Một số phương pháp tối ưu ông suất phản kháng trong hệ thống điện và ứng dụng

77 Trang 7 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CĐXL Chế độ xác lập CSTD Cơng suất tác dụng CSPK Cơng suất phản khángHTĐ Hệ thống điện FACTS Flexible AC Transmission System Hệ thống truyền

NGUYỄN TUẤN ANH

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan bản luận văn cao học này với đề tài: “Một số phương

pháp tối ưu công suất phản kháng trong Hệ thống điện và ứng dụng” hoàn toàn

do tác giả tự làm và các số liệu chưa từng được công bố trong các tài liệu nào khác Tác giả có tham khảo một số tài liệu được ghi trong mục “Tài liệu tham khảo”

Tác giả luận văn

Nguyễn Tuấn Anh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1

1.1 Vai trò và ảnh hưởng của công suất phản kháng trong hệ thống điện 1

1.1.1 Khái niệm công suất phản kháng 2

1.1.2 Các nguồn công suất phản kháng và sự tiêu thụ công suất phản kháng 7

1.2 Ảnh ưởng của công suất phản kháng đến điện áph 8

1.3 Sụt giảm điện áp trên đường dây truyền tải: nguyên nhân và ảnh hưởng 9

1.3.1 Các nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt giảm điện áp 9

1.3.2 Ảnh hưởng của sụt giảm điện áp 10

CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 12

2.1 Tụ bù dọc 12

2.1.1 Tác dụng của tụ bù dọc 12

2.1.2 Vị trí đặt thiết bị bù 14

2.1.3 Mức độ bù dọc 16

2.2 Kháng bù ngang 16

2.3 Tụ bù ngang 18

2.3.1 Tụ bù ngang dùng để điều chỉnh điện áp 18

2.3.2 Tụ bù ngang dùng để điều chỉnh hệ số công suất 20

2.4 Các thiết bị bù có điều khiển 21

2.4.1 Nhóm các thiết bị điều khiển nối tiếp 23

2.4.2 Nhóm các thiết bị điều khiển song song 25

2.4.3 Nhóm các thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp - song song 26

CHƯƠNG III: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 28

3.1 Giới thiệu bài toán tối ưu công suất phản kháng 28

3.1.1 Bài toán tối ưu chế độ xác lập nói chung 28

3.1.2 Bài toán tối ưu công suất phản kháng 29

3.2 Một số ph ng pháp tối ưu hóa công suất phản khángươ 30

3.2.1 Phương pháp điều độ công suất phản kháng cổ điển 30

3.2.2 Phân tích độ nhạy điện áp 36

3.2.3 Phương pháp quy hoạch tuyến tính 37

3.2.4 Phương pháp điểm trong 41

3.2.5 Phương pháp mạng nơ ron tối ưu phi tuyến- 46

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN CHUẨN IEEE VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN BẮC VIỆT NAM 52

4.1 Giới thiệu phần mềm PSS/E 52

4.1.1 Giới thiệu chung 52

4.1.2 Module PSS/E Power Flow 52

4.1.3 Module PSS/E OPF 53

4.2 Ứng dụng của PSS/E trên hệ thống điện chuẩn IEEE – 30 nút 55

4.2.1 Giới thiệu hệ thống điện chuẩn IEEE – 30 nút 55

4.2.2 Chế độ xác lập sử dụng PSS/E Power Flow 59

4.2.3 Chế độ tối ưu tìm dung lượng bù sử dụng PSS/E OPF 64

4.3 Ứng dụng PSS/E trong việc phân tích bù công suất phản kháng cho lưới điện miền Bắc Việt Nam 67

4.3.1 Giới thiệu hệ thống điện miền Bắc Việt Nam 67

4.3.2 Vị trí bù và dung lượng bù tối ưu CSPK cho lưới miền Bắc Việt Nam 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt

Thiết bị bù nối tiếp đồng bộ tĩnh

Tụ nối tiếp điều khiển bằng thyristor

Tụ điện nối tiếp đóng mở bằng thyristor

Kháng điện nối tiếp điều khiển bằng thyristor

Kháng điện nối tiếp đóng mở bằng thyristor

TCR Thyristor Controlled Reactor – Cuộn kháng điều chỉnh bằng thyristor

STATCOM Static Synchronous Compensator – Bộ bù đồng bộ tĩnh

Thiết bị điều khiển dòng công suất hợp nhất

TCPST Thyristor – Controlled Phase Shifting Transformer

Biến áp dịch pha điều khiển bằng thyristor

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Thông số nút HTĐ 30 nút IEEE 56

