Chứ năng và hiệu quả điều khiển ủa một số thiết bị fats trong hệ thống điện ó á đường dây siêu ao áp

ổ ấKhả năng t i của hệ ống truyềả th n tải phụ thuộc vào cỏc yế ốu t sau:- Giới hạn về nhiệt - Giới hạn về cỏch điện - Giới hạn về ổn đ nhịCỏc giới hạn này xỏc định cụng suất tối đa truy

MÉu b×a luËn v¨n cã in ch÷ nhò Khæ 210 x 297 mm

CHỨC NĂNG VÀ HIỆU QU ĐI U KHIỂN Ả Ề

CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ FACTS TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

CÓ CÁC ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP

B Ộ GIÁO DỤ C VÀ ĐÀO T Ạ O TRƯ NG Đ Ờ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ

-

LUẬ N VĂN TH C SĨ KHOA H Ạ Ọ C

C Ủ A MỘT SỐ THI Ế T BỊ FACTS TRONG HỆ TH Ố NG

NGÀNH: MẠ NG VÀ H TH Ệ ỐNG ĐIỆ N

MÃ SỐ:

NGUYỄN THỊ HOÀ I THU

Ngườ i hư ớ ng d n khoa h c: GS.TS LÃ V ẫ ọ Ă N ÚT

HÀ NỘI - 2008

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là lu n văn cậ ủa riêng tôi Các kết quả tính toán nêu trong luận văn là trung th c và chưa t ng đư c công b trong bự ừ ợ ố ất kỳ một bản luận văn nào khác

Hà N ội, tháng 10 năm 2008

Tác gi lu ả ận văn

Nguy n Th Hoài Thu ễ ị

Chương 1 T ỔNG QUAN VỀ Ệ H THỐNG TẢ I ĐI N XOAY CHIỀU Ệ

LINH HOẠT (FACTS)

1

1.3.2 Định nghĩa và mô t sơ lưả ợc các thi t bịế đi u khiển ề

FACTS

10

1.3.2.1 B ộ điều khi n son song (B ể g ộ điều khi n ngang) ể 10

2.3.3.1 Phân tích hi u quệ ả điều khiển TCSC theo tác động

r i r c ờ ạ

68

2.3.3.2 Hi u qu ệ ả điều khiển TCSC theo tác động liên t c ụ 73

Chương 3 KHAI THÁC PH N M M CONUS VÀ PSS/E Ầ Ề

77

3.2.1.8 D li u v các thi t b ữ ệ ề ế ị bù có điều kiển (FACTS). 96

CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

xoay chiều linh hoạt

thyristor

thyristor

thiết bị bù và thiết bị ề đi u khiển FACTS

30

B4.7 Độ nh y bi n thiên công su t trên các nhánh theo k ch b n 2 ạ ế ấ ị ả 113

H1.17 TCVR loại dựa trên đầu phân áp và lo i dạ ựa trên sự đưa thêm

đi n áp vào đưệ ờng dây

24

UPFC

29

H2.5 Dạng sóng minh họa cho phương pháp đi u khiển tuần tự để ảề gi m

và mô hình bộ ề đi u chỉnh điện áp (b)

51

và mô hình bộ ề đi u chỉnh điện áp (b)

52

x

H2.20 H ệ thống điện 2 máy phát và bù công suất phản kháng ở ể đi m

giữa đư ng dây (a), sơ đ vector đi n áp tương ứng (b), đặc tính ờ ồ ệ

công suất tác d ng truyề ảụ n t i-góc l ch khi không bù và khi có bù, ệđặc tính công su t phấ ản kháng tại nút bù góc l- ệch (c)

57

H2.21 Đồ ị ếth bi n thiên gi i hớ ạn ổn đ nh điện áp khi tải và h s ị ệ ố công

suất tải thay đ i, khi chưa bù (a) và khi có bù (b).ổ

59

H2.26 Sơ đồ ối điềkh u khi n trong c a TCSC d a trên s ng b thành ể ủ ự ự đồ ộ

phần cơ b n củả a dòng đi n ệ

67

H2.27 Sơ đồ điều khiển trong của TCSC dựa trên dự đoán thời đi m qua ể

giá trị 0 của đi n áp tụ ệệ đi n

67

xi

H4.2 Biến thiên điện áp tại m t s nút theo kộ ố ịch bản đi n hình ể

(chưa đặt SVC)

106

H4.7 Dao động góc lệch 2 máy phát khi sự ố c nhánh 4-2, thời gian cắt

Luận văn Cao học 1

1.1 Giới thiệu chung:

S ự phát triển nhanh chóng trong nhu c u sầ ử dụng đi n, cùng v i nhu cệ ớ ầu giảm chi phí năng lượng dẫn đến việc xây d ng và phát triển các nguồn phát ự

ở xa trung tâm phụ ả t i lớn h, c ng hạn như các nhà máy thủẳ y đi n xây d ng ở ệ ựnguồn nư c nơi có c t áp và lưu lư ng dòng chảy lớn, các nhà máy nhiệớ ộ ợ t đi n ệxây dựng g n ngu n nhiên liầ ồ ệu, các nhà máy địa nhi t và th y tri u chỉệ ủ ề có th ểxây dựng ở mộ ố địt s a đi m, còn nhà máy điện hạt nhân thì được xây dựng xa ểkhu đô th Do đó cị ần thiết ph i xây d ng hệ thống truyề ảả ự n t i đi n đ đưa đi n ệ ể ệ

t ừ nguồn phát đ n trung tâm phụ ảế t i Hơn n a, đ tăng cư ng đ tin c y của ữ ể ờ ộ ậ

h ệ thống, các đư ng dây truy n t i cờ ề ả ần có đ d tr cao, có th liên k t h ộ ự ữ ể ế ệthống điện các miền, các khu v c vự ới nhau

H ệ thống truyền tải đi n thư ng là 3 pha xoay chiều, vận hành ởệ ờ các c p ấ

tăng về công suất và kho ng cách truy n tả ề ải, các cấp đi n áp truy n t i cũng ệ ề ảngày càng tăng lên để giảm t n th t ổ ấ

Khả năng t i của hệ ống truyềả th n

tải phụ thuộc vào các yế ốu t sau:

- Giới hạn về nhiệt

- Giới hạn về ổn đ nhị

Các giới hạn này xác định công

suất tối đa truyền tải đư c mà ợ

Luận văn Cao học 2

đường dây truyền tải và các thiết bị ệ đi n Về cơ bản, giới h n c a công suạ ủ ất truyề ản t i có th gi i quyế ằể ả t b ng vi c xây d ng thêm các tuyệ ự ến truyề ản t i mới Tuy nhiên điều này dẫn đến tốn kém về ố v n xây dựng, th ời gian thi công và

mất quỹ đất cho các hành lang an toàn của tuyến đư ng dây Vì th khi h ờ ế ệthống điện phát triển nhanh đòi hỏi những công nghệ ớ ể m i đ khai thác triệ ểt đ các khả năng của hệ ố th ng đi n hi n có mà không ệ ệ ảnh hưởng đ n sự an toàn ế

của hệ thống Đ đáp ứng nhu cầu này, các nghiên cứu vềể thi t bị ềế đi u chỉnh linh ho t hạ ệ th ng truyền tảố i điện xoay chiều FACTS (Flexible AC Transmission Systems) đã được ti n hành vào cuối năm 1980 nhằế m gi i quyết ả

