Nghiên cứu hệ thống truyền tải điện năng một chiều áp dụng cho hệ thống truyền tải điện ở việt nam

TONG QUAN Hệ thống điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống năng lượng gồm các bộ phận chính: Nhà máy điện, mạng truyền tải điện và phụ tải điện.. Đây thường là trạm biến áp của các

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

KHOA: ĐIỆN ~ ĐIỆN TỬ

NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

VŨ ĐỖ PHÚC LỘC MSSV: 103103058

NGHIEN CUU HE THONG TRUYEN TAI DIEN CAO AP MOT CHIEU — UNG DUNG VAO MANG

DIEN VIET NAM

CHUYEN NGANH: DIEN CONG NGHIEP

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn: Lê Đình sánh (i

PAHO KY THUAT CONC 3

BỘ GIAO DUC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG DAIHQC_ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN-ĐIỆNTỬ xe oO@> -~-

OE

NHIEM VU LUAN AN TOT NGHIEP

Chú ý : SV phải đóng bán nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

Họ và tên SV : Ni Han Do ¬ Phuc pases L bc SH sướy MSSV: A05 12455 ¬

Nadine: THER COME ok qe " tLưp: 0 00L

1 Đầu để luận án tốt nghiệp :

ON ghia dtd Abin HDC Aling nctoang tae " đệ

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án 23/64 /2004

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ ¿3/187 ‘2009

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

Ngày oH thang 04 nim 200.9 (Ký và ghỉ rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô đã và đang

công tác tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP Hồ Chí Minh Đặc biệt là các

thầy cô công tác trong khoa Điện — Điện Tử đã tận tình truyền đạt nhiều kiến thức cho

em trong suất những năm học tập tại trường

Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Lê Đình Lương đã tận tâm chỉ bảo, phát hiện nhiều sai, thiếu sót và hướng dẫn đóng góp trong quá trình thực hiện hoàn tất

luận văn

Vì kinh nghiệm thực tiễn còn thiếu, thời gian thực hiện đề tài ngắn, kiến thức của bản thân em còn nhiều hạn chế nên những gì em trình bày trong luận văn còn nhiều thiếu sót rất mong quý thầy cô hướng dẫn thêm cho em để rút ra được những kinh nghiệm nhằm hoàn thiện hơn bản luận văn tốt nghiệp này

Kính chúc quý thầy cô sức khỏe để đạt nhiều thành quả trong công việc đảo tạo và nghiên cứu

Một lân nữa em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, tháng Ø7 năm 2009

Vũ Đô Phúc Lộc

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

«NÓ 9Ó 9 90066 6.600 0 0004:5060 6 400.46 0.0 4900 0 0 0910 6 406-616 0.406 9 6 6 08 0 0.4 610060 4 0 406 6 0 6-6 0 006 9 0.6 6 5.9.6.6 4 6.6 9 b 0 4Á ĐÁ 6 0 0 0 6 0 0 0/60 0 300p 0 0606 6ø V9 9n P0 500060 5 6006 4.0 0 6.0 46 906.0 6-0 00/66 6 9 0.6.6 i06 69 9.0.6 6 0-0 8.0/46 0 4 0:0 0.4 6 9.6 0 9.00 6: 664 9.02 0 0 4 6 6 0 64 6:0 6 DĐ 0 48 000 009 3 002666666

sợ 99 99066006 6.6/09 0 0609.009 6.6 909 6: 9Ó 9 6 6 8 9.4 8.4946.606 6 40 6.66 8 6.0 0 6 6 9 0.4 4 0-0-6 406 2 406 6 0 9:0 9 9 4 6 6 0 4 6 2 6 0606 6 0 606 0/00 6P 4 6 9 0 00 g0 0 0 00 006

bố ẻ OS HOSE EE EEE DeESeseeeereetteetrosesios TOME COCR Cem eee eee eee eee ete eee eee En 0:00 07-4 6 0.6 8 9-9-6069 0 6 4-6 6 2 0 8 0 8 6 496 0 0 0 0 6 0 0 8 46 00606 6-6 60-6 G20 0 6 5 0 6 6 0 006 0g 0606066

0 9U ĐÓ 9 6 9Ó 906 006066 906.09 800060 090006 69.9 406.0910.400 6:86 69.6.4696 6.6.0.4 6.4 0 4 Bo 6 6 ES ODED ESSN Oe DOO 08.0 0.6 00 6 66 0 6.0.6 6P 99 066.9 03 060 006p

POOP EP eee eee Ewe 690006966 5949 004920 6 8906060090400 0 490066 6 00-0 4960 60B 2 0 4 0 0 0 0 DĐ C6 0 0 0 0 49 0000 B2 0600060 600000000064 09909 0298090009 s2se

TP HCM, ngày tháng 07 năm 2009 GIÁO VIÊN HƯỚNG DAN

ÁN ĐÓ ĐÓ 6 ĐÓ 9 000 60 606000 P6 0 2.00000000040000 0 0 00600090 6 000 600 40000 090000 000600000900 0090 9040009009994 0906060 6045060400969096 se

TP HCM, ngày tháng 07 năm 2009

GIÁO VIÊN DUYỆT

MỤC LỤC

ĐÈ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THONG TRUYEN TAI CAO AP MOT

CHIEU- AP DUNG VAO HE THONG BIEN Ở VIỆT NAM

PHAN 1: NGHIEN CUU HE THONG HVDC

CHUONG 1: TONG QUAN VE TRUYEN TAI DIEN

1.1 TONG QUAN 1.2 BAT VAN DE CHUONG 2: TONG QUAN VE TRUYEN TAI DIEN CAO AP MOT

CHIEU

2.1 SƠ LƯỢC VE HVDC 2.2 LICH SU PHAT TRIEN CUA HVDC 2.3 SO SÁNH THUẬN LỢI KHÓ KHĂN GIỮA HVDC & HVAC

2.4 CÁC CONG TRINH TIEU BIEU TREN THE GIGI

CHUONG 3: MO HINH TRUYEN TAI HVDC LIEN KET V6I HVAC

3.1 CAC THANH PHAN CHINH CUA HE THONG HVDC 3.1.1 TRAM TRYEN TAI

3.1.2 PHƯƠNG TIEN TRUYEN TAI 3.1.3 DIEN CUC

3.2 QUAN HE GIU'A HAI DAI LUONG DC & AC CHUONG 4: NGUYEN LY CAU TAO & NGUYEN LY DIEU KHIEN

CUA BO CHUYEN DOI TRONG HE THONG HVDC 4.1 NGUYEN LY CAU TAO CUA BO CHUYEN DOI 4.1.1 BO CHINH LUU

- BOCHINH LUU CAU 6 XUNG

- BOCHINH LUU CAU 12 XUNG 4.1.2 BO NGHICH LUU

4.2 NGHUYEN LY DIEU KHIEN BO BIEN DOI 4.2.1 CO SG LUA CHON DAC TINH DIEU KHIEN 4.2.2 CAC DAC TINH DIEU KHIEN

CHƯƠNG 5: UNG DUNG HVDC TRONG VIEC NANG CAO KHA

NANG TRUYEN TAI VA ON ĐỊNH HỆ THÓNG ĐIỆN

VIET NAM

5.1 TOM TAT 5.2 GIGI THIEU 5.3 MANG DIEN VIET NAM 5.4 UNG DUNG HVDC CHO HE THONG DIEN VIET NAM

1.1 TONG QUAN

Hệ thống điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống năng lượng gồm các bộ