Bảng 4.2: Thông số nhánh HTĐ 30 nút IEEE 57

Bảng 4.3: Thông số tải HTĐ 30 nút IEEE 58

Bảng 4.4: Thông số máy biến áp 2 cuộn dây HTĐ 30 nút IEEE 58

Bảng 4.5: Thông số máy biến áp 3 cuộn dây HTĐ 30 nút IEEE 58

Bảng 4.6: Thông số máy phát HTĐ 30 nút IEEE 58

Bảng 4.7: Công suất phát các nhà máy 68

Bảng 4.8: Các đường dây tải điện 500kV và 220kV lưới điện miền Bắc năm 2015 70

Bảng 4.9: Thông số các loại dây dẫn 71

Bảng 4.10: Điện áp các nút tải 72

Bảng 4.11: Dung lượng bù tối ưu và dung lượng chọn tụ 75

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Hình minh họa công suất phản kháng 2

Hình 1.2: Mạch điện với tải có tính điện cảm 2

Hình 1.3: Quan hệ giữa P và Q của tải có tính điện cảm 3

Hình 1.4: Mạch điện với tải có tính điện dung 4

Hình 1.5: Quan hệ giữa P và Q của tải có tính điện dung 4

Hình 1.6: Mạch điện có cả điện kháng và điện dung 5

Hình 1.7: Đồ thị véc tơ điện áp 6

Hình 1.8: Sự triệt tiêu CSPK điện cảm do CSPK tụ điện gây ra 6

Hình 2.1: Đồ thị véc tơ điện áp 13

Hình 2.2: Các vị trí đặt tụ bù dọc trên đường dây 15

Hình 2.3: Đồ thị véc tơ điện áp và mạch minh họa 17

Hình 2.4: Mạch điện trước khi đặt tụ bù ngang 19

Hình 2.5: Mạch điện sau khi đặt tụ bù ngang 19

Hình 2.6: Minh họa việc đặt tụ bù điều chỉnh hệ số công suất 20

Hình 2.7: Bộ điều khiển nối tiếp 21

Hình 2.8: Bộ điều khiển song song 22

Hình 2.9: Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp nối tiếp– 22

Hình 2.10: Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp – song song 23

Hình 2.11: SSSC dựa trên bộ biến đổi nguồn áp và SSSC có nguồn dự trữ 23

Hình 2.12: Mô tả đơn giản của TCSC 24

Hình 2.13: Mô tả đơn giản của TSSC 24

Hình 2.14: Mô tả đơn giản của TCSR 24

Hình 2.15: Mô tả đơn giản của TSSR 25

Hình 2.16: Cấu tạo chung của SVC 25

Hình 2.17: Cấu tạo của STATCOM 26

Hình 2.18: Cấu tạo chung của UPFC 27

Hình 2.19: Cấu tạo chung của TCPST 27

Hình 3.1 Mạch minh họa 47

Hình 4.1: Sơ đồ khối quá trình tính chế độ xác lập của module PSS/E PowerFlow 53

Hình 4.2: Sơ đồ HTĐ 30 nút IEEE 55

Hình 4.3: Các bước thực hiện tìm dung lượng bù tối ưu bằng PSS/E 29 65

Hình 4.4: Đồ thị so sánh mức điện áp trước và sau khi đặt bù 66

Hình 4.5: Đồ thị mức điện áp các nút tải trước khi đặt bù tối ưu 73

Hình 4.6: Điện áp nút sau khi chạy OPF lần thứ nhất 74

Hình 4.7: Điện áp nút sau khi chạy OPF lần thứ hai 75

Hình 4.8: So sánh điện áp nút trước và sau khi bù tối ưu 76

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

- Năng lượng đóng vai trò chủ yếu trong sự phát triển kinh tế xã hội, trong đó điện năng có tầm quan trọng hàng đầu Trong quá trình truyền tải điện đến nơi tiêu thụ hệ thống điện phải gánh chịu tổn thất trong các cấp sản xuất, truyền tải và phân

phối điện năng

Phân bố công suất trong hệ thống phụ thuộc vào chế độ làm việc của các nguồn điện và cấu trúc lưới Để đảm bảo độ tin cậy, lưới hệ thống phải là cấu trúc thừa, cho phép bảo dưỡng định kỳ các đường dây mà không gây ít mất điện nhất, tăng độ tin cậy, không gây quá tải hoặc giảm thấp điện áp