2 vấn đ ề chính là nâng cao khả năng truyề ả ủn t i c a các h th ng truyề ảệ ố n t i và giữ công su t trong kho ng giấ ả ới hạn đã đ nh trư c Vớ ự ị ớ i s phát triển vượt bậc trong lĩnh vực đi u khi n tự độề ể ng, đ c biệt là kỹ ặ thuật đi n tử công suất như ệthyristor công suất lớn đã t o ra các bộạ đi u chỉề nh cho phép đi u khiển bù ềcông suất phản kháng gần như t c thờứ i, ngăn c n dao đ ng đả ộ ể ổn đ nh điị ện áp một cách nhanh chóng Công ngh FACTS là duy nhệ ất có đ khảủ năng đi u ềkhiển nhanh một cách linh hoạt công suất tác dụng và ph n kháng cả ủa hệ thống điện Các thiết b FACTS khác nhau có các thông số ềị đi u khiển khác nhau và có các mô hình vật lý khác nhau đ đi u khi n công suể ề ể ất Đ đi u ể ềkhiển công su t mấ ột cách có hi u quả trong hệ thống điện, cần xem xét đến ệcác yếu tố giới hạn khả năng truyề ải và xác định rõ lợn t i ích đ t đư c khi áp ạ ợ

1.2 Mối quan h các thông s ệ ố ề đi u khi n trên đường dây truy n t ể ề ải

Để xem xét đ n s thay đ i c a các thông s ch c a HTĐ liên quan ế ự ổ ủ ố ế độ ủ

đến các thông s đi u khi n của thiết b FACTS, ta xem xét ví dố ề ể ị ụ ộ m t đư ng ờdây truyề ản t i đơn giản trên hình 1.2

Luận văn Cao học 3

Hình 1.2: Điều khiển dòng công suất trên đường dây truyền tải

a H ệ thống 2 máy đơn giả n

b Đồ thị vector khi dòng điệ n vuông góc v ới điện áp đườ ng dây

c Đồ ị th vector dòng công su ấ t tác d ụ ng và ph n kháng ả

d Đường cong công suất P với góc lệch δ trong các trường hợ p X khác nhau

e Điề u ch ỉnh biên độ điện áp làm thay đổ i công suấ t ph n kháng ả

f Điện áp bơm vào vuông góc với dòng điện đường dây làm thay đổ i công su t ấ

ph n kháng ả

g Ngu ồn điện áp bơm vào dọc đường dây

Luận văn Cao học 4

Nút 1 và 2 là thanh cái của các trạm biến áp lớn hoặc đư c nốợ i với các nguồn, đ đơn giảể n gi thi t là các nút có công suất vô cùng lớn Hai nút được ả ếnối với nhau thông qua một đư ng dây truyề ảờ n t i ch có đi n kháng X (b qua ỉ ệ ỏđiện trở và dung d n củẫ a đư ng dây) ờ

E1 và E2là bi n độ ủê c a đi n áp tại các nút tương ứng và góc lệch là δ ệ

EL là véc tơ điện áp giáng trên điện kháng X của đường dây

Biên độ dòng đi n trên đường dây nhậệ n đư c theo công thức ợ

X

E

I = L và lệch với EL góc 900

Dòng điện ch y trên đư ng dây có thểạ ờ đư c đi u khi n bợ ề ể ằng việc đi u ềkhiển ELhoặc X hoặc δ Nếu góc lệch đi n áp giữa hai nút nhệ ỏ, dòng điện gần như đ c trưng cho dòng công suặ ất tác d ng Vi c tăng ho c gi m đi n kháng ụ ệ ặ ả ệ

của đư ng dây có hiệu quờ ả ớ l n đối với việc điều khi n dòng công suể ất tác

dụng Bởi vậy xét về chi phí thì điều khiển đi n kháng, mà thực chấệ t là đi u ềkhiển dòng điện là cách đi u khi n dòng công suề ể ất hi u quệ ả nhất Có thể ử s dụng các cuộn kháng có điều khiển đ điể ều khiển công suất truyền t i và/ ảhoặc đi u khiểề n góc l ch đ nâng cao tính n đ nh c a h thống ệ ể ổ ị ủ ệ

Hình 1.2b và 1.2c chỉ ra mối quan h theo đ th véc tơ gi a các dòng điện ệ ồ ị ữtác dụng và ph n kháng cùng vả ới mối liên hệ ớ v i điện áp tại hai điểm nút

Gi thiả ết rằng, E1 và E2 là cường đ điệộ n trư ng bên trong c a 2 nguờ ủ ồn quy đổi mô tả 2 h th ng và đi n kháng X bao g m c ện kháng bên trong ệ ố ệ ồ ả đi

của 2 nguồ Khi đó ta có:n

Luận văn Cao học 5

Hình 1.2d ho thấy công suất tác dụ c ng tăng t i cựớ c đ i khi góc δ tăng tới ạ

900 Sau đó ông suất giảm tương c ứng v i góc δ ớ tăng và công suất giảm đ n 0 ếkhi δ = 1800 N u ế không điều khiển vớ ối t c đ cao các thông s như Eộ ố 1, E2,

E1-E2, X và δ, đường dây truy n tề ải chỉ có th đư c sử ụể ợ d ng tốt với góc dư i ớ

900 Việc tăng và gi m X sẽ làm tăng và giảả m đ cao củộ a đ c tính công suất ặtác dụng theo góc lệch δ Đối v i dòng công su t truyớ ấ ề ản t i, s thay đ i X s ự ổ ẽtương ứng với sự thay đổi góc l ch giệ ữa đi n áp hai đi m đệ ể ầu và cu i cố ủa đường dây truyề ản t i

Công suất (dòng điện) có thể cũng đư c điợ ều khi n bể ởi việc đi u chỉnh ềđiện áp E1 hoặc E2 như trên hình 1.2e Tuy nhiên với s ự thay đổ ủa Ei c 1 thì hiệu đi n áp Eệ 1-E2 không thay đổi nhiề còn góc pha của nó thì thay đổi đáng u

Luận văn Cao học 6

kể Đi u đó có nghĩa r ng, việề ằ c thay đ i đi n áp Eổ ệ 1 hoặc E2 có ảnh hư ng ởnhiều đ n công suất phản kháng hơn là ế công suất tác dụng

Dòng điện và cả công suất cũng có thể thay đ i bởi nguổ ồn điện áp dọc

đư ng dây Như trên hìnhờ 1.2f khi véc tơ đi n áp bơm vào vuông góc vệ ới dòng điện (mà nó gần như trùng v i véc tơ hi u đi n áp), nó trực tiếp ảnh ớ ệ ệhưởng đ n giá trị ệế hi u dụng c a véc tơ dòng đi n V i góc l ch đi n áp nhỏ, ủ ệ ớ ệ ệ

nó ảnh hưởng l n tới công suất tác dụng ớ

Điện áp d c đư c bơm vào có thể là mộọ ợ t véc tơ trùng v biên đ và góc ề ộpha với đi n áp đư ng dây (hìnhệ ờ 1.2g Ta có thể thấy rằ) ng với sự thay đổi biên độ và góc pha của ngu n đi n áp n i ti p thì cảồ ệ ố ế thành ph n tác d ng và ầ ụphản kháng của dòng đi n cũng b nh hư ng Phương pháp sử ụệ ị ả ở d ng ngu n ồ