phận chính: Nhà máy điện, mạng truyền tải điện và phụ tải điện Mỗi bộ phận nói trên

đều có vai trò rất quan trong trong bất kỳ hệ thống điện nào Chúng có mỗi quan hệ

mật thiết với nhau trong hệ thống điện và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tinh én

định của hệ thống điện

Nhà máy điện có nhiệm vụ biến đối các dạng năng lượng khác (nhiệt năng, thuỷ

năng, cơ năng) thành điện năng

Mạng điện (đường dây dẫn, trạm biến áp) có nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ Tại nơi tiêu thụ điện năng sẽ được biến đổi

thành các dạng năng lượng khác như (nhiệt năng, quang năng, cơ năng ) tuy theo yêu

cầu sử dụng

a-Nhà Máy Điện

Là bộ phận duy nhất có nhiệm vụ sản xuất điện năng trong hệ thống điện Phụ

thuộc vào dạng năng lượng để biến đổi thành điện năng mà người ta chia ra làm các

nhà máy điện khác nhau

Nhà máy nhiệt tuabin ngưng hơi

Trong nhà máy nhiệt điện, nhiệt năng biến thành điện năng, nhiên liệu có thể ở

thé rắn, thể khí, thể lỏng như: Biogas, than đá, dầu DO

Nhà máy nhiệt điện tuabin khi

Nhiên liệu được sử dụng là khí đốt hoặc đầu mỏ được đốt trong lò, không khí giãn nở có áp lực lớn truyền vào tuabin khí làm quay rotor máy phát điện không qua

môi chất trung gian nước và hơi nước và phát ra điện năng

Nhà máy từ thuỷ động

Dựa trên nguyên lý dòng điện là dòng chuyển động của những điện tử, cho nên

có thể từ nhiệt năng tạo ra vùng có nhiệt độ cao có khả năng sinh ra vùng có nhiệt điện

tử trong môi trường có từ trường đủ mạnh, dưới tác dụng của từ trường, các điện tử này

sẽ chuyến động và tạo nên dòng điện

Nhà máy điện nguyên tử

Nhà máy điện nguyên tử cũng là nhà máy nhiệt điện nghĩa là biến nhiệt năng

thành điện năng nhưng nhiệt năng thu được không phải do đốt nhiên liệu nhưng do

phản ứng hạt nhân tạo ra Quá trình này được thực hiện trong lò phản ứng hạt nhân

Nguyên liệu hiện nay dùng là Uranium235 hay Plutanium239 được tạo ra từ Uranium238

Nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời

Ở đây năng lượng mặt trời được thâu nhận qua hệ thống thấu kính hội tụ tập

trung về lò để biến nước thành hơi nước cung cấp cho nhà máy nhiệt điện

Nhà máy địa nhiệt

Nhà máy địa nhiệt cũng là nhà máy nhiệt điện, sử dụng năng lượng có sẵn trong

lòng đất Trên mặt đất có những địa điểm ở độ sâu không lớn lắm có thể thu nhận được nguồn nhiệt năng đủ lớn đề sây dựng nhà máy điện

Trang 2

Chương I: Tổng quan về truyền tải điện

Nhà máy thuy điện

Nhà máy thuỷ điện là nhà máy biến đổi thuỷ năng thành điện năng Trong đó thuỷ năng được hướng vào làm quay tuabin thuỷ lực dé lam quay rotor máy phát điện

Thuý năng biến thành cơ năn ø, cơ năng biến thành điện năng

Nhà máy điện sử dụng năng lượng gió

Có thể sử dụng năng lượng gió điều khiển làm quay hệ thống cánh quạt và quay

rotor của máy phát điện tạo nên điện năng

b- Trạm biến áp

+ Trạm biến áp là một công trình thu nhận điện năng có điện áp sơ cấp U¡ Để

phân phối cho các phụ tải có điện áp khác gọi là điện áp thứ cấp U¿

Phụ thuộc mục đích có thể phân loại trạm biến áp theo nhiều cách khác nhau Theo điện áp chia trạm biến áp thành hai loại trạm biến áp tăng áp và trạm biến

áp giảm áp

-Trạm biến áp tăng: là trạm biến áp có điện áp thứ cấp cao hơn điện áp phía sơ

cấp Đây thường là trạm biến áp của các nhà máy điện tập trung điện năng của các máy

phát điện để phát về hệ thống điện và phụ tải ở xa

- Trạm biến áp giảm áp: là trạm biến áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp Đây thường là những trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống điện

dé phân phối cho phụ tải

Theo chức năng chia thành hai loại trạm biến áp trung gian và trạm biến ap phân

phối

-Tram biến áp trung gian, hay còn gọi là trạm biến áp khu vực thường có điện

áp sơ cấp lớn (500, 220, 110) kV để liên lạc với các phụ tải có điện áp khác nhau (220,

110, 22, 15) kV của các trạm biến áp phân phối.