Để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng và điều chỉnh điện áp, tổn thất điện áp trên lưới điện phải ở mức cho phép, phải có hệ thống điều chỉnh điện áp ở nguồn điện, ở các máy biến áp, các nguồn phát và tiêu thụ công suất phản kháng điều chỉnh vô cấp hoặc hữu cấp

Bù công suất phản kháng là một phần của bài toán lập kế hoạch về công suất phản kháng cho hệ thống điện mà mục tiêu của nó là xác định loại, độ lớn và vị trí của các nguồn công suất phản kháng (tụ điện, kháng điện, SVC hay máy bù đồng bộ) nhằm đảm bảo khả năng điều khiển điện áp của hệ thống điện trong các chế độ làm việc khác nhau khi phối hợp với các nguồn công suất phản kháng hiện có.Tác giả chọn đề tài “Một số phương pháp tối ưu công suất phản kháng trong

Hệ thống điện và ứng dụng” là để nâng cao hiểu biết chung về các chế độ tối ưu và các phương pháp tối ưu công suất phản kháng trong hệ thống điện, sử dụng chương trình mô phỏng hệ thống điện PSS/E để tính dung lượng bù tối ưu công suất phản kháng

2 Lịch sử nghiên cứu

Trước đây, việc tính toán bù công suất phản kháng phần lớn đều dựa trên cách thử dần dần Theo cách này, người lập kế hoạch khảo sát trào lưu công suất của hàng loạt các chế độ làm việc khác nhau của hệ thống Sau đó dựa trên kinh nghiệm quyết định các vị trí đặt nguồn công suất phản kháng để nhằm đảm bảo khả

năng điều khiển điện áp của hệ thống Cách giải quyết như vậy không đảm bảo việc tối ưu trên toàn hệ thống và không đảm bảo chi phí đầu tư là nhỏ nhất

Ngày nay, vấn đề tính toán bù công suất phản kháng được nhìn nhận là bài toán tối ưu với mục tiêu giảm thiểu chi phí cho các thiết bị bù cần đặt thêm nhằm đảm bảo chế độ điện áp của hệ thống trong các chế độ làm việc bình thường và sự

cố, trên cơ sở sử dụng có hiệu quả tất cả các thiết bị điều khiển công suất phản kháng hiện có

Có nhiều phương pháp tính toán tối ưu bù công suất phản kháng trong hệ thống điện Các phương pháp này đều nhằm mục đích tìm ra được một chế độ làm việc mà trong đó các thông số đều thỏa mãn điều kiện ràng buộc với chi phí và dung lượng bù nhỏ nhất

3 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Trong giới hạn luận văn này tác giả xin trình bày đề tài: “Một số phương pháp tối ưu công suất phản kháng trong hệ thống điện và ứng dụng” Bản luận

văn được thực hiện với mục đích:

- Tìm hiểu ảnh hưởng của công suất phản kháng đến điện áp

- Tìm hiểu các thiết bị bù

- Đưa ra một số các mô hình tối ưu

- Ứng dụng tìm vị trí và dung lượng bù tối ưu nâng cao chất lượng điện áp trong sơ đồ IEEE 30 nút và lưới điện miền Bắc Việt Nam

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu trong luận văn là các mô hình tối ưu công suất phản kháng, chương trình mô phỏng hệ thống điện PSS/E Power Flow và PSS/E OPF, hệ thống điện IEEE 30 nút và lưới điện miền Bắc Việt Nam

4 Tóm tắt luận điểm, bố cục nội dung

Với mục đích trên bản luận văn được thực hiện theo bố cục nội dung sau:

 42TChương I : Vấn đề công suất phản kháng trong hệ thống điện

 42TChương II: Các thiết bị bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

 42TChương III: Một số phương pháp giải bài toán tối ưu công suất phản kháng trong hệ thống điện

 42TChương IV: Ứng dụng cho hệ thống điện chuẩn IEEE và hệ thống điện miền Bắc Việt Nam