áp có ứng dụng quan trọng trong các thiế ị ềt b đi u khiển FACTS

Với phân tích ở trên hình 1.2 ta có thể thấy một vài đi m cơ bảể n c a các ủthông số liên quan đến khả năng đi u khiển dòng công suất: ề

• Có thể đ ề i u khi n đi n kháng đường dây X (ví dụ dùng tụ bù dọc có ể ệđiều khiển bằng thyristor) để ề đi u khiển dòng điện một cách hi u qu ệ ả

• Khi góc lệch điện áp gi a hai nút không lữ ớn (thông thường ở các đường dây truyền t i) thì vi c đi u khiả ệ ề ển đi n kháng X dùng đ điệ ể ều khiển dòng công suất tác d ng truyền tải trên đường dây ụ

• Điều khi n góc lể ệch điện áp δ (ví dụ thiết bị điều chỉnh góc pha) là công cụ ữ h u ích đ đi u khiể ề ển dòng đi n và cả dòệ ng công suất tác dụng trong trường h p góc lợ ệch điện áp giữa hai nút không lớn

• Bơm nguồn đi n áp ọệ d c đư ng dây và vuông góc vớờ i véc tơ dòng đi n ệ

có thể làm tăng hoặc giảm biên đ dòng điộ ện Đây là một phương pháp hữu ích trong việc điều khiển dòng đi n đư ng dây và cả ệ ờ công suất tác dụng khi góc lệch điện áp không lớn

Luận văn Cao học 7

• Bơm ngu n điồ ện áp dọc đư ng dây và cùng góc lệch vờ ới véc tơ điện áp nút có thể đi u khiểề n đư c biên đ và góc c a véc tơ dòng đi n chạy trên ợ ộ ủ ệ

đường dây Điều đó cho thấy r ng vi c bơm một véc tơ điện áp cùng với góc ằ ệ

lệch thay đ i có thể đưa ra một phương pháp h u ích đ điổ ữ ể ều khiển chính xác

• T hổ ợp đi u chỉề nh đi n kháng đư ng dây với mộệ ờ t thi t b đi u khi n ế ị ề ể

dọc và đi u chỉề nh đi n áp với mộệ t thi t b đi u ch nh ngang cũng có thể đưa ế ị ề ỉ

ra một phương pháp hiệu quả để điều khiển c dòng công su t tác dả ấ ụng và phản kháng truyề ản t i gi a hai h th ng ữ ệ ố

Các kết luận quan trọng nêu trên chính là cơ sở trong vi c nghiên c u ch ệ ứ ếtạo các loại thiết bị ề đi u khi n FACTS khác nhau Mể ức đ nh hư ng c a các ộ ả ở ủthông số ề đi u khi n đ n công suấể ế t truy n t i trong HTĐ rất khác nhau Nhìn ề ảnhận và đánh giá đúng mối liên hệ giữa chúng cho ta th y rõ tác dụng của các ấthiết bị ề đi u khiển và ứng d ng chúng trong vi c nâng cao khụ ệ ả năng truyề ản t i công suất trong HTĐ

1.3 Định nghĩa và mô t ả các thi t b ều khiển FACTS: ế ị đi

1.3.1 Các thiế ị ề t b đi u khiển FACTS cơ bản:

H ệ thống truyền tả i đi n xoay chiều linh hoạt FACTS (Flexible AC ệ

Transmission Systems) là hệ th ng truy n tố ề ả i dòng đi ện xoay chiều k t h p ế ợ

với các thi t b ế ị đi n t ệ ử công suất hoặc các thiết bị đi u khiể ề n tĩnh khác đ ể tăng cườ ng kh năng điều khiển và tăng kh năng truy ả ả ền tải công suất

Nói chung, các thiết bị ề đi u khiển FACTS có thể chia ra làm 4 loại sau:

Luận văn Cao học 8

- Thiết bị điều khiển dọc (nối tiếp)

- Thiết bị điều khiển kết hợp n i ti p-n i ti p ố ế ố ế

- Thiết bị điều khiển kết hợp n i ti p-ố ế song song

• Thiế ị ềt b đi u khi n nố ếể i ti p (hình 1.3): Thi t bế ị ề đi u khi n n i tiể ố ếp có thể

là 1 đi n kháng thay đ i đưệ ổ ợc giá tr như t điị ụ ện, kháng điện, hoặc 1 nguồn

có thể thay đổi dựa trên các thiế ị ệt b đi n tử công suất Về nguyên lý, tất cả các thiết bị điều khiển n i tiố ếp đưa vào 1 điện áp nối tiếp v i đư ng dây Vớớ ờ i đi u ềkiện là điện áp vuông pha với dòng điện, thi t bế ị ề đi u khiển n i ti p ch cung ố ế ỉ

cấp hoặc tiêu thụ công suất phản kháng B t kấ ỳ ố m i quan hệ pha khác s liên ẽquan đến đi u ch nh công suất tác dụng ề ỉ

Hình 1.3: Bộ điều khi n n i tiếp ể ố

• Thiế ị ềt b đi u khi n song song (hình 1.4): Giể ống như trư ng hợờ p thi t bế ị điều khiển dọc, thiế ị ềt b đi u khiển song song có thể là 1 điện kháng, 1 nguồn

có thể thay đ i giá trổ ị hoặc sự ế k t hợp các thiết bị này V nguyêề n lý, tất cả các thiết bị ề đi u khiển song song đưa thêm vào đường dây 1 nguồn dòng tại điểm mà nó n i vào Giố ống như thiết bị ề đi u khiển nối tiếp, với đi u kiện là ềdòng điện vuông pha với đi n áp pha, thiế ị ềệ t b đi u khi n song song cũng chỉ ểcung cấp hoặc tiêu thụ công suất ph n kháng B t kả ấ ỳ mối quan h pha khác s ệ ẽliên quan đến đi u ch nh công su t tác dề ỉ ấ ụng

Luận văn Cao học 9

Hình 1.4: Bộ ề đi u khiển song song

• Các thiế ị ềt b đi u khi n k t h p n i ti p- n i ti p (hình 1.5): có thể ể ế ợ ố ế ố ế là sự

kết hợp của các bộ điều khiển n i tiố ếp riêng lẻ, đư c điợ ều khiển phối hợp trong hệ thống nhiều đường dây truyền t i Ho c nó cũng có th là m t b ả ặ ể ộ ộđiều khiển khối, trong đó b đi u khiển nối tiếộ ề p bù công suất ph n kháng nối ả

các đường dây qua đư ng truyền công su t Khờ ấ ả năng truyền công su t tác ấ

dụng của bộ điều khiển nối tiếp-n i ti p kh i, làm cho nó có khả năng cân ố ế ố

đại hóa kh năng s d ng c a đư ng dây Cả ử ụ ủ ờ ụm từ “k t hợế p” (unified) ở đây nghĩa là các đầu dc c a tất cảủ các b chuyểộ n đ i c a b đi u khi n đ u đư c ổ ủ ộ ề ể ề ợnối với nhau để truy n tải công suất tác dụng ề

Hình 1.5: Bộ ề đi u khiển kết hợp nố ếi ti p – nối tiếp

• Thiế ị ềt b đi u khi n k t h p n i ti p- song song (hình 1.6): là sể ế ợ ố ế ự ế k t hợp

của các bộ điều khiển nối tiếp và song song, được đi u khi n theo 1 cách thức ề ểphối hợp Về nguyên lý, b đi u khi n kộ ề ể ết h p n i ti p song song đưa dòng ợ ố ế