Chương 1: Tổng quan về truyền tải điện SSS

eS

-Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là các trạm biến áp địa phương có nhiệm

vụ phân phối trực tiếp cho các hộ sử dụng điện của xí nghiệp, khu dân cư, trường học

thường có điện áp thứ cấp nhỏ (10, 6, 0.4)kV

Tại các trạm biến áp có các thiết bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ rơle và đo

lường gọi là thiết bị phân phối điện

-Trong hệ thống điện còn có các trạm chỉ làm nhiệm vụ phân phối điện năng

không có biến đổi điện áp gọi là trạm phân phối

Trong đó: _ S- công suất biểu kiến, đơn vị đo lường là: VA, kVA, MVA

Q- Công suất phản kháng, đơn vị đo lường là: VAr, kVAr, MVAr

Điện năng A: Là công suất tiêu thụ trong thời gian T

A=) P,T;

Don vi do long la Wh, kWh, MWh

+ Phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu phụ tải có thé phân loại theo tính chat:

-Phụ tải động lực: cung cấp cho các động cơ điện

- Phụ tải chiếu sáng

+ Phân loại theo khu vực sử dụng:

-Phụ tải công nghiệp: cung cấp cho khu công nghiệp

Chương 1: Tổng quan về truyền tải điện

-=——-

-Phụ tải nông nghiệp: cung cấp cho khu vực nông nghiệp

- Phụ tải sinh hoạt: cung cấp cho vùng dân cư

+ Phân loại theo mức độ quan trọng:

-Phụ tải loại 1: khi mắt điện ảnh hưởng đến tính mạng con người, thiệt hại lớn

đến nền kinh tế quốc dan hoặc ảnh hưởng lớn đến chính trị

-Phụ tải loại 2: khi mất điện có ảnh hưởng đến nền kinh tế, sản xuất nhưng

không nghiêm trọng như loại 1

- Phụ tải loại 3: về nguyên tắc có thể cắt điện trong thời gian ngắn không ảnh hưởng nhiều đến các hộ tiêu thụ

d- Các phần dẫn điện:

Các phần dẫn điện là bộ phận có dòng chạy qua nối giữa nguồn với tải, cũng

như giữa các khí cụ điện với nhau Căn cứ vào cấu trúc phân dẫn điện được chia thành:

-Dây dẫn: Là dây mềm, tiết diện tròn có thể dung một hay nhiều sợi phụ thuộc vào đòng điện, dùng sứ treo để cách điện với các phần nối đất

- Thanh dẫn: là thanh cứng hình chữ nhật, hình tròn rỗng, hình máng

Có thể dùng một hay hai thanh ghép chặt nhau phụ thuộc dòng điện, để cách điện với đất dùng sứ đỡ

- _ Cáp điện lực: Là dây dẫn mềm được bọc cách điện theo điện áp

định mức Khi lắp đặt có thể chon dưới đất hay đặt trong rãnh không cần cách điện

-_ Nguyên liệu dây dẫn điện chủ yếu: đồng, nhôm Còn thép chỉ dùng

khi dòng nhỏ Vì đồng có tính dẫn điện tốt, ít chịu ảnh hưởng của môi trường xung

quanh, sức bền cơ tốt nhưng giá thành cao Và là nguyên liệu chiến lược Nhôm có ưu

điểm nhẹ, giá thành rẻ Nhưng có khuyết điểm là dẫn điện kém chịu nhiều tác động

của môi trường đặc biệt là sương muối, axit Có sức bền cơ kém

BE .==—_ _ _ `

Trang 5

Chương 1: Tổng quan về truyền tải điện

-=—=——_ễễễ=

1.2 ĐẶT VẤN ĐÈ

a-Sơ lược về hệ thống điện ở Việt Nam trong những năm gần đây:

tHiện nay, hệ thống truyền tải Việt Nam bao gồm ba cấp điện áp: 500kV,

220kV và 110kV

Lưới điện 500kV, 220kV và một số lưới điện 110kV quan trọng do bốn Công ty

Truyền tải điện 1, 2, 3 và 4 quản lý và vận hành Hầu hết lưới điện 110kV đo các Công

ty Điện lực tự quản lý trên địa bàn của mình Khối lượng lưới điện truyền tải phân theo

từng cấp

Trong năm 2004-2005, trục xương sống 500kV liên kết lưới điện miền Bắc,

Trung Nam được nâng cấp và bổ sung mạch 500kV Bắc Nam thứ hai từ Phú Lâm ra

Thường Tín, là tiền đẻ vô cùng quan trọng dé vận hành kinh tế và tối ưu hoá hệ thống

điện Việt Nam

+ Định hướng phát triển lưới điện truyền tải của EVN trong giai đoạn 2005-

2015 là xây dựng lưới điện truyền tải mạnh có khả năng truyền tải một lượng công suất

lớn từ các nhà máy điện và các trung tâm điện lực lớn đến các trung tâm phụ tải lớn

Với việc áp dụng các tiêu chuẩn và công nghệ truyền tải điện tiên tiến, lưới điện truyền

tải phải đảm bảo cung cấp điện đầy đủ, an toàn và tin cậy cho các trung tâm công

nghiệp và đô thị lớn trong cả ba miền, từng bước kết nối hệ thống truyền tải điện Việt

Nam với các nước trong khu vực

+Kế hoạch phát triển hệ thống truyền tải trong giai đoạn 2005-2015:

Chương 1: Tổng quan về truyền tải điện

-=———=——=

Duong day 110 kV km 2.202 2.546

b-Những nét cơ bản về vấn đề vận hành hệ thống điện ở Việt Nam:

Trung tâm Điều dd HTD quéc gia được thành lập nhằm mục tiêu điều hành vận

hành hệ thống điện Việt Nam an toàn, liên tục và kinh tế Trung tâm Điều độ HTĐ

quốc gia có trách nhiệm điều khiển và thao tác các nhà máy điện, lưới điện 500kV;

kiểm tra và giám sát các trạm biến áp đầu cực của các nhà máy điện, các trạm 220kV

và các đường dây 110kV nối nhà máy điện với hệ thống Ngoài ra, Trung tâm Điều độ

HTD quốc gia có nhiệm vụ thực hiện việc chào giá cạnh tranh các nhà máy điện đề tiến

tới vận hành hoạt động của Thị trường điện

Trung tâm Điều độ HTĐ miền điều hành lưới điện 220kV và 110kV ở ba khu

vực Bắc, Trung và Nam Điều độ lưới điện phân phối điều hành vận hành lưới điện

phân phối các tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương

Nhu cầu mới về lứơi điện truyền tải:

Mục đích chủ yếu của việc cơ cấu lại ngành điện là đem lại cho khách hàng khả

năng lựa chọn rộng rãi hơn các nhà cung cấp điện trong khi vẫn duy trì độ tin cay

truyền tải điện Khi cơ cấu lại ngành điện, người ta vẫn hình dung rằng lưới truyền tải

điện đương nhiên là phải linh hoạt, tin cậy, và rộng mở đối với mọi trao đổi, bất kể các

đơn vị cung cấp và các hộ tiêu thụ điện nằm ở đâu

c- Những hạn chế còn tồn tại trong hệ thống truyền tải ở Việt Nam:

Lưới truyền tải hiện có cũng như cơ sở hạ tầng quản lý lưới truyền tải hiện nay

đều chưa thể hỗ trợ một cách đầy đủ những trao đối đa dạng và rộng mở

Những giao dịch rất đáng thực hiện xét theo quan điểm thị trường có thể khác

xa so với những giao dịch mà lưới điện truyền tải đã được thiết kế để thực hiện, và có

thể ảnh hưởng tới giới hạn vận hành an toàn Những rủi ro mà chúng gây ra có thể

EEE

Trang 7

Chương I: Tổng quan về truyền tải điện

không được nhận ra kịp thời để ngăn ngừa sự cố khẩn cấp của hệ thống, và khi xảy ra

sự cố, có thể đó lại là những loại sự cố ngoài dự kiến, khó xử lý nếu không sa thải phụ

tải khách hàng

Hệ thống truyền tải được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu ban đầu của các công

ty điện lực được tổ chức theo ngành dọc, đó là đưa điện năng từ cơ sở phát điện của

công ty điện lực địa phương tới khách hàng của công ty Việc kết nối các công ty điện

lực ban đầu là nhằm giảm chỉ phí vận hành, và tăng độ tin cậy Nghĩa là nếu bất ngờ bị

mat một nguồn điện, công ty điện lực có thể tạm thời dựa vào công ty điện lực hàng

xóm, nhờ đó giảm chỉ phí liên quan đến việc duy trì đủ nguồn điện dự phòng sẵn sàng

hoạt động Lưới điện không được thiết kế để truyền tải một lượng lớn điện năng đi xa

Thiếu hụt thông tin trong quản lý lưới điện

Khi lưới điện được vận hành tới gần giới hạn an toàn, thì việc biết chính xác

những giới hạn này là tới đâu và biên vận hành của hệ thống còn lại bao nhiêu ngày

càng trở nên quan trọng hơn Các giới hạn và biên này phải được ước tính thông qua

mô hình trên máy tính và kết hợp với kinh nghiệm vận hành điều mà các mô hình khó

có thể hoặc nhiều khi không thể phản ảnh được

Một trong những vấn đề khó khăn chủ yếu nữa trong quản lý việc truyền tải điện

năng đi xa là hiệu ứng “đòng công suất quan” Dong céng suat quan tao ra do ban chat

không điều khiển được của hệ thống truyền tải Khi dòng điện truyền từ người bán tới

người mua, nó không đi theo bất kỳ một “tuyến theo hợp đồng” nào đã được định sẵn

Trên thực tế, đòng điện lan truyền (hoặc chạy quần) trong toàn bộ lưới điện

Van dé dong công suất quân là, khi có hàng trăm hay thậm chí hàng nghìn giao

dịch đồng thời trên hệ thống truyền tải, sẽ dẫn đến sự cản trở lẫn nhau và tạo ra tắc

nghẽn Giảm tắc nghẽn là nhiệm vụ khó khăn về mặt kỹ thuật, và những vấn đề rất

phức †ạp nảy sinh khi tuyến dẫn dài, di qua một số vùng mà trước đây người ta chưa

từng phải điều phối những dạng vận hành như vậy

Chương I1: Tổng quan về truyền tải điện

———————>—Ö—-.-.sẳ-ớớẳÏ“ïẳ“=“:“:Ÿ-aớởẳớớ

Các vấn đề này bao gồm (và không phải chỉ có vậy) việc thiếu các qui trình

hiệu quả, thiếu kinh nghiệm vận hành, mô hình máy tính, và nguồn dữ liệu tích hợp

Lượng dữ liệu, thông tin không lễ về trạng thái hệ thống, các giao dịch, sự kiện đang là

những khó khăn rất lớn gây ảnh hưởng đến hạ tầng kỹ thuật của công tác quản lý lưới

điện hiện tại

d- Các hướng giải quyết những tôn tại trên

Công nghệ truyền tai cao áp một chiều ( HVDC)

Để tăng công suất truyền tải của lưới điện truyền tải quốc gia cần phải ứng dụng

kết hợp phần cứng với công nghệ thông tin Về phần cứng, nhiều công nghệ có thể được phát triển, chỉnh sửa hoặc đơn giản chỉ cần lắp đặt trực tiếp để tăng cường khả năng truyền tải hiện nay Các phương pháp này bao gồm, từ việc tăng cường thụ động ( như xây dựng mới đường điện xoay chiều trên hành lang tuyến mới hoặc sử dụng tốt hơn hành lang tuyến đường dây xoay chiều hiện có nhờ cấu hình và vật liệu thiết bị cải

tiến) tới thiết bị siêu dẫn, thiết bị quy mô lớn nhằm đưa dòng điện trên lưới đi đúng

hướng Công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều (Hight-voltage Direct Current —

HVDC ) tỏ ra đặc biệt hấp dẫn đối với việc điều khiển dòng điện Khi được triển khai

và vận hành hiệu quả, công nghệ này có thể có giá trị lớn trong việc nâng cao công suất

lưới điện và giảm thiểu nhu cầu xây dựng các công trình truyền tải mới

Những thách thức và cơ hội trong điều khiển hệ thống lưới điện

Như đã lưu ý ở phần trên, hệ thống truyền tải điện xoay chiều hiện có không thể

trực tiếp điều khiển được; dòng điện lan tỏa ra toàn bộ lưới điện, tuỳ thuộc vào trở

kháng của thành phần trong hệ thống Ứng với một tập hợp đã cho các điện áp máy phát và phụ tải hệ thống, hướng công suất trong lưới được quyết định bởi các thông số

của lưới điện

Điều khiển các thông số lưới điện trong hệ thống điện xoay chiều thường hết sức hạn chế, vì vậy điều phối các máy phát là phương tiện cơ bản để điều chỉnh dong

Trang 9

Chương l1: Tổng quan về truyền tải điện

| ——Ặễ—ễ

điện nhằm sử dụng tốt nhất công suất lưới điện Khi việc điều phối các máy phát không

đạt hiệu quả, lựa chọn duy nhất đó là kiểm soát phụ tải bằng cách hạ điện áp hoặc

ngừng cung cấp điện Việc khống chế phụ tải là cần thiết ngay cả khi một số đường dây

không mang tải hết công suất

Giải pháp được ưa chọn sẽ là kiểm soát dòng công suất ở mức cao hơn so với

khả năng hiện nay, cho phép sử dụng hiệu quả hơn khả năng truyền tải Các thiết bị

truyền thống để kiểm soát dòng công suất bao gồm các tụ điện nối tiếp nhằm giảm trở

kháng đường dây, thiết bị dịch góc pha, và thiết bị bù cố định được đấu vào cuối đường