5 Phương pháp nghiên cứu

Trước hết, tác giả tìm hiểu ảnh hưởng của công suất phản kháng đến điện áp theo nhiều khía cạnh bằng việc tham khảo các tài liệu và có sử dụng chương trình

mô phỏng để đánh giá

Tác giả có nghiên cứu về tác dụng của các thiết bị bù trong hệ thống điện như tụ bù dọc, tụ bù ngang, kháng bù ngang, các thiết bị FACTS

Sau đó, tác giả tìm hiểu các phương pháp tối ưu công suất phản kháng trong

đó là các mô hình tối ưu và các phương pháp giải

Cuối cùng, tác giả đã nghiên cứu sử dụng các chức năng của chương trình PSS/E để tìm dung lượng công suất phản kháng bù tối ưu vào lưới điện bằng tụ bù ngang Quá trình nghiên cứu sử dụng PSS/E trước tiên được áp dụng trên lưới chuẩn IEEE 30 nút, với việc thử và chạy hàng loạt các chức năng để phục vụ cho việc đưa ra kết quả, đánh giá phân tích và kết luận Sau khi hiểu rõ bản chất vấn đề trên lưới chuẩn IEEE 30 nút, tác giả áp dụng trên lưới điện miền Bắc Việt Nam để tìm vị trí bù thích hợp, dung lượng bù tối ưu và cho ra kết quả

CHƯƠNG I: VẤN ĐỀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 Vai trò và ảnh hưởng của công suất phản kháng trong hệ thống điện

Ngày nay, do sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu sử dụng điện dẫn đến việc phải xây dựng và phát triển các nguồn phát ở xa các trung tâm phụ tải lớn, chẳng hạn như các nhà máy thủy điện xây dựng ở nguồn nước nơi có cột áp và lưu lượng dòng chảy lớn, các nhà máy nhiệt điện xây dựng gần nguồn nhiên liệu, các nhà máy địa nhiệt và thủy triều chỉ có thể xây dựng ở vị trí nhất định, các tuabin gió chỉ có thể ở nơi có tốc độ gió lớn, còn các nhà máy điện hạt nhân thì phải xây dựng

xa khu đô thị Do vậy phải cần thiết xây dựng hệ thống truyền tải điện để đưa điện

từ nguồn phát đến trung tâm phụ tải

Hệ thống truyền tải điện ngày càng phát triển về số lượng phải đi kèm với phát triển về chất lượng Khi truyền tải lượng công suất tác dụng (CSTD) lớn trên đường dây tới các phụ tải lớn đồng nghĩa với việc cũng phải truyền tải một lượng công suất phản kháng (CSPK) CSPK là dạng năng lượng sinh ra do cấu trúc của lưới điện, điều này không thể tránh khỏi, nhưng để lượng CSPK này truyền trên đường dây nhiều sẽ làm điện áp các nút xấu đi không theo ý muốn

Cũng như CSTD, CSPK trong hệ thống điện (HTĐ) cần phải luôn luôn điều chỉnh để giữ trạng thái cân bằng (giữa công suất phát và phụ tải tiêu thụ, kể cả tổn hao) Mất cân bằng CSPK dẫn đến chất lượng điện áp không đảm bảo, tăng tổn thất điện năng, hệ thống mất ổn định… Một đặc điểm khác về yêu cầu giữ cân bằng CSPK là có tính phân bố theo khu vực do điện áp các nút trong hệ thống rất khác nhau Vì vậy ngoài CSPK cung cấp từ các nhà máy điện cần phải có thêm các nguồn CSPK khác phân bổ trong hệ thống, như máy bù đồng bộ, tụ bù, kháng điện Bên cạnh ý nghĩa cân bằng CSPK, các thiết bị bù còn có tác dụng cải thiện các thông số đặc biệt đối với các đường dây siêu cao, tác dụng điều khiển nâng cao tính

ổn định

Hình 1.1: Hình minh họa công suất phản kháng

1.1.1 Khái niệm công suất phản kháng

1.1.1.1 Công suất phản kháng của điện cảm

Trong mạch điện có tải là điện trở và điện cảm (hình 1.2) được cung cấp bởi điện áp u = U sinωtm , dòng điện i chậm pha sau so với điện áp u góc φ

+ ia có biên độ I cosφm cùng pha với điện áp u, được hiểu là thành phần tác dụng của dòng điện

+ ir có biên độ I sinφm chậm pha với điện áp u góc π/ 2, được hiểu là thành phần phản kháng của dòng điện