Luận văn Cao học 10

điện vào hệ ố th ng nhờ phần tử song song c a bộ ềủ đi u khiển, tuy nhiên khi các

b ộ điều khiển nối ti p và song song đượế c k t hợế p, s có s trao đ i công su t ẽ ự ổ ấtác dụng giữa bộ ề đi u khi n n i tiể ố ếp và song song thông qua đư ng d n công ờ ẫsuất

Hình 1.6: Bộ ề đi u khiển kết hợp nố ếi ti p- song song

1.3.2 Đị nh nghĩa và mô t sơ lược các thiế ị ả t b điều khiển FACTS:

1.3.2.1 B ộ điều khiển song song (Bộ ề đi u khiển ngang)

thụ ệ đi n tĩnh có thể thay đ i đư c, nối song song, mà công suấ ầ ổ ợ t đ u ra của nó

có thể đư c đi u chỉ ợ ề nh đ trao đ i dòng đi n đi n cả ể ổ ệ ệ m hoặ c đi n dung đ duy ệ ể

trì hoặ c đi u khiển các thông s ề ố ụ c thể ủ c a hệ thống điện (điể n hình là đi n ệ

áp nút)

Hình 1.7: Cấu tạo chung của SVC

Luận văn Cao học 11

Đây là một thu t ngữ nói chung đểậ ch các b (reactor ho c capacitor) đóng ỉ ộ ặ

m ở hoặc đi u khiển ằng thyristor (hình 1.ề b 7) SVC dựa trên thyristor không

có cổng turn-off Nó bao gồm các thiế ịt b riêng l cho m c đích thay đổi pha ẻ ụnhanh hơn hoặc chậm hơn, điện kháng đư c đóng m ho c đi u khi n bằng ợ ở ặ ề ểthyristor dùng để tiêu th công suất phản kháng và tụụ đi n đóng m b ng ệ ở ằthyristor để cung cấp công su t phấ ản kháng

Trong trường hợp chung, SVC được c u t o tấ ạ ừ 3 lo i phầ ửạ n t cơ b n: TCR ả(Thyristor Controlled Reactor), TSR (Thyristor Switched Reactor), TSC (Thyristor Switched Capacitor)

thyristor: là cu n cộ ảm đượ c đi u khiể ề n b ng thyristor, mắ ằ c song song, đi n ệ

kháng của nó thay đổi liên tụ c b ng cách điề ằ u ch nh góc d n của van ỉ ẫ

thyristor (thi t bế ị kháng có tham s đư c đi u chỉnh trơn) ố ợ ề

TCR là 1 tập con của SVC mà thời gian dẫn dòng, kéo theo dòng điện, trong cuộn kháng ngang, đư c đi u khi n bợ ề ể ằng khóa xoay chi u dề ựa trên thyristor có điều khi n góc đánh lửa (góc mở) ể

là cuộn cả m đóng m b ng thyristor, n i song song, mà điện kháng của nó ở ằ ố đượ c thay đ i theo bậc theo tr ng thái d n dòng ho ổ ạ ẫ ặc không dẫn dòng của

van thyristor

TSR đượ ạc t o ra t các cuộn kháng mắc song song, có thểừ đóng và c t bằng ắthyristor mà không điều khiển góc đánh lửa nh m đằ ạt được s thay đổi dạng ựbậc thang trong công suất phản kháng tiêu thụ ừ ệ t h thống Việc s d ng các ử ụ

nhưng không điều chỉnh trơn được

TSC (Thyristor Switched Capacitor) – T ụ đóng cắ ằ t b ng thyristor: là 1 tụ

đi n đóng c ệ ắt bằng thyristor, mắc song song, điện kháng của nó có thể thay

Luận văn Cao học 12

đổ ạ i d ng bậ c thang b ng cách thay đ i đ d n dòng ho c là không d n ho c ằ ổ ộ ẫ ặ ẫ ạ

hoặc là dẫn dòng hoàn toàn của van thyristor

TSC có các khóa xoay chiều dựa trên thyristor được s d ng đ ử ụ ể đóng hoặc cắt (không điều chỉnh góc đánh lửa) c b t song song, nh m đả ộ ụ ằ ạt được s ựthay đổi bậc theo yêu c u trong công suầ ất ph n kháng cung cấp cho hệ ốả th ng không giống như b kháng ngang, bộ ụộ t ngang không th đóng m liên tục ể ởbằng cách điều khiển góc đánh lửa

Phối hợp 3 loại ph n tầ ử trên cho phép chế ạ t o đư c những kháng bù ngang ợthay đ i đưổ ợc liên tục thông số (đi n kháng, công suất) trong phạm vi đủ ộệ r ng (dấu âm và dương) v i giá thành hạ ớ

siêu cao áp, phụ ả t i lớn thay đổi), nh đó chờ ất lư ng đi n áp đượ ệ ợc nâng cao đáng kể

- Điều khiển trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù

- Giảm quá điện áp khi x y ra s c ng n mạch trong HTĐ ả ự ố ắ

- Điều khiển quá trình quá độ, nâng cao tính n đ nh cho h th ng ổ ị ệ ố

- Giảm dao đ ng công suất khi xảy ra sự ố trong HTĐ như ngắn mạch, ộ c

mất tả ội đ t ngột

- Nâng cao gi i hớ ạn truy n t i cề ả ủa đư ng dây theo điờ ều ki n ổệ n định tĩnh

- Giảm tổ thất công suấn t và đi n năng ệ

đư ợ c đ ị nh nghĩa là m t máy phát đ ộ ồng bộ tĩnh ho ạ t đ ng như 1 b ộ ộ bù tĩnh

mắ c song song, dòng đi n cảm hoặc dung có thể đượ ệ c đi u khiể ề n đ c lậ ộ p đ i ố

vớ i đi n áp hệ thống ệ

Luận văn Cao học 13

có thể ự d a trên bộ chuy n đ i đi n nguồể ổ ệ n áp hoặc nguồn dòng Xét về phương diện chi phí, bộ chuy n đ i đi n nguồể ổ ệ n áp đư c ưa chu ng hơn, và ợ ộ

được nh c n nhiắ đế ều hơn trong các bộ ề đi u khi n FACTS ể

Với bộ chuyển đ i đi n nguồn áp, đi n áp đổ ệ ệ ầu ra xoay chi u củề a nó đư c ợđiều khiển sao cho chỉ phù h p cho dòng công suất phảợ n kháng theo yêu cầu tương ứng v i đi n áp nút bất kỳ ớ ệ nào đó, điện áp tụ điện 1 chiều ẽ đượs c đi u ềchỉnh tự động theo yêu cầu đ hoạt độể ng như ngu n áp cho bộ chuyồ ển đổi

điện STATCOM có th ể được thi t kế đểế cũng hoạt đ ng đưộ ợc như 1 bộ ọ l c

để ọ l c các sóng hài

STATCOM được định nghĩa ở trên là theo IEEE, là 1 t p hậ ợp các bộ ề đi u khiển n song song bao gối ồm cả các ngu n công suất tác dụồ ng hoặc nguồn dự trữ ở bên phía 1 chiều sao cho dòng đi n bơm vào có th chệ ể ứa công suất tác

dụng Những bộ điều khiển như v y bao gồm: ậ

đổi công su t có khóa tấ ự đảo mạ ch tĩnh đư c cung cấ ợ p t 1 nguừ ồn năng lượng phù h p và hoợ ạ t đ ng đ sinh ra 1 t ộ ể ập hợ p các đi n áp đ u ra nhiều ệ ầ

pha có thể ề đi u chỉ nh đư c, kết hợp cùng hệ ố ợ th ng đi n xoay chiều cho mục ệ đích trao đổi công suấ t tác d ng và ph n kháng một cách độ ậ ụ ả c l p