đây đề điều chỉnh điện áp

Tất cả các thiết bị loại này sử dụng các thiết bị đóng cắt cơ khí, giá thành tương

đối rẻ và đã qua kiểm chứng nhưng thao tác chậm và dễ bị mòn hỏng, điều nay co

nghĩa là không nên thao tác thường xuyên hoặc sử dụng cho nhiều chế độ: tóm lại, thiết

bị đóng cắt cơ khí không phải là thiết bị điều khiển thực sự linh hoạt Tuy nhiên, chúng

vẫn là những phương tiện cơ bản dùng để điều khiển theo cấp các đòng công suất lớn

Thiết bị truyền tải HVDC cho phép điều khiển ở mức cao hơn nhiều Nếu như

có đủ sự hỗ trợ của hệ thống điện xoay chiều xung quanh, thì có thể kiểm soát được

một cách chính xác và nhanh chóng dòng điện chạy trên đường dây HVDC bằng cách

đặt tín hiệu lên các bộ biến đổi, từ điện xoay chiều sang điện một chiều và sau đó trở

lại xoay chiều Trong các điều kiện đặc biệt, việc điều khiển HVDC cũng có thể dùng

để điều chỉnh điện áp xoay chiều tại một hoặc nhiều bộ biến đổi Khả năng linh hoạt

này có được là nhờ sử dụng thiết bị đóng cắt điện tử bán dẫn, thường là thyristor tức là

các thiết bị GTO,

Mặc dù việc điều khiển HVDC có thể ảnh hưởng tới dòng công suất nói chung, nhưng ít khi nó có thể khống chế được đầy đủ dòng điện trên các đường dây truyền tải

xoay chiều cụ thể Tuy nhiên, nếu được nâng cấp để sử dụng các bộ phận đóng cắt điện

tử thay vì cơ khí, các bộ điều khiển dòng công suất truyền thống có thể đạt được khả

GEEm—=—m==== BE _. 2:

Trang 10

năng khống chế này Việc nâng cấp này mở đường cho cả một lớp rộng lớn và ngày

càng đông đảo các công nghệ điều khiển mới, mang tên công nghệ FACTS Rất ít công

ty điện lực sẵn sàng vượt qua tình trạng ngõ cụt này khi mà chức năng quản lý, nơi mà

những công nghệ cao như FACTS là sự thích hợp đầu tiên, đang chuyển từ các công ty

điện lực sang một cơ sở hạ tầng mới dựa trên các Tổ chức Truyền tải điện Khu vực

(Regional Transmission Organization - RTO), các cơ sở Vận hành Hệ thống Độc lập

(Indepedent System Operator - ISO) và các pháp nhân khác

Trang 11

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

CHƯƠNG 2

TONG QUAN VE TRUYEN TAI

ĐIỆN CAO ÁP MOT CHIEU HVDC

2.1 So Luge V8 HVDC

Trong công cuôc đổi mới đất nước, thực hiện sự nghiệp “công nghiệp hóa, hiện

đại hóa” nhu cầu năng lượng là điều bức thiết Một quốc gia muốn phát triển thì ngành

năng lượng phải đi trước Trong đó nghành điện đóng vai trò chủ đạo

+ Để xây dựng ngành điện toàn diện và bền vững, cần có hệ thống phát điện đủ

lớn Hệ thống truyền tải tin cậy, Ổn định Xu thế ngành điện trên thế giới nói trung trong giai đoạn thế kỷ 21 tập trung vào những điểm sau:

-Xây dựng các nguồn phát từ nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió,

năng lượng mặt trời, năng lượng trái dất, năng lượng sinh khối

-Liên kết giữa các vùng, các quốc gia

-Thành lập thị trường điện

-Vẫn đề đặt ra là làm sao truyền tải một lượng điện công suất lớn, với độ tin cậy

và ôn định giữa các vùng, các quốc gia Hay từ nguồn phát tới các hệ thống điện hiện

hữu Đi một đoạn đường xa, giải pháp truyền tải một chiều được xem xét

-Vào những thập niên của thế kỷ 20, vấn đề truyền tải HVDC còn nhiều vướng mắc về kỹ thuật- công nghệ Nhưng sang đầu thế kỷ 21 cùng với kỹ thuật- công nghệ

hiện đại vấn đề này không còn là trở ngại lớn nữa Vấn để là làm sao quản lý, vận hành

i

nnnnneeOeononoCQoQ,oQ,QnD,De,

Trang 12

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

tối ưu hệ thống DC/AC song song Bài toán tối ưu hóa trong truyền tải song song

AC/DC được đặt ra

+Hé théng truyền tải điện một chiều cao áp (HVDC) có một số thuận lợi hơn

truyền tải điện xoay chiều trong một số trường hợp đặc biệt Câu hình của hệ thống

HVDC về nguyên lý được mô tả trong hình sau

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

2.2 Lịch Sử Phát Triển Của HVDC

Lịch sử phát triển ngành công nghiệp điện năng : Điện năng thương mại ban đầu

là điện một chiều do THOMAS ELVA EDISON khởi sướng Hệ thống truyền tải cũng

là hệ thống một chiều Tuy nhiên công suất của dòng một chiều ở điện áp thấp không

truyền được ở khoảng cách xa do vậy sinh ra hệ thống điện cao áp xoay chiều Nhưng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật các van cao áp một chiều ra đời thì truyền tải dòng một chiều áp cao thực hiện được Truyền tải HVDC ra đời

+ Một số điểm mốc quan trọng trong quá trình phát triển của HVDC

-Năm 1901 bộ chỉnh lưu hơi thủy ngân của HEWITT ra doi

-Thử nghiệm Thyratron ở Mỹ & van hồ quang thủy ngân ở châu âu trước năm

1940.