Công suất tương ứng với thành phần ia:

trình tiêu tán năng lượng

Công suất tương ứng với thành phần ir:

Q = U.I.sinφ , (với φ > 0 nên Q > 0) gọi là công suất phản kháng (CSPK) của điện cảm, đặc trưng cho cường độ của quá trình dao động năng lượng giữa nguồn với từ trường của điện cảm [4]

Biểu diễn quan hệ P và QL:

Hình 1.3: Quan hệ giữa P và Q của tải có tính điện cảm

1.1.1.2 Công suất phản kháng của điện dung

Trong mạch điện có tải là điện trở và điện dung (hình 1.4) được cung cấp bởi điện áp u = U sin (ωt +φ)m , dòng điện i vượt trước so với điện áp u góc φ

Có thể coi dòng điện i là tổng của hai thành phần:

+ ia có biên độ I cosφm cùng pha với điện áp u, được hiểu là thành phần tác dụng của dòng điện

+ ir có biên độ I sinφm vượt trước so với điện áp u góc π/ 2, được hiểu là thành phần phản kháng của dòng điện

Công suất tương ứng với thành phần ia:

lượng

Công suất tương ứng với thành phần ir:

Q = U.I.sinφ , (với φ < 0 nên Q < 0) gọi là CSPK của tụ điện, đặc trưng cho cường độ của quá trình dao động năng lượng giữa nguồn với điện trường của tụ điện

Biểu diễn quan hệP và QC:

1.1.1.3 Công suất phản kháng của mạch có cả điện cảm và điện dung

Trong mạch điện có cả điện cảm và điện dung (hình 1.6) có dòng điện

Hình 1.6: Mạch điện có cả điện kháng và điện dung

Ở đây ta thấy X và R đặc trưng cho hai quá trình năng lượng khác hẳn nhau

Khi cuộn kháng hấp thụ năng lượng điện từ, nó sẽ lấy năng lượng tĩnh điện ở

tụ điện, nếu tụ điện không cung cấp đủ năng lượng này, thì nguồn sẽ cung cấp phần còn lại, và chỉ có phần năng lượng điện từ này được lưu thông trong mạch nối giữa nguồn đến tổ hợp kháng dung Điều này giải thích vai trò của tụ điện trong việc sản

ra năng lượng phản kháng để bù vào sự hấp thụ của trở kháng

Theo quy ước:

- Năng lượng điện từ là năng lượng phản kháng dương

- Năng lượng tĩnh điện là năng lượng phản kháng âm

CSPK điện dung ngược dấu với CSPK điện cảm, có tác dụng giảm bớt CSPK của mạch điện [4], [6] :

1.1.2 Các nguồn công suất phản kháng và sự tiêu thụ công suất phản kháng 1.1.2.1 Các nguồn công suất phản kháng và ảnh hưởng của chúng

Trong hệ thống điện, các nguồn CSPK gồm có: Máy điện đồng bộ (máy phát điện, máy bù), các đường dây tải điện (đường dây cao áp hoặc siêu cao áp, cáp điện), tụ điện tĩnh và các thiết bị FACTS

Máy phát điện đặt tại các nhà máy điện có khả năng phát CSPK, nhưng lượng CSPK ra cũng chỉ cho phéptrong một giới hạn nhất định do cosφR đm R của máy phát thường trong khoảng 0,8 – 0,85 [4]

Máy bù đồng bộ cũng là một nguồn phát CSPK Vì lý do kinh tế nên người

ta hạn chế sử dụng các máy bù đồng bộ Chúng chỉ sử dụng trong những trường hợp đặc biệt, không thể thay thế [4]

Đường dây tải điện trong mạng cao áp và siêu cao áp với chiều dài đáng kể cũng là một nguồn phát CSPK CSPK do đường dây tải điện sinh ra do thành phần dung dẫn của đường dây Trong chế độ max nó làm nhẹ đi khá nhiều vấn đề thiếu CSPK, nhưng trong chế độ non tải nó gây thừa CSPK đến mức có thể gây quá áp cuối các đường dây tải điện cao áp hoặc siêu cao áp, phải đối phó bằng cách đặt kháng điện, nếu các đường dây này quá dài [6]