Luận văn Cao học 14

đó để cung c p ho c tiêu thụ công suất Nói chung SSG đượấ ặ c liên k t với bất ế

k mỳ ột nguồn năng lư ng nào đó bao g m battery, tụ ệợ ồ đi n 1 chiều công suất

lớn, các bộ đổi đi n, chỉệ nh lưu khác, Ngư i ta thư ng dùng giao diệờ ờ n đi n ệ

t ử hay còn gọi là “chopper” (cái ngắt điện) đ t gi a nguặ ữ ồn năng lượng và bộ chuyển đ i điệổ n Đ i với bộ ố chuyển đ i điệổ n ngu n áp, nguồn năng lượồ ng n p ạđiện cho tụ thông qua giao diện điện tử này và duy trì điện áp tụ ệ đi n theo yêu

cầu

Trong định nghĩa SSG cũng bao gồm BESS (H th ng d trữ ệ ố ự năng lượng Battery), được đ nh nghĩa như sau: ị

BESS (Battery Energy Storage System) - H ệ thống dự

trữ năng lư ng acquy: Một hệ ợ th ng dự trữ năng lượng ố

hóa họ c s d ng bộ ử ụ chuy n đ i đi ể ổ ện ngu n áp, nồ ối song

song có khả năng đi u chỉ ề nh nhanh chóng lư ng đi n ợ ệ

năng cung cấ p ho c tiêu thụ ừ ệ ặ t h th ng.ố

Đố ớ ứi v i ng d ng truy n t i, kích cỡ ủụ ề ả c a b d tr c a ộ ự ữ ủ

BESS có xu hướng nhỏ (hàng ch c MWh) và n u như ụ ế

công suất bộ chuy n đ i đi n đ lể ổ ệ ủ ớn, nó có thể phân phối

công suất tác d ng v i tỉ ệụ ớ l MW/MWh cho ổn đ nh quá ị Hình 1.9: BESS

độ B chuy n đ i đi n có thể tiêu thụộ ể ổ ệ ho c phát công suất phản kháng trong ặkhả năng dung lượng MVA c a b chuy n đ i đi n Khi không cung cấp công ủ ộ ể ổ ệsuất tác dụng cho hệ thống, bộ chuyển đổi điện thư ng đườ ợc s d ng đ ử ụ ể

nạp pin ở 1 tốc đ có thểộ ch p nhận được ấ

Ngoài ra còn có một h th ng con khác c a SSG, phù h p cho các ng ệ ố ủ ợ ứdụng truy n tề ải, là Dự trữ năng lượng t siêu d n SMES (Superconducting ừ ẫMagnetic Energy Storage), được đ nh nghĩa b i IEEE như sau: ị ở

Luận văn Cao học 15

lượ ng t siêu dẫn: là 1 thi t b ừ ế ị ự d trữ năng lượ ng đi ện t siêu dừ ẫn có chứa

các bộ chuy n đ i đi n đi n t ể ổ ệ ệ ử, có khả năng bơm vào hoặ c tiêu th công suất ụ

tác dụng, ph n kháng m ả ột cách nhanh chóng hoặ c đi u khiể ề n đ ng dòng công ộ

suất trong hệ thống điện xoay chiều

Vì dòng điện 1 chiều trong magnet không thay đ i nhanh chóng, năng ổlượng đ u vào ho c đ u ra c a magnet đư c thay đổầ ặ ầ ủ ợ i nh vi c đi u khi n điện ờ ệ ề ể

áp 2 đầu magnet v i giao diớ ện đi n tử để ốệ n i với STATCOM

năng điều ch nh, đi u khi n các thông số ủỉ ề ể c a STATCOM ở ứ m c cao hơn, bao gồm các chức năng sau:

- Điều khiển đ ện áp tại i nút đ t STATCOM đ ổặ ể n đ nh đi n áp, nhờ đó ị ệchất lư ng đi n áp đượ ệ ợc nâng cao

- Điều khiển dòng công suất phản kháng tại nút được bù

- Giảm quá điện áp khi x y ra s c (ng n mạả ự ố ắ ch, m t tả ộấ i đ t ng t ) ộ

- Giảm quá điện áp khi x y ra s c ng n mạch trong HTĐ ả ự ố ắ

- Điều khiển quá trình quá độ, nâng cao tính n đ nh cho h th ng ổ ị ệ ố

- Giảm dao đ ng công suất khi xảy ra sự ố trong HTĐ như ngắn mạch, ộ c

mất tả ội đ t ngột

- Nâng cao gi i hớ ạn truy n t i cề ả ủa đư ng dây theo điờ ều ki n ổệ n định tĩnh

- Giảm tổn thất công suất và đi n năng.ệ

Ngoài ra STATCOM còn có các đ c điặ ểm n i tr i so với SVC là: ổ ộ

- Có khả năng vận hành trong chế độ ự ố s c và tiếp tục đi u khiểề n khi loại trừ ự ố s c

- Có thể phát công suất phản kháng khi đi n áp thanh cái nhỏệ hơn đi n ệ

áp lư i và ngướ ợ ạc l i, tiêu th công suụ ất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn đi n áp lưệ ới

Luận văn Cao học 16

- Ngoài ra khi trang bị thêm ngu n công suồ ất tác dụng hoặc các thiế ị t b

d ự trữ năng lượng ở phía 1 chiều, STATCOM có thể trao đ i công suất phản ổkháng và công suất tác dụng vớ ệ ối h th ng, do đó nâng cao khả năng n đ nh ổ ịđộng và chống dao động công suất

SVG (Static Var Generator or Absorber) - b ộ tiêu thụ ho c máy phát tĩnh: ặ

là một thiết bị hoặc hệ ố th ng đi ện, có khả năng l y ra dòng đi n dung hoặc ấ ệ

cảm từ ệ thố h ng đi n và do đó phát hay tiêu thụ công suấ ệ t ph n kháng Nó ả thường chứa TCR và/hoặc TSC

SVG, theo định nghĩa của IEEE, thì đơn giản là 1 nguồn công suất ph n ảkháng mà, nếu đi u khiển phù hợp, có thề ể chuy n để ổi thành b bù ngang cônộ g suất phản kháng theo một mục đích c th nào đó ho c đa m c đích Vì thế ảụ ể ặ ụ c

phù hợp đ thay để ổ ầi đ u ra đáp ứng đ i tưố ợng bù c th ụ ể

SVS (Static Var System) – h ệ thố ng thay đ i tĩnh: là ự ết hợp c a các b ổ s k ủ ộ