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

————

-Năm 1954 truyền tải HVDC Gotland, thương mại đầu tiên & Sweden

-Nam 1970 van bán dẫn ra đời

-Năm 1979 thiết bị điều khiển cho HVDC dựa trên máy tính nhỏ đầu tiên

- Nam 1984 truyền tải DC cao áp nhất giữa Italia-Brazin + 600 kV

-Năm 1984 bộ lọc DC tích cực giải quyết các vấn đề về lọc

-Năm 1998 bộ chuyển mạch bằng tụ đầu tiên là liên kết giữa Argentina-

Brazin

-Năm 1998 bộ chuyển tái nguồn áp đầu tiên cho truyền tải ở Gotland Sweden Thí hệ thứ 2 HUDE Light

Valve Thyristor IGET Valve Thể hệ thứ nhất

Valve Thyristor Thể hệ đầu niên

Tiến trình xử lý cơ bản của HVDC là chuyển dòng điện từ AC sang DC ở đầu

truyền và từ DC sang AC ở đầu nhận Có 3 cách chuyển đổi

Trang 15

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

-Bộ chuyên đổi chuyên mạch tự nhiên

Các hệ thống HVDC ngày nay không sử dụng kiểu chuyển mạch này nữa Mà

sử dụng Thyristor để sử dụng chuyển mạch Thyristor có thể chịu được dòng rất lớn khoảng 4 kA, và điện áp cao khoảng 10 kV Để tăng điện áp truyền tải lên hàng trăm

kV người ta thực hiện nối nối tiếp nhiều Thyristor làm nên một Thyristor Van

Thyristor van hoạt động ở tần số đưới 50-60 hZ Bằng việc thay đổi góc điều khiển có

thể thay đổi được diện áp ở cầu DC Đây là cách mà công suất truyền được nhanh

chóng và hiệu quả

- Bộ chuyển đổi mạch tụ: Capacitor Commutated Converter (CCC) khái niệm này được đặc trưng bởi các tụ chuyển mạch được chèn nối tiếp giữa máy biến áp và thyristor val Các tụ chuyển mạch cải thiện sự cố chuyển mạch của bộ chuyển đổi khi nỗi vào lưới yêu

- Bộ biến đổi chuyển mạch cưỡng bức: Forced Commutated Converters loại này cho một số thuận lợi như cho nối thụ động vào lưới ( không cần máy phát) Điều khiển độc lập thành phần thực p và ảo q của công suất, chất lượng điện năng Các van của

những bộ chuyên đổi này làm bằng những vật liệu không những có khả năng turn on

mà còn có khả năng tune off được Chúng được biết dưới cái tên là VSC Voltage Source Converter Hai loại bán dẫn thường được sử dụng trong các bộ VSC là: GTO gate turn off thyristor va IGBT insulater gate bipolar transistor Ca hai déu được

dùng trong các ứng dụng công nghiệp những năm đầu thập niên 80 của thế kỷ 20 VSC

chuyển mạch với tần số rất cao, không phải tần số lưới Hoạt động của bộ chuyển đổi

đạt được bằng kỹ thuật điều rong xung Pulse Width Modulation PWM kỹ thuật này có thé tạo đồng thời bất kỳ góc pha / biên độ bằng cách thay đổi dạng PWM Do vậy điều khiển P, Q độc lập được

2.3 So Sánh Thuận Lợi Khó Khăn Giữa HVDC & HVAC

a

Trang 16

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

Truyền tải HVDC có rất nhiều điểm lợi nhưng tóm lại nằm ở hai điểm chính sau Đó là thỏa mãn về kỹ thuật, lợi ích về kinh tế và môi trường Sau đây là những phân tích nói rõ hơn về những lợi thế của HVDC

Xét cầu trúc chỉ phí của một hệ thống truyền tải HVDC ta thấy chỉ phí của một

hệ thống truyền tải HVDC phụ thuộc nhiều yếu tổ như: Công suất truyền, loại phương

tiện truyền tải, điều kiện môi trường, an toàn và các yếu tố điều khiển khác Thậm chí

các vấn để này đạt được các thiết kế tối ưu thêm như kỹ thuật chuyên mạch khác nhau,

thay đổi các bộ lọc, máy biến áp làm cho giá thành của hệ thống HVDC thay đổi nhưng nhìn chung ta có cầu trúc điển hình về chỉ phí cho một hệ thống HVDC như

Converter transformers 16°

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

—— ————ỷ==—-— SSNS

Sự lựa chọn cấp điện áp DC truyền tải tác động trực tiếp lên tổng chỉ phí lắp

đặt Trong bước thiết kế, tính cấp điện áp tối ưu dựa trên quan điểm tổn thất và chi phí

đầu tư

Sự khác biệt về chỉ phí giữa hai hệ thống HVDC & HVAC Giữa HVDC sử

dụng SVC và HVDC sử dụng thyristor Hệ thống AC và nguan phat địa phuong

Hệ théng HVDC sir dụng thyristor có chi phí cho trạm cao hơn so với hệ thống

HVAC, nhưng chỉ phí cho cáp và hành lang an toàn lại nhỏ hơn so với HVAC Hơn thế

chi phí vận hành và bảo đưỡng cũng thấp hơn nhiều Tổn thất ban đầu cho hệ thống

HVDC cao hơn nhưng không thay đổi theo khoảng cách Ngược lại hệ thống HVAC

tổn thất ban đầu nhỏ hơn nhưng tăng lên theo khoảng cách

„ Total ĐC fast

Ứng với mỗi công trình tùy theo chiều dài công trình đó cho chọn phương án

xây dựng đường đây DC hay AC để tiết kiệm chỉ phí

Điểm giao khỏang cách phụ thuộc vào nhiều yếu tố phương tiện truyền tải: Cáp

hay đường dây OH, các yếu tố khác như giấy phép, chỉ phí lao động địa phương Khi

_—_—_— _

Trang 18

So sánh hệ thống HVDC sử dụng VSC và hệ thống AC hay nguồn phát địa

phương Hệ thống HVDC sử dung VSC cho các ứng dụng công suất nhỏ 200MW và

khoảng cách tương đối ngắn 100 km

Trong hệ thống truyền tải AC, chiều đài truyền tải bị giới hạn vì khi chiều đài

cáp tăng thì dung dan lớn dẫn đến tôn thất lớn (công suất phản kháng) Với hệ thống

HVDC không có giới hạn này Cáp cao áp dài nhất trên thế giới là Norned dài 580 km

so với cáp băng qua bién Baltic dai 250 km nối giữa Thụy Điền và Đức trước đây

c- Tổn thất là thấp

Một đường dây truyền tải DC sẽ có tổn thất điện năng ít hơn so với đường dây

truyền tải AC cùng công suất Tôn thất đó đã tính luân tổn thất trong trạm chuyển đổi

khoảng 0.6% công suất truyền tải ở mỗi trạm

Trang 19

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

—————————— -

Tổng tổn thất của HVDC luân nhỏ hơn tổng tổn thất của HVAC trong mỗi trường hợp thực tế