Tụ điện tĩnh là nguồn phát CSPK có tác dụng bù những phần còn thiếu cho những thiết bị tiêu thụ CSPK ở từng nút, từng địa phương khác nhau trong một mạng điện Tụ điện được sử dụng nhiều do tính vận hành sửa chữa bảo dưỡng đơn giản, độ tin cậy cao và rẻ hơn máy bù đồng bộ [4]

FACTS là thiết bị bù tĩnh khắc phục được các nhược điểm của tụ điện, các thiết bị FACTS có khả năng linh hoạt trong việc phát hay nhận CSPK, có khả năng điều khiển được [6]

1.1.2.2 Sự tiêu thụ công suất phản kháng và ảnh hưởng của nó

CSPK được tiêu thụ ở mọi nơi có từ trường như động cơ không đồng bộ, máy biến áp, trên đường dây tải điện Yêu cầu CSPK chỉ có thể giảm đến tối thiểu chứ không triệt tiêu được vì nó cần thiết để tạo ra từ trường, một môi trường cần thiết để cho quá trình chuyển hóa biến đổi điện năng được thực hiện trong đó

Sự tiêu thụ CSPK trên lưới điện có thể phân chia một cách gần đúng như sau:

- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 70% - 80% - một lượng lớn CSPK của hệ thống CSPK ở động cơ không đồng bộ gồm hai thành phần: Phần lớn CSPK được sử dụng để tạo ra từ trường khe hở Từ thông móc vòng từ mạch stator sang mạch rotor qua môi trường khe hở không khí có từ trở lớn nên cần dòng điện từ hóa lớn dẫn đến nhu cầu CSPK Phần nhỏ CSPK sinh ra từ trường tản trong mạch sơ cấp Từ trường tản không có vai trò trong quá trình chuyển hóa năng lượng, đây là phần năng lượng vô ích [1]

- Máy biến áp sử dụng 15% - 25% lượng CSPK của hệ thống Máy biến áp không có khe hở không khí, lại có lõi thép làm bằng lá thép kỹ thuật có từ trở nhỏ, nhu cầu về từ trường từ hóa ít hơn động cơ không đồng bộ, nên nhu cầu CSPK cũng ít hơn động cơ không đồng bộ Nhưng do số lượng và dung lượng máy biến áp lớn cũng gây ra việc tiêu thụ một lượng CSPK đáng kểtrong hệ thống [2], [5]

- Đường dây tải điện và các phụ tải khác sử dụng khoảng 5% tổng CSPK của

hệ thống CSPK được sản xuất từ nhà máy điện và cũng được truyền tải trên các đường dây cao áp và siêu cao áp như CSTD, do đó cũng có tổn hao CSPK trên đường dây tải điện [1]:

1.2 Ảnh hưởng của công suất phản kháng đến điện áp

Điều kiện để chế độ xác lập có thể tồn tại là sự cân bằng CSTD và CSPK Công suất do các nguồn sinh ra phải bằng công suất do các phụ tải tiêu thụ cộng với tổn thất công suất trong các phần tử hệ thống điện:

pt F pt F

2 2 2

S =P Q+Cho nên các điều kiện cân bằng công suất trên không thể xét một cách độc lập mà lúc nào cũng xét đến mối quan hệ giữa chúng Tuy vậy trong thực tế tính toán và vận hành hệ thống điện một cách gần đúng có thể xem sự biến thiên CSTD

và CSPK tuân theo quy luật riêng biệt ít ảnh hưởng đến nhau Đó là:

Sự biến đổi CSTD chỉ có ảnh hưởng đến tần số của hệ thống điện, ảnh hưởng của nó đến điện áp không đáng kể

Sự biến đổi CSPK ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp của hệ thống điện Do đó điện áp là thước đo đánh giá sự cân bằng CSPK Nếu CSPK nhỏ hơn yêu cầu thì điện áp sẽ giảm, còn khi CSPK nguồn lớn hơn CSPK yêu cầu của phụ tải thì điện áp

sẽ tăng Nếu điện áp thấp hơn giới hạn quy định bởi tiêu chuẩn chất lượng điện áp thì có nghĩa là CSPK của nguồn thiếu so với phụ tải, còn nếu điện áp cao hơn thì có nghĩa là nguồn thừaCSPK

