi đầy tải, kể cả dòng làm việc sự cố.1.2.2.3. Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp - song songa. UPFC (Unified Power Flow Controller): là sự kết hợp của STATCOM vàSSSC thông qua nguồn liên kết một chiều, cho phép dòng công suất tác dụng chảytheo cả hai hướng giữa đầu ra nối tiếp của SSSC và đầu ra song song củaSTATCOM, và được điều khiển để cung bù công suất phản kháng và công suất tácdụng một cách đồng thời mà không cần nguồn điện bên ngoài.Cấu tạo của UPFC:Hình 1.10: Cấu tạo chung của UPFCNguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B19Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà NộiNhư vậy UPFC bao gồm thiết bị bù dọc làm thay đổi góc pha SSSC và thiết bịbù ngang STATCOM. Mỗi bộ chuyển đổi gồm các van đóng mở GTO và MBA trunggian, mỗi bộ chuyển đổi có thể ngừng hoạt động vì bất cứ nguyên nhân nào, bộchuyển dồi còn lại có thể vận hành điều khiển một cách độc lập.Các chức năng của UPFC:- Điều khiển trào lưu công suất tại nút bù.- Tăng cường ổn định tĩnh và ổn định động của HTĐ.- Giảm dao động công suất khi xảy ra sự cố trong HTĐ.- Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển khi đã loạitrừ được sự cố.b. TCPST (Thyristor-Controlled Phase Shifting Transformer): là một biến ápdịch pha được điều chỉnh bằng các thyristor để thay đổi pha một cách nhanh chóng.Hình 1.11: Cấu tạo chung của TCPSTNói chung, dịch pha đạt được bằng cách thêm vectơ điện áp vuông pha góc nốitiếp với pha. Vectơ này lấy từ 2 pha còn lại thông qua biến áp mắc ngang. Điệp áp nốitiếp vuông pha được tạo ra có thể thay đổi bằng rất nhiều loại cấu trúc điện tử côngsuất. Bộ điều khiển này còn được gọi là TCPAR (Thyristor-Controlled Phase AngleRegulator).Nguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B20Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà NộiChức năng chính của TCPST:- Điều chỉnh góc lệch pha của điện áp pha của đường dây.- Điều chỉnh trào lưu công suất.1.2.3. Các ứng dụng và hiệu quả của các thiết bị FACTSMỗi loại thiết bị FACTS có chức năng và hiệu quả khác nhau, một số lợi íchcơ bản của nó là:- Điều khiển trào lưu công suất theo yêu cầu.- Nâng cao khả năng tải của đường dây tới khả năng chịu nhiệt của nó. Chú ýrằng khả năng chịu nhiệt của đường dây thay đổi trong khoảng rộng tùy thuộc vàođiều kiện môi trường và lịch sử mang tải.- Nâng cao độ an toàn của hệ thống nhờ việc tăng giới hạn ổn định quá độ, hạnchế dòng ngắn mạch và quá tải, giảm bớt số lần mất điện và cản dao động điện cơ củahệ thống điện và thiết bị điện.- Tạo ra độ an toàn cho các đường dây kết nối giữa các vùng miền bởi vậygiảm được yêu cầu phát điện ngược cho cả 2 phía.- Tạo ra khả năng linh hoạt hơn trong việc đặt thêm các nhà máy mới.- Giảm dòng công suất phản kháng, bởi vậy cho phép các đường dây mang nhiềucông suất tác dụng hơn.- Tăng khả năng sử dụng của các nhà máy với chi phí thấp nhất.Trong thực tế, mỗi loại thiết bị FACTS sẽ có một hoặc hai chức năng chính đãnêu ở trên.Tùy theo yêu cầu trong từng hệ thống điện cụ thể như: yêu cầu điều chỉnhđiện áp, trào lưu công suất, nâng cao ổn định hay giảm dao động công suất trênđường dây...tùy vào chế độ vận hành mà ta lựa chọn các thiết bị một cách hợp lý.Sau đây là bảng tổng kết so sánh các chức năng của một số thiết bị FACTS:Nguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B21Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtTrường Đại học Bách Khoa Hà NộiBảng 1.1: So sánh hiệu quả của một số thiết bị FACTS.Thiết bịĐiều khiểnĐiều khiểnỔn địnhỔn địnhChống daoFACTStrào lưuđiện ápquá độđộngđộng côngcông suấtsuấtSVCXxxxxxxxSTATCOMXxxxxxxxxTCSCxxxxxxxxxxxUPFCxxxxxxxxxxxxTCPARxxxxxxxxxxGhi chú: x - bình thường, xx - tốt, xxx - rất tốt.1.2.4. Khả năng ứng dụng các thiết bị FACTSĐặc điểm của HTĐ hiện nay và trong tương lai là xu hướng hợp nhất cácHTĐ nhỏ thành các HTĐ hợp nhất bằng các đường dây siêu cao áp, sự phát triểncủa HTĐ không chỉ là sự hợp nhất giữa các hệ thống nhỏ trong một quốc gia màcòn yêu cầu sự liên kết HTĐ giữa các quốc gia khác nhau. Đây là xu hướng pháttriển tất yếu của các HTĐ hiện đại nhằm nâng cao tính kinh tế - kỹ thuật trong sảnxuất, linh hoạt trong các chế độ vận hành. Việc hợp nhất các HTĐ còn cho phép dễdàng trao đổi năng lượng thương mại giữa các khu vực, quốc gia thành viên gópphần thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Việc hợp nhất HTĐ là cơ sở hình thành thịtrường điện, một xu hướng phát triển của HTĐ hiện đại.Các đường dây dài điện áp cao thường được bù thông số với mục đích chủyếu là nâng cao khả năng tải và san bằng điện áp phân bố dọc đường dây. Một cáchgián tiếp, giới hạn ổn định động cũng tăng do nâng cao thêm được đường cong côngsuất điện từ. Quá trình quá độ của hệ thống xảy ra khi có kích động là rất phức tạp,việc đặt dung lượng bù cố định trong trường hợp này sẽ có hiệu quả không caonhưng nếu đặt các thiết bị bù có điều khiển thì ổn định của hệ thống sẽ được cảithiện đáng kể.Như vậy, với sự phát triển và xu hướng hình thành HTĐ hợp nhất đã tạo ramột HTĐ lớn và ngày càng phức tạp với chiều dài đường dây siêu cao áp liên kếtlưới điện giữa các khu vực ngày càng nhiều, vấn đề nghiên cứu và ứng dụng cáccông nghệ, thiết bị điều khiển vào HTĐ ngày càng trở nên cần thiết. Việc nghiênNguyễn Văn Thắng - Khóa 2011B22

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Phân tích, mô phỏng hiệu quả sử dụng của hệ thống thiết bị bù SVC tại trạm biến áp 220kv thái nguyên
  • 82
  • 998
  • 5
• Tài liệu Hoàn thuế GTGT đối với đối với HH thực XK chưa được phía nước ngoài thanh toán qua ngân hàng theo hợp đồng xuất khẩu và trường hợp giải quyết các trường hợp hoàn thuế khác pptx
  • 4
  • 307
  • 0
• Tài liệu Hoàn thuế GTGT đối với dự án ODA (trường hợp hoàn trước kiểm tra sau) docx
  • 5
  • 236
  • 0

Tải bản đầy đủ (.pdf) (82 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.83 MB) - Phân tích, mô phỏng hiệu quả sử dụng của hệ thống thiết bị bù SVC tại trạm biến áp 220kv thái nguyên -82 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×