bù có thể thay đ i có khóa đóng m ổ ở cơ khí tĩnh khác nhau và đ ầ u ra đư ợc

phối hợ p

TCBR (Thyristor Controlled Braking Resistor) –

điệ n tr hãm đi u khi n bằ ở ề ể ng thyristor): là đi n tr ệ ở

đóng cắ ằ t b ng thyristor, mắc song song, có thể đư c ợ

đi ều khiể n đ ể giúp ổ n đ ị nh c a hệ ủ thố ng đi ện ho c ặ

làm gi m gia tả ố c năng lư ợng của khối phát điện

trong lúc có nhiễu

TCBR liên quan đến vi c đóng m theo t ng chu ệ ở ừ

k cỳ ủa đi n trở (thườệ ng là đi n trởệ tuy n tính) v i 1 ế ớ

thiết bị đóng cắt xoay chiều dựa trên thyristor và

không điều khiển góc đánh lửa Đ chi phí thể ấp hơn, Hình 1.10: TCBR

Luận văn Cao học 17

TCBR có thể là các thyristor không có điều khiển góc đánh lửa, tuy nhiên với việc đi u khiề ển góc đánh lửa theo từng nửa chu kỳ có thể làm gi m dao đ ng ả ộ

tấn số thấp một cách có lựa chọn

1.3.2.2 B ộ điều khiể n n i ti p (Bộ ề ố ế đi u khiển d c) ọ

a SSSC (Static Synchronous Series Compensator) – B ộ bù nối tiế p đ ng ồ

b ộ tĩnh: là mộ t máy phát đ ng bộ không có nguồ ồ n năng lư ng đi n bên ngoài, ợ ệ

hoạt độ ng như m t thiết b bù n i ti ộ ị ố ếp mà đi n áp đ ệ ầu ra có thể ề đi u khiển

độ ậ c l p và vuông pha với dòng điện trên đư ờng dây nh m mằ ụ c đích tăng ho ặc

giả m đi n áp dung kháng rơi trên đư ệ ờ ng dây và vì th ề ế đi u khi n công su t ể ấ

truyền t ải SSSC có thể chứa bộ ự ữ d tr năng lư ng hoặc các thiế ị ợ t b tiêu thụ năng lượng nhằ m tăng cư ng kh năng n đ nh đ ng c a h th ng đi n b ng ờ ả ổ ị ộ ủ ệ ố ệ ằ

cách bù thêm công suấ t tác d ng t c th i, đ tăng ho c gi m đi n áp rơi trên ụ ứ ờ ể ặ ả ệ đường dây

Hình 1.11: SSSC dựa trên bộ ế bi n đ i nguồổ n áp và SSSC có ngu n dồ ự trữ

như STATCOM, nhưng khác là đi n áp đệ ầu ra ac n i tiếp vớố i đư ng dây Nó ờ

có thể ự d a trên bộ chuy n đ i đi n ngu n áp hoể ổ ệ ồ ặc bộ chuy n đ i điể ổ ện nguồn dòng Thường đi n áp n i ti p đưa thêm vào là khá nhệ ố ế ỏ so với đi n áp đưệ ờng dây, và cách điện đ i v i đất khá lớố ớ n V i cách điớ ện phù h p giữợ a cuộn sơ cấp

và thứ ấ c p của máy biến áp, các thiế ị chuyểt b n đ i đư c đ t ở điệổ ợ ặ n thế mặt

đất tr khi các thi t b này đư c đ t trên mặừ ế ị ợ ặ t ph ng đư c cách đi n v i đ t ẳ ợ ệ ớ ấ

Luận văn Cao học 18

T s ỷ ố máy biến áp đư c biếợ n đ i sao cho thi t kổ ế ế ộ b chuy n đ i đi n kinh t ể ổ ệ ếnhất Vì không có nguồn đi n thêm ởệ ngoài, SSSC ch có th đưa thêm vào 1 ỉ ể

đi n áp rơi thay đ i nhanh pha hơn hoệ ổ ặc ch m pậ ha hơn so v i dòng điớ ện 1 góc

90 độ Cu n sơ c p củộ ấ a bi n áp và do đó c cu n thứ ấế ả ộ c p cũng như b chuyển ộ

đổi ph i mang đưả ợc dòng điện trên đư ng dây khi đờ ầy t i, k c dòng làm ả ể ảviệc khi sự ố c , trừ khi bộ chuyển đ i đưổ ợc đi vòng qua một cách t m th i ạ ờtrong khi có sự ố c nghiêm trọng

B d ộ ự trữ điện hoặc dự trữ ừ siêu dẫ t n cũng có th được nối với bộể đi u ềkhiển nối tiếp đ đưa thêm vector điện áp với các góc pha khác nhau vào nối ểtiếp với đường dây

Chức năng chính của SSSC là:

- Điều chỉnh dòng điện

- Giới hạn dòng điện sự ố c

- Giảm dao đ ng công suất.ộ

- Nâng cao ổn đ nh đ ng và ổị ộ n đ nh quá đ ị ộ

- Ổn đ nh đi n áp.ị ệ

IPFC(Interline Power Flow Controller) – b ộ điều khiển dòng công suất liên

đư ng dây: đây là khái niờ ệm mới đư c đưa ra, do đó chưa có đợ ịnh nghĩa theo IEEE Mộ ịt đ nh nghĩa có th ch p nhận được như sau: IPFC là sự ế ợể ấ k t h p của

trao đổi dòng công su t tác d ng theo cảấ ụ 2 chi u giữề a các đ u ra c a SSSCs, ầ ủ

và được đi u khiểề n để cung c p bù công ấ suất phản kháng cho sự điều chỉnh

công su t phấ ản kháng theo yêu c u giầ ữa các đường dây C u trúc cấ ủa IPFC có

cấp bù công suất phản kháng ngang và cung c p hay tiêu thấ ụ ợ lư ng công suất tác dụng thi u hế ụt của các b ộSSSC

Luận văn Cao học 19

b TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) – T nụ ối tiế p đi u khiển ề

bằng thyristor: là 1 bộ bù điện kháng mang tính chất dung kháng, có chứa 1

b ộ các tụ điện nối tiếp và bộ này song song v ớ i kháng đi n đi ệ ều khi n bể ằng

thyristor (TCR) nhằm cung cấ p đi n dung có thể ề ệ đi u chỉnh trơn

trọng Một kháng điện có thể thay đ i đi n kháng như TCR đưổ ệ ợc n i song ốsong với bộ ụ t Khi góc đánh l a củử a TCR là 180o, kháng điện sẽ không d n ẫ

điện nữa và khi đó bộ ụ t có đi n kháng bình thưệ ờng của nó Khi góc đánh lửa thay đổ ừi t 1800 v ề nhỏ hơn 1800, điện kháng dung s tăng lên Khi góc đánh ẽlửa là 900, kháng điện tr nên d n đi n hoàn toàn, đi n kháng t ng s mang ở ẫ ệ ệ ổ ẽtính ch t cấ ảm, bởi vì điện kháng của kháng đi n đưệ ợc thi t kế nhỏ ế hơn nhiều

so với đi n kháng của bộ ụệ t Với góc đánh l a là 90ử 0, TCSC có thể ạ h n chế dòng sự ố c TCSC có th là m t kh i lể ộ ố ớn, đơn lẻ ho c ch a vài t ện kích ặ ứ ụ đi

c bỡ ằng hoặc khác nhau để có th ho t đ ng mang lại hi u quể ạ ộ ệ ả ố t t hơn

c TSSC (Thyristor- Switched Series Capacitor) - T ụ đi ện nố ếi ti p đóng m ở

bằng thyristor: là 1 bộ bù đi n kháng mang tính ch t dung ch a bộ ụ ố ế ệ ấ ứ t n i ti p

và bộ ụ t này song song v i 1 đi n kháng đóng m ớ ệ ở ằ b ng thyristor đ ể cung cấp

s ự điều khiển theo bậ c cho đi n kháng ệ

Thay vì điều khiển trơn dung kháng, điện kháng của kháng điện khi góc đánh lửa là 00hoặc 900(không điều chỉnh góc đánh l a) có thể làm giảm chi ửphí và tổn thất cho bộ điều khiển R t h p lý khi s p x p một trong các ấ ợ ắ ếmodule có điều khi n thyristor, trong khi các module khác thì chỉể đóng c t ắthyristor

