Truyền tải điện HVDC | Các thành phần hệ thống HVDC Mạng lưới hệ thống điện phân thành ba phần: Sản xuất, truyền tải phân phối điện Hệ thống truyền tải điện sử dụng để kết nối hệ thống sản xuất với tải Điện áp cao sử dụng để truyền tải điện để giảm tổn thất truyền tải Theo loại công suất truyền, đường truyền phân thành hai loại Đường truyền HVAC Đường truyền HVDC Truyền tải điện HVDC HVAC Nguồn tạo dạng nguồn AC hầu hết tải thiết kế để hoạt động nguồn AC Do đó, hệ thống truyền dẫn thông thường, lượng truyền qua đường truyền HVAC Nhưng có số nhược điểm Để khắc phục nhược điểm công nghệ điện tử công suất, đường truyền HVDC biết đến thử nghiệm Tóm Tắt Nội Dung HVDC gì? Hệ thống truyền tải điện HVDC hoạt động nào? Các thành phần đường truyền tải điện HVDC o 3.1 Máy biến áp chuyển đổi o 3.2 Bộ chuyển đổi o 3.3 Bộ lọc o 3.4 Cuộn san dòng o 3.5 Điện cực tiếp địa điện cực đường dây o 3.6 Dây truyền cáp DC o 3.7 Nguồn lượng phản ứng o 3.8 Thiết bị đóng cắt AC Các loại đường truyền tải điện HVDC Ưu điểm đường truyền tải điện HVDC Nhược điểm đường truyền tải điện HVDC HVDC gì? HVDC từ viết tắt truyền tải điện cao áp chiều đơn giản điện cao áp DC Nó cịn gọi đường điện cao tốc dòng điện siêu cao áp HVDC cách hiệu để truyền lượng lớn lượng điện sử dụng DC (dòng điện chiều) qua khoảng cách xa đường dây không, cáp ngầm đất cáp ngầm biển Truyền tải điện HVDC Hệ thống truyền tải điện HVDC sử dụng để kết nối mạng hệ thống điện riêng biệt có đặc tính tần số khác khơng truyền AC Có số lợi HVDC so với HVAC, lý ưa thích so với hệ thống HVAC điển hình Chúng ta tìm hiểu tiếp để xem hệ thống truyền tải điện HVDC hoạt động nhé? Theo thông tin Wiki: Đường dây truyền tải điện HVDC dài giới 2385km Madeira, Brazil Gần Trung Quốc, công suất 12GW truyền mức 11kV DC khoảng cách 3300km Hệ thống truyền tải điện HVDC hoạt động nào? Khi tạo trạm biến áp, nguồn AC tạo chuyển đổi thành DC cách sử dụng chỉnh lưu Trong trạm biến áp HVDC chỉnh lưu biến áp biến tần đặt hai đầu đường dây Thiết bị chỉnh lưu thay đổi AC thành DC, biến tần chuyển đổi DC thành AC Điện áp DC chảy đường dây không lần DC chuyển đổi thành AC cách sử dụng biến tần, đặt trạm biến áp Công suất giữ nguyên đầu phát nhận đường dây Nguồn DC truyền qua khoảng cách xa làm giảm tổn thất cải thiện hiệu Hoạt động hệ thống HVDC Một hệ thống có nhiều hai trạm chuyển đổi đường truyền gọi hai hệ thống truyền tải điện DC điểm-điểm Tương tự, trạm biến áp có nhiều hai trạm chuyển đổi đường dây DC nối liền nhau, gọi trạm truyền tải điện DC đa chiều Các thành phần đường truyền tải điện HVDC Hình cho thấy sơ đồ đường đơn đường truyền tải điện HVDC Chúng ta thảo luận chức thành phần Các thành phần sử dụng cho hệ thống bao gồm: Máy biến áp chuyển đổi Bộ chuyển đổi Bộ lọc Cuộn san dòng Điện cực tiếp địa điện cực đường dây Đường truyền cáp DC Nguồn lượng phản ứng Thiết bị đóng cắt AC Máy biến áp chuyển đổi Máy biến áp chuyển đổi khác với máy biến áp thông thường sử dụng đường truyền HVAC Bởi máy biến áp kết nối với thiết bị điện tử công suất thiết kế để chịu điện áp DC sóng hài Máy biến áp chuyển đổi Trong máy biến áp chuyển đổi, hàm lượng sóng hài thường cao máy biến áp thơng thường Do đó, gây thơng lượng rị rỉ nhiều tạo thành điểm nóng cục cuộn dây Vì vậy, máy biến áp yêu cầu bố