Do dòng DC không bi ảnh hưởng của cảm kháng và dung kháng Dẫn đến tổn

thất thấp hơn so với dong điện AC

Hình dưới đây thể hiện sự so sánh tổn thất đường dây truyền tải 1200 MW trên

không của hai hệ thống HVDC & HVAC

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

Trong nhiều trường hợp sử dụng liên kết HVDC để cải thiện mạngAC đã thêm

tính năng điều khiển được Đặc tính này trở nên quan trọng trong những năm gần đây Thường các bộ điều khiển này được kích hoạt tự động khi các tiêu chuẩn được thỏa mãn Điều khiển tự động có thể là điều khiển tần số không đổi, phân bố lại công suất mạng AC Dập tắt dao động công suất trong mạng AC,

Ngày nay sự tiến bộ kỹ thuật bán dẫn được sử dụng cho các thyristor công

suất và các bộ vi sử lý trong hệ thống điều khiển làm cho khả năng điều khiển của hệ thống HVDC không bị giới hạn Thêm vào đó các chương trình phần mềm khác nhau được sử dụng cho các loại nghiên cứu khác nhau làm cho công tác quản lý vận hành dễ

dàng hơn cũng như cho hiểu biết sâu hơn về hệ thống điện

Ví dụ: PSS/E của PTI nghiên cứu phân bế công suất và ôn định hệ thống Simpow của ABB SPCAD/EMTDC phân tích liên kết HVDC

Chương 2: Tổng quan về truyền điện cao áp một chiều HVDC

————————

f- Hạn chế dòng ngắn mạch

Dòng ngắn mạch sẽ tăng ở hệ thống nhận trong mạng truyền tải AC đặc biệt khi

tải lớn Dòng ngắn mạch lớn là bài toán khó cho các thành phố lớn, vì phải thay thế hết

các thiết bị hiện hữu, vì định mức của chúng thấp khi tải càng ngày càng tăng Tuy

nhiên nếu tải được cung cấp bởi đường dây DC thì mọi việc trở nên rõ ràng Do truyền

tải HVDC không làm tăng dòng ngắn mạch của hệ thống AC liên kết

g- Cải thiện môi trường

-Vấn đề môi trường, HVDC tác động đến môi trường tắt ít

2.4- Các Công Trình Tiêu Biêu Trên Thế Giới

ITAIPU truyền tái HVDC lớn nhất trên thế giới: Ở Itaipu Brazin HVDC được chọn để nối nguồn 50 hZ vào hệ thống 60 hZ lợi về kinh tế khi truyền một lượng công

suất lớn 6300 MW đi một khoảng cách 800 km Tháng 10 năm1984 mạch 1 lưỡng cực

300 kV đưa vào hoạt động , tháng 7 năm 1985 nâng lên 600 kV Tháng 2 năm 1987

đưa vào hoạt động, chiều đài đường dây trên không 800 km

đi cáp ngầm cấp điện áp 80 kV đi song song với đường dây AC hiện hữu Dự án này

nhắm bảo vệ môi trường

Trang 23

lớn 1500MW từ nhà máy nhiệt điện than 3000 MW ở quận Sonedhabra bang Utta

Radish đến Delhi sử dụng đường dây HVDC lưỡng cực dài 814 km trên không Cấp

điện áp 500 kV DC mắc song song với đường dây AC 400 kV hiện hữu Mục đích ích

lợi kinh tế, hành lang an toàn bằng một nửa Hạn chế tổn thất, tăng tính điều khiển và

ổn định hệ thống

Trang 24

Chương 2: Tổng quan về truyển điện cao áp một chiều HVDC

Hình 2.13: HVDC ở Rihand Delhi - Indian

Trang 25

Chương 3: Mô hình truyền tải HVDC liên kết với HVAC

CHƯƠNG 3

MO HINH TRUYEN TAI HVDC LIEN KET VOI HVAC

3.1 CAC THANH PHAN CHINH CUA MOT HE THONG HVDC

Ba thanh phan chinh cia mét hé théng truyén tai HVDC: Tram chuyén déi ở

đầu nhận và truyền tải, phương tiện truyền tải, và các điện cực

De reactor De surge and arres ter capacitor

Converter Converter unit 6 Converter bridge

pulse >, \ transformer .¬

ot “Neutral bus Neutral bus surge

E] | Earth return

ry} transter breaker

bus arrester arrester airester arrester

Hinh 3.1 Cau hinh tram truyén tai HVDC 3.1.1 TRAM TRUYEN TAI

Ở mỗi đầu truyền tải có một trạm hay một bộ chuyên đôi có nhiệm vụ biên đối

AC thành DC hay ngược lại Các thiết bị chính của trạm:

aa ern ea TR

Trang 26

Chương 3: Mô hình truyền tải HVDC liên kết với HVAC

Thyristor valves: Cấu trúc của Thyristor valves tùy vào ứng dụng và nhà sản

xuất Thường thì Thyristor valves có cấu trúc 12 xung, ba nhóm 4 valves Mỗi

Thyristor valve gồm một số Thyristors nhất định nối nối tiếp cùng với mạch phụ của chúng (mạch điều khiển, bảo vệ ) Giao tiếp giữa thiết bị điều khiển ở điện áp đất và mỗi Thyristor ở điện áp cao bằng cáp quang Các Valves được làm mát bằng nước,

dầu, khí hay Freon

VSC valves: bộ biến đổi VSC gồm bộ biến đổi hai bậc hay đa bậc, cuộn kháng,

và bộ lọc AC Mỗi vale đơn của bộ cầu chuyển đổi được hình thành từ một số IGBT

nhất định nối nối tiếp cùng với mạch điện tử phụ của chúng Các valve của VSC, thiết

bị điều khiển, thiết bị làm mát được đặt trong tủ làm sẵn, đễ dàng chuyên chở, lắp đặt

Tất cả các valve HVDC hiện đại được làm mát bằng nước và cách ly bằng không khí

Module

Thyristor

Hinh 3.2 Cau hinh Valve Group Máy biến áp: chuyên đổi tương ứng mức điện áp AC thành mức điện áp DC và

chúng góp phần vào điện kháng chuyển mạch Thường là loại đơn pha 3 cuộn dây, tùy

vào công suât định mức và yêu câu vận chuyên

Trang 27

Chương 3: Mô hình truyền tải HVDC liên kết với HVAC

Hình 3.4 MBA 2000 MW điện áp 500 kV

Bộ Lọc AC và đãy tụ: Dòng hài bậc 11, 13, 23, 25 và cao hơn sinh ra ở phía AC

của bộ chuyển đổi HVDC 12 xung Bộ lọc dùng để giới hạn lượng sóng hài đến mức

yêu cầu của lưới Đồng thời nó cung cấp công suất kháng bù cho bộ chuyên đổi tiêu

thụ

fT

Trang 28

Bộ lọc DC: Bộ chuyển đổi HVDC sinh dòng hài gây nhiễu hệ thống liên lạc do

đó cần cần thiết kế bộ lọc DC để lọc hài này Thường thì không cần bộ lọc cho cáp

truyền tải thuần cũng như trạm HVDC đấu lung (Back-to-Back) Tuy nhiên đường dây

OH cần lắp bộ lọc một phần hay toàn bộ hệ thống

Bộ lọc DC nhỏ và rẻ hơn bộ bọc AC Trong bộ lọc DC, các thành phần thụ động được giảm đến mức tối thiểu do sử dụng mạch điện tử công suất để đo đạc, chuyển đổi,