Luận văn Cao học 20

Hình 1.12: C u t o chung cấ ạ ủa TCSC và TSSC

d TCSR (Thyristor- Controlled Series Reactor) – Điện kháng nối tiế p đi u ề

khiển bằng thyristor: là 1 b bù c ộ ảm kháng có chứa bộ các kháng nối ti p và ế

mắc song song vớ i đi n kháng đi u khiển bằng thyristor nhằ ệ ề m đi u chỉnh cảm ề

kháng 1 cách liên tục

Khi góc đánh lửa c a TCR là 90ủ 0, nó s không dẽ ẫn đi n, điệ ện kháng không được đi u khiển sẽề ho t đ ng như 1 b h n chếạ ộ ộ ạ dòng s c Khi góc đánh l a ự ố ửgiảm xuống dưới 900, điện kháng t ng s gi m cho đ n khi góc đánh lửa là 0ổ ẽ ả ế 0, điện kháng tổng là 2 điện kháng song song với nhau Cũng gi ng như TCSC, ốTCSR có thể là một kh i l n riêng lẻ hoặc mộố ớ t vài kh i nh hơn ố ỏ

e TSSR (Thyristor- Switched Series Reactor) – kháng điện nối tiếp đóng

Luận văn Cao học 21

Các bộ ề đi u khi n nể ối ti p nói chung có các chứế c năng tương t nhau, tuy ựnhiên mức đ đi u khi n và đi u ch nh đi n áp, dòng công suất, ộ ề ể ề ỉ ệ ổn đ nh đị ộng,

ổn đ nh tĩnh là khác nhau tùy thuộị c vào t ng lo i bừ ạ ộ điều khiển khác nhau Các chức năng chính đó là:

- Điều chỉnh dòng điện

- Giới hạn dòng điện sự ố c

- Giảm dao đ ng công suất.ộ

- Nâng cao ổn đ nh đ ng và ổị ộ n đ nh quá đ ị ộ

- Ổn đ nh đi n áp.ị ệ

1.3.2.3 B ộ điều khiển k t h p n i ti p- ế ợ ố ế song song

theo cả 2 chi u gi a các đ u ra nối ti p c ề ữ ầ ế ủ a SSSC và các đ u ra song song ầ

củ a STATCOM, và đư c đi u khiể ợ ề n đ cung cấp bù công su t ph ể ấ ản kháng và

tác dụng một cách đồng thời mà không cầ n ngu n đi n bên ngoài UPFC, ồ ệ

bằ ng cách đưa thêm vào đi n áp nối tiế ệ p m t cách t nhiên, có khả ộ ự năng đi u ề

khiể n, đ ng thời hoặc có lựa chọ ồ n, đi n áp đư ng dây truy n t ệ ờ ề ả i, đi ện kháng,

góc pha, hoặc dòng công suất tác d ng, ph n kháng chụ ả ạy trên đường dây

UPFC có thể cung cấ p bù ph n kháng ngang có điều khiển một cách độ ậ ả c l p

Hình 1.14: C u tấ ạo chung của UPFC

Luận văn Cao học 22

nối tiếp (SSSC) đ t đư c từ chính đường dây thông qua khối song song ạ ợSTATCOM SSSC cũng đư c dùng đ điợ ể ều chỉnh điện áp b ng cách điều ằchỉnh công suất phản kháng Đây là b điộ ều khiển đ y đ , có thể ềầ ủ đi u chỉnh

được c dòng công su t ph n kháng và tác d ng, cũng như điả ấ ả ụ ện áp đường dây

B d ộ ự trữ ổ sung như từ ẫ b d n đi n đư c nối với dây dc thông qua giao diện ệ ợ

điện tử ẽ s cung c p cách th c đ ấ ứ ể tăng cường thêm hiệu quả ủ c a UPFC Như

đã nhắc đ n trong các ph n trên, sựế ầ trao đ i dòng công suất tác dụổ ng có đi u ềkhiển v i ngu n bên ngoài, chớ ồ ẳng hạn như b d trữ, hiệộ ự u quả hơn rất nhiều trong việc điều khiển đ ng h th ng hơn là ch đi u bi n s trao đ i công su t ộ ệ ố ỉ ề ế ự ổ ấtrong cùng 1 hệ th ng.ố

- Điều khiển trào lưu công suất tác dụng và phản kháng t i nút bù ạ

- Tăng cường tính ổn đ nh tĩnh và ị ổn định động c a HTĐ ủ

- Giảm dao đ ng công suất khi xảy ra sự ố trong HTĐ.ộ c

- Có khả năng vận hành trong chế độ ự ố s c và ti p tụế c điều khiển khi đã loại trừ được sự ố c

b TCPST (Thyristor- Controlled Phase Shifting Transformer)- biến áp dịch chuyể n pha đi u khiển bằng thyristor: là 1 bi n áp d ề ế ị ch pha đư c đi u ợ ề

chỉnh bằng khóa thyristor để thay đ i góc pha một cách nhanh chóng ổ

Hình 1.15: Cấ ạu t o chung của TCPST

Luận văn Cao học 23

Nói chung, dịch pha đ t đư c bằng cách thêm vector điện áp vuông góc nối ạ ợ

Điện áp n i tiếố p vuông pha đư c tạợ o ra có th thay đ i b ng r t nhi u loại cấu ể ổ ằ ấ ềtrúc điệ ửn t công su t Bộ ềấ đi u khi n này còn đư c g i là TCPAR (Thyristor- ể ợ ọControlled Phase Angle Regulator)

nhiên, chức năng chính của nó là điều ch nh góc l ch pha củỉ ệ a đi n áp pha của ệđường dây, và nó có khả năng điều khiển trào lưu công suất rất cao

1.3.2.4 Các bộ ề đi u khiển khác

a TCVL (Thyristor- Controlled Voltage Limiter) – B ộ giới hạ n đi n áp ệ điề u ch nh bằng thyristor: là một bi ỉ ến trở oxit kim

loạ i (MOV) đư c sử ụ ợ d ng đ gi i hạn đi n áp 2 đ ể ớ ệ ầu

trong quá trình quá độ

Khóa đóng mở thyristor có thể đư c nối nối tiếp ợ

với chống sét van không khe hở, hoặc như trên hình

1.16, một ph n c a ch ng sét van không có khe hở ầ ủ ố

(10-20%) có thể đư c nối vòng qua 1 khóa thyristor ợ

để làm gi m m c đ gi i hả ứ ộ ớ ạn điện áp Nói chung,

MOV có ý nghĩa quan tr ng hơn so vọ ới ch ng sét van Hình 1.16: TCVL ốthông thường, mục đích đ TCVL có th ngăn c n quá đi n áp độể ể ả ệ ng, n u ếkhông có sự ngăn c n này thì quá đi n áp động có thể diễả ệ n ra trong hàng chục chu kỳ

b TCVR (Thyristor- Controlled Voltage Regulator) – b ộ điều chỉ nh đi n ệ

áp điề u ch nh b ng thyristor: là 1 bi n áp có th cung c p điện áp cùng pha ỉ ằ ế ể ấ

với khả năng đi ều chỉ nh trơn.

Cho mục đích th c tế, thiự ết bị này có th là biếể n áp thông thường vớ ầi đ u

điều chỉnh điều khiển b ng thyristor hoằ ặc với bộ chuy n đ i đi n đi n áp ể ổ ệ ệ

Luận văn Cao học 24

xoay chiều sang xoay chiều điều khiển b ng thyristor đ đưa thêm vào điằ ể ện áp xoay chiều thay đổi đư c c a cùng 1 phase nợ ủ ối tiếp với đường dây

Hình 1.17: TCVR loạ ựa trên đầu phân áp và loại dựa trên sự đưa thêm i d

đi n áp vào đưệ ờng dây

1.4 Các lợi ích và ứng dụng ủa thiết bị điều khiển FACTS: c

Mỗi loại thiết bị FACTS có chức năng và mang l i các hiệu quả khác nhau, ạnhưng các lợi ích cơ b n mà các thi t bị bù có điềả ế u khi n mang lại như sau: ể

- Điều khiển dòng công suất theo yêu cầu

- Tăng khả năng tải của đư ng dây tờ ới khả năng chịu nhi t cệ ủa nó, kể ả c

các giới hạn khác, và phân chia công suất giữa các đường dây theo khả năng tải của chúng Cũng cần chú ý rằng khả năng chịu nhiệt của đường dây thay

đổi trong kho ng r ng tùy thuộả ộ c vào đi u kiện môi trường và lịch sử mang tải ề

- Nâng cao độ an toàn của h ệ thống nhờ việc tăng gi i hạn ổớ n đ nh quá ị

độ ạ, h n ch dòng ng n m ch và quá tải, giế ắ ạ ảm bớ ố ầt s l n mất đi n và c n dao ệ ả

động đi n cơ c a h th ng đi n và thi t bị ộệ ủ ệ ố ệ ế , đ ng cơ

- Tạo mối quan hệ ch t chặ ẽ hơn giữa các công ty và các vùng lân cận vì thế ả gi m yêu cầu ngược v phát điện tổề ng cho c ả2 phía

- Tạo ra khả năng linh hoạt hơn cho vi c đ t thêm các nhà máy mới ệ ặ

- Nâng cấp đư ng dây ờ

Luận văn Cao học 25

- Giảm dòng công suất phản kháng, do đó cho phép đường dây mang được công su t tác dụng lớn hơn ấ

- Tăng kh năng sả ử dụng cho nhà máy có chi phí phát th p nhấ ất

Các lợi ích này có sự ế x p chồng lên nhau Trong thực tế, mỗi lo i thi t b ạ ế ịFACTS sẽ mang 1 hoặc 2 chức năng chính trên

Các thiết b bù dị ọc và ngang trên đường dây tải điện xoay chiều đ u có đ c ề ặ

đi m chung là nâng cao để ộ tin c y trong vậ ận hành HTĐ Tuy nhiên mỗi lo i ạ

có sự khác bi t Tùy theo yêu cệ ầu trong từng hệ thống điện cụ ể th như yêu cầu

điều chỉnh đi n áp, trào lưu công suệ ất, nâng cao ổn đ nh hay giảm dao động ịcông suất trên đư ng dây, tùy vào chờ ế độ ậ v n hành mà ta lựa c ọn các thiết h

Ổn định quá độ

Ổn định động

- Các ứng dụng trạng thái xác lập và trạng thái động c a FACTS: ủ

Bảng 1.2 mô tả các ứng d ng trụ ạng thái tĩnh t p trung vào các vấậ n đ v ề ềgiới hạn điện áp, giới hạn nhi t, tránh các dòng công suất vòng, mứệ c ng n ắmạch và cộng hưởng đ ng b ồ ộ

Bảng 1.3 mô tả các ng dứ ụng động trong việc giải quyết các vấn đ v n ề ề ổ

định quá , n đ nh và đi u khi n đi n áp sau s c ng u nhiên Trong các độ ổ ị ề ể ệ ự ố ẫtình huống sự cố ớ l n có thể gây m t ổn địấ nh động thì cần đ n các thiếế t bị

Luận văn Cao học 26

FACTS Các giải pháp truyền th ng thườố ng r hơn so v i thi t bẻ ớ ế ị FACTS nhưng bị ớ gi i hạn trong các ứng dụng ổn đ nh đị ộng

Vấ n đ ề Nguyên nhân Giải pháp phục hồi Giải pháp truyền th ng ố Thiết bị FACTS

Phối hợp 2 hay nhi ều thiết bị

TCSC, UPEC STATCOM, SVC

Các giới

h n nhi t ạ ệ

Quá tải đường

dây hoặc máy

bi ến áp

Giả m quá t i ả B ổ sung đườbing dây hoến áp ặc máy TCSC,UPFC TCPAR

B sung thi ổ ết bị kháng n i ti p ố ế SVC,TCSC Cắt mạch

hướ ng c a ủ dòng công su t ấ

hưởng

đồ ng b ộ

Hư hỏng Loại bỏ

Bảng 1 : Các ứng dụng trạng thái xác lập của FACTS 2

Luận văn Cao học 27

Vấ n đ ề Loại HT Hiệu ch nh c ỉ ần thiết Giải pháp truyền th ng ố Thiết bị FACTS

Độ ổ n

định

quá độ

A, B,D Tăng momen xoắn đồ ng b Thi ộ ết bị kích đáp ứ ng

cao, t n ụ ối tiế p

TCSC,TSSC UPFC

A, D H ấp thụ năng lượ g động n

năng

Điệ n tr hãm, m van ở ở (tuốc bin) nhanh

TCBR,SMES BESS

B,C,D Điề u khi n lu ng t ể ồ ải độ ng HVDC TCPAR,UPFC Làm tắt

s ố thấ p

Thi ết bị ổn đị nh h thố ệ ng điện (PSS)

SVC,TCPAR,UPFC, NGH,TCSC

STATCOM Điều

trạng thái động

H ỗ trợ điện áp và điề u khi ể n dòng công su t trạ ấ ng thái động

A,B,C,D Giảm tác độ ng c a hi n ủ ệ

tượng ngẫu nhiên

Các đường dây song song SVC,TCSC

LTC, đóng lại, các điều khiển HVDC

UPFC, TCSC, STATCOM

Bảng 1.3: Các ứng dụng trạng thái động c a FACTS ủ

Chú thích:

A Máy phát điện vùng sâu, vùng xa – Các đường dây hình tia (VD ở Namibia)

B Các khu vực kế ố ớ t n i v i nhau (VD Brazil)

C M ạng kiểu lưới đan chặt (VD ở Tây Âu)

D M ạng kiểu lướ i đan l ng (VD ở Queensland, Úc) ỏ

BESS = Hệ thống tích năng lượ ng d ng acqui ạ

TCPAR =Thiết bị điề u ch ỉnh góc pha điều khi n b ng thyristor ể ằ

TCSC = Tụ ối t ếp điề n i u khi n b ể ằng thyristor

TCVL = thiết bị ạ h n ch ế điện áp điề u khi n b ng thyristor ể ằ

TSBR = Điện trở chuyể n m ch b ng thyritor ạ ằ

TSSC = Tụ ối tiế n p chuy n m ể ạ ch b ng thyristor ằ

UPFC = Thiết bị điề u khi ển luồ ng công su ất hợp nhấ t