trí làm mát thêm để tránh ảnh hưởng điểm nóng Máy tăng áp sử dụng để tăng mức điện áp đầu phát máy hạ áp sử dụng để giảm mức điện áp đầu nhận đường dây Có cấu hình khác tùy theo ứng dụng, tức hai đơn vị ba pha ba đơn vị pha sử dụng Bộ chuyển đổi Năng lượng điện tạo sử dụng dạng điện xoay chiều Do đó, chuyển đổi sử dụng hai đầu đường truyền Bộ chỉnh lưu sử dụng để chuyển đổi AC thành DC truyền Và biến tần sử dụng để chuyển đổi DC thành AC đầu nhận đường truyền Kích thước chuyển đổi lớn nói chung, đặt tịa nhà riêng biệt gọi hội trường van (Hội trường van tòa nhà chứa van biến tần tĩnh nhà máy truyền tải điện cao áp DC) Trong hệ thống HVDC, thyristor sử dụng công tắc điện tử công suất chuyển đổi Những chuyển đổi gọi chuyển đổi dòng chuyển mạch Trong chuyển đổi cực thyristor, van thyristor nhóm lại theo cặp Mỗi chuyển đổi bao gồm sáu mười hai van Nó địi hỏi điện áp từ hệ thống AC để truyền Nhưng sau đó, chuyển đổi nguồn điện áp giới thiệu Loại chuyển đổi sử dụng IGBT (Transitor cổng lưỡng cực cách điện) thay cho thyristor Và chuyển đổi không cần điện áp xoay chiều để kết nối Bộ lọc Các chuyển đổi sử dụng công tắc điện tử công suất Các sóng hài tạo bật mở điện chuyển đổi hai đầu đường truyền Những sóng hài chuyển đến hệ thống AC Và điều dẫn đến nóng thiết bị Do đó, cần phải giảm loại bỏ sóng hài Các lọc sử dụng để giảm sóng hài Thành phần hệ thống truyền tải điện HVDC Các lọc sử dụng phía AC DC Bộ lọc sử dụng hệ thống AC gọi lọc AC lọc sử dụng hệ thống DC gọi lọc DC Nó bao gồm chuỗi kết hợp tụ điện cuộn cảm điều chỉnh để loại bỏ tần số hài dự kiến Bộ lọc AC cung cấp trở kháng thấp thành phần thụ động sử dụng Bộ lọc AC cung cấp công suất phản kháng cần thiết cho hoạt động chuyển đổi Các lọc DC có kích thước nhỏ tốn so với lọc AC Cường độ sóng hài biến đổi nguồn điện áp so với biến đổi chuyển mạch Cuộn san dòng Cuộn sang dòng kết nối nối tiếp với chuyển đổi phía DC Nó sử dụng để làm cho dịng gợn sóng tự giảm sóng hài hệ thống DC Cuộn san dịng sử dụng cho mục đích bảo vệ cách hạn chế dịng cố Nó kết nối dây nóng trung tính Cuộn san dịng HVDC Các cuộn sang dòng sử dụng để điều chỉnh dòng điện chiều Nếu thay đổi đột ngột xảy dòng điện chiều, tác động cho phép dịng điện chiều chảy giá trị cố định Do đó, làm giảm xung đột van chuyển đổi cách ngăn chặn thay đổi đột ngột Cuộn san dịng cuộn làm mát dầu có độ tự cảm cao Điện cực tiếp địa điện cực đường dây Điểm chuyển đổi mass thông qua điện cực tiếp địa hai phía đường truyền Các điện cực đặt khoảng cách xa (5 đến 20 km) từ trạm biến áp Và đường dây điện cực sử dụng để tạo kết nối với điện cực tiếp địa Để giảm ăn mòn điện, thảm đất sử dụng Dây truyền cáp DC Cáp truyền hệ thống HVDC Tuỳ theo loại hệ thống HVDC, mà số lượng dây dẫn chọn Nó sử dụng để truyền nguồn HVDC từ đầu phát đến đầu nhận Trong hệ thống DC, khơng có hiệu ứng bề mặt khơng có tần số Và so với hệ thống HVAC, kích thước dây dẫn nhỏ xét công suất Nguồn lượng phản ứng Công suất phản kháng cần thiết cho hoạt động chuyển đổi Cơng suất cung cấp thông qua giàn tụ điện, tụ điện đồng trạm phát phù hợp nằm gần chuyển đổi Trong trường hợp chuyển đổi chuyển mạch, công suất phản kháng cần thiết nằm khoảng 40-60% mức công suất Nhu cầu giảm máy biến áp chuyển đổi có đủ phạm vi thay đổi điểm nối dây tải Bộ lọc sóng hài cung cấp lượng công suất phản kháng Trong trường hợp chuyển đổi nguồn điện áp, tạo hấp thụ công suất phản kháng cơng suất thực Do đó, khơng địi hỏi nguồn lượng phản ứng bổ sung Thiết bị đóng cắt AC Trạm chuyển đổi bao gồm nhiều thiết bị bảo vệ khác ngắt mạch, công tắc nối đất, công tắc cách ly thiết bị chiếu sáng Bộ ngắt mạch sử dụng để bảo vệ chuyển đổi chống lại nhiệt Thiết bị chống sét sử dụng để bảo vệ trạm chuyển đổi khỏi cố sét hệ thống AC Nó bao gồm máy biến áp để đo lường mục đích kiểm sốt bảo vệ Các loại đường truyền tải điện HVDC Trạm truyền tải điện HVDC Tuỳ theo xếp đường cáp truyền tải điện HVDC Các đường truyền phân thành bốn loại, sau: Hệ thống đơn cực HVDC ưỡng cực Hệ thống đồng cực Hệ thống HVDC giáp lưng Ưu điểm đường truyền tải điện HVDC Lý chọn truyền tải điện HVDC thay AC cho dự án cụ thể thường nhiều phức tạp Có thể dựa số đặc điểm như: Chi phí đầu tư thấp Truyền tải đường dài tốt Giảm bù lỗ Cho phép kết nối mạng điện không đồng Khả kiểm sốt cao Hạn chế dịng điện ngắn mạch Mơi trường ảnh hưởng… Nói chung, lý khác để sử dụng HVDC rơi vào hai nhóm chính, HVDC cần thiết mong muốn theo quan điểm kỹ thuật (đó khả kiểm soát) HVDC dẫn đến tổng đầu tư thấp (bao gồm tổn thất thấp hơn) và; vượt trội môi trường Trong nhiều trường hợp, dự án chứng minh kết hợp lợi ích từ hai nhóm Các khía cạnh mơi trường ngày quan trọng Và HVDC có lợi tác động môi trường thấp AC Do đường truyền nhỏ nhiều cần khơng gian cho công suất Hệ thống truyền tải điện HVDC Một khác biệt quan trọng HVDC AC; khả kiểm sốt xác công suất hoạt động truyền đường dây HVDC Điều trái ngược với dòng AC, nơi dịng điện khơng thể kiểm sốt theo cách trực tiếp Khả điều khiển nguồn HVDC thường sử dụng để cải thiện điều kiện hoạt động mạng AC; nơi đặt trạm chuyển đổi Nhược điểm đường truyền tải điện HVDC Bên cạnh ưu điểm đường truyền tải điện HVDC, chúng cịn tồn mặt hạn chế; khuyết điểm cần khắc phục tương lai, chẳng hạn như: Bộ chuyển đổi lọc sử dụng hai đầu đường truyền Và chi phí thiết bị cao Chi phí ngắt mạch DC cao so với ngắt mạch AC Đó cơng nghệ phát triển Các máy biến áp sử dụng để thay đổi mức điện áp hệ thống AC Nhưng khó để thay đổi mức điện áp, đặc biệt trường hợp điện áp cao cho hệ thống DC Trong điều kiện bất thường, khó kiểm sốt chuyển đổi Và địi hỏi kiến thức cơng nghệ tiên tiến điện tử cơng suất Ngồi ra, có vấn đề với việc làm mát cơng tắc điện tử công suất sử dụng chuyển đổi Bộ chuyển đổi hoạt động tình trạng tải Vì vậy, hệ thống hoạt động điều kiện tải Các bạn thấy hệ thống truyền tải điện HVDC nào? Có phải tuyệt vời để thay hệ thống HVAC phải không nào? Bài viết nhằm cung cấp cho bạn thông tin công nghệ truyền tải điện ... truyền tải điện HVDC Ưu điểm đường truyền tải điện HVDC Nhược điểm đường truyền tải điện HVDC HVDC gì? HVDC từ viết tắt truyền tải điện cao áp chiều đơn giản điện cao áp DC Nó cịn gọi đường điện. .. vệ Các loại đường truyền tải điện HVDC Trạm truyền tải điện HVDC Tuỳ theo xếp đường cáp truyền tải điện HVDC Các đường truyền phân thành bốn loại, sau: Hệ thống đơn cực HVDC ưỡng cực Hệ... đường dây DC nối liền nhau, gọi trạm truyền tải điện DC đa chiều Các thành phần đường truyền tải điện HVDC Hình cho thấy sơ đồ đường đơn đường truyền tải điện HVDC Chúng ta thảo luận chức thành