và bơm ngược lại dòng hài do HVDC gây ra vì vậy nó rất hiệu quả

Cuộn kháng sang bằng: là cuộn kháng có điện cảm lớn có thể đến 1H, mắc nối

tiếp với mỗi cực của trạm biến đổi nhằm giảm bớt các hoạ tân điện áp và dòng điện

trên đường dây DC, giảm sự cố chuyên mạch ở bộ nghịch lưu, làm phăng dòng điện

khi mang tải thấp, và hạn chế dòng ngắn mạch trên đường dây DC

Trang 29

Chương 3: Mô hình truyền tải HVDC liên kết với HVAC

———————————

Hình 3.5 Cuộn kháng san bằng 500 kV DC, 2000 MW, Tianshengqiao, China

Máy cắt điện AC: Dùng để cắt điện loại trừ sự cố ở MBA, cất điện đường dây

DC Tuy nhiên nó không dùng để cắt sự cố phía một chiều vì những sự cố này được

giải trừ nhanh chóng bởi điều khiển bộ chuyền đổi

Máy cắt điện DC: Dùng để cắt dòng tải DC định mức trong trường hợp cần

Được gọi là “các khoá ngắt DC tốc độ cao” Theo chuẩn của Siemens may cat DC SF6

thoả các yêu cầu của “khoá ngắt DC tốc độ cao” Sau đây là một số loại máy cắt DC và

HSGS (High-Speed Ground Switch): Khóa ngắt nối đất tốc độ cao dùng để nối

trung tính trạm vào lưới nối đất trạm nếu đường điện cực đất bị cách ly

MRTB (Metallic Return Transfer Breaker): Néu một cực của hệ théng lưỡng

cực bị khoá, tự động hệ thống chuyển sang vận hành đơn cực, dòng trở về thông qua

_——>>>saơợn-aaBaBaBaBaBBrananaaơasaaaaaơaơơngnuuuuửớtn

Trang 30

Chương 3: Mô hình truyền tải HVDC liên kết với HVAC

đất Nếu trong quá trình vận hành, đường trở về đất bị giới hạn, hệ thống sẽ hoạt động

theo phương thức “Metallic Return” nếu đường dây của cực bị khoá có thể sử dụng

được cho đường dòng trở về Bằng cách sử dụng máy cắt MRTB mà không làm mắt

điện

GRTS (Ground Return Transfer Switch): Dùng để chuyển từ phương thức vận hành “metallic return” sang vận hành lưỡng cực dòng trở về đất mà không làm gián

đoạn dòng chảy công suất

Ngoài các thiệt bị được miêu tả ở trên còn có các thiết bị bảo vệ như Rơle,

chống sét van thiết bị điều khiến, liên lạc cho các phần trong trạm

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn này sẽ không trình bày chỉ tiết của từng loại máy cắt cũng như các thiết bị khác trong trạm

3.1.2 PHUONG TIEN TRUYEN TAI

Phương tiện truyền tải có 3 dạng: Đường dây truyền tải trên không (OH), cap trên mặt đất và cáp đi ngầm trong nước Cáp HVDC thường được dùng cho truyền tải

ngầm hầu hết là cáp nén dập ép hay cáp đầu Trong nhiều trường hợp, cáp nén dập ép

là kinh tế nhất ở độ sâu thiết kế khoảng 1000m Cáp chứa đầu có độ nhớt thấp, làm

việc ở áp lực thấp loại này chiều đài tối đa khoảng 60 km

Với sự phát triển của kỹ thuật, cáp HVDC có thể đi ngầm trong đất, trong nước

Loại cáp này được làm bằng sợi tổng hợp chống thấm, và được sử dụng trong hệ thống

Chương 3: Mô hình truyền tải HVDC liên kết với HVAC

-=———ễễễ

Hình 3.6 Đường dây trên không

Hình 3.6 ở trên mô tả đường dây bên trái: Pacific Direct Current Intertie (PDCI gần Bisho, CA), HVDC lưỡng cực, 3,000 MW, + 500 kV, 846 miles, từ Celino, ở

Dalles Dam, đến Sylmar (NW Los Angele, CA) Hoạt động 1970, 1,500 MW Duong dây bên phải là đường đây cao áp AC thông thường

Ngày nay, HVDC - SVC sử dụng cáp thiết kế không có đầu được sản xuất với

cách điện bằng chất dẻo được nén dập ép Cáp nén dập ép linh hoạt hơn cáp dầu và việc đầu nôi chúng dễ đàng hơn do sử dụng các đầu nối được làm sẵn

Cáp nén đập ép được chôn dưới đất bằng một qui trình bán tự động nhanh nếu đất thích hợp Sử dụng đường dây OH băng qua những nơi có đường nước, đường lộ,

đường tàu Khi băng qua đườg lộ, có thể khoan đường và cho cáp qua Thay thế những

đường dây DC trên không bằng cáp DC làm tăng diện tích đất cho mục đích sử dụng khác

—————EEEEE—EEEEEEE—————————————— EE

Trang 32

Phần lớn các trạm HVDC dùng đất làm vật dẫn trung tính trong một thời gian

ngắn Kết nối với vật dẫn đất cần một bề mặt rộng để tối thiểu mật độ dòng và gradient điện áp bề mặt Để giới hạn dòng điện chảy vào đất dùng vật dẫn kim loại cho đòng trở

về Dùng điện cực đất là phương án rẻ nhất

Điểm trung tính phía bên cuộn dây đấu sao máy biến áp chuyển đổi được nối vào điểm trung tính của trạm Do dòng DC trên hai cực trong trạm HVDC lưỡng cực

không cân bằng nhau, thay vì điều khiến cân bằng dòng thì cho dòng chảy vào đất từ

điểm trung tính của trạm Điểm trung tính nối đất của trạm thường được đặt ở xa trạm khoảng 10 — 50km bằng các điện cực đất đặc biệt

——————————————— EEO

Trang 33