Sự cân bằng CSPK vừa có tính hệ thống vừa có tính địa phương Có nghĩa là

có thể chỗ này thừa CSPK, nhưng chỗ khác lại thiếu Điện áp ở các điểm khác nhau

có thể rất khác nhau Do đó điều chỉnh cân bằng CSPK phải thực hiện cả ở cấp hệ thống lẫn ở cấp địa phương Ở cấp hệ thống điều chỉnh mức điện áp trung bình của

hệ thống, còn điều chỉnh địa phương nhằm đạt được yêu cầu điện áp cụ thể của địa phương

CSPK được phát ra từ các nhà máy điện, đây là phần quan trọng có khả năng biến đổi nhanh đáp ứng được sự biến đổi của yêu cầu Phần còn lại được cấp nhờ các tụ bù, kháng điện … được đặt một cách hợp lý trong hệ thống điện Hệ thống điện cần một lượng CSPK dự trữ chung để điều chỉnh mức điện áp hệ thống khi nhu cầu biến đổi hoặc sự cố nhà máy điện [6]

1.3 Sụt giảm điện áp trên đường dây truyền tải: n guyên nhân và ảnh hưởng 1.3.1 Các nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt giảm điện áp

Sụt giảm điện áp trong luận văn đề cập đến việc điện áp bị giảm đi trở thành nhỏ hơn 90% điện áp định mức tại tần số công nghiệp trong thời gian lớn hơn 1

phút Nguyên nhân của sự sụt giảm thấp điện áp có thể là do có một tải lớn đóng vào hệ thống, ngắt một bộ tụ bù ra khỏi hệ thống hoặc một đường dây trong đường dây lộ kép bị đứt Mạch điện quá tải cũng có thể gây ra hiện tượng sụt giảm thấp điện áp Sụt giảm điện áp chủ yếu do tổn thất điện áp trên đường dây và một phần tổn thất điện áp qua máy biến áp (lượng tổn thất điện áp qua máy biến áp không đáng kể).

Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau:

Trong đó thành phần dọc trục ∆ làm biến đổi modul của điện áp, còn thành U

phần δU làm biến đổi góc pha của điện áp Trên lưới hệ thống, điện trở R thường nhỏ hơn nhiều so với điện kháng X, do đó có thể bỏ qua R trong công thức trên [1]:

Thành phần ΔU chỉ phụ thuộc vào CSPK Q Còn sự biến đổi CSTD chỉ làm thay đổi góc pha của điện áp, thành phần này ảnh hưởng ít đến modul của điện áp Trên lưới hệ thống, mức điện áp phụ thuộc vào dòng CSPK trên các đường dây truyền tải

1.3.2 Ảnh hưởng của sụt giảm điện áp

Sụt giảm điện áp ở lưới phân phối ảnh hưởng đến vấn đề chất lượng điện năng Điện áp tại các nút tải không đạt yêu cầu, trong khi các thiết bị điện tử hiện đại ngày nay rất nhạy cảm với sự thay đổi điện áp Các xí nghiệp công nghiệp có yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng điện áp, yêu cầu điện áp cung cấp cho các động cơ phải nằm trong một giới hạn cho phép, vì khi điện áp sụt giảm dưới giới hạn cho phép có thể làm dừng động cơ, động cơ chạy sai quy trình dẫn đến việc không hoàn thành sản xuất thiệt hại đến kinh tế

Sụt giảm điện áp ở lưới truyền tải nguyên nhân chủ yếu là do quá tải cuối đường dây, hoặc sự cố đứt dây ở đường dây hai mạch Sụt giảm điện áp trên lưới truyền tải gây hiện tượng thấp áp cho cả một khu vực, tuy nhiên không nguy hiểm

bằng sụt giảm điện áp trên lưới phân phối vì có thể điều chỉnh được bằng đầu phân

áp máy biến áp hoặc cắt bớt phụ tải

Trong trường hợp sụt giảm điện áp nặng nề do sự cố ngắn mạch có thể gây ra hiện tượng sụp đổ điện áp, mất điện một phần hoặc toàn hệ thống

CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN

1 Giảm độ lệch điện áp

Khi mắc thêm tụ điện nối tiếp vào đường dây thì điện kháng tổng đường dây

X = XR L R – XR C R sẽ giảm xuống Nếu ta giả thiết góc lệch pha φ giữa dòng điện phụ tải

và điện áp UR 2 R ở cuối đường dây không đổi thì độ lệch điện áp và góc lệch pha δ giữa véc tơ điện áp đầu đường dây và cuối đường dây giảm xuống đáng kể Trên đồ thị hình 2.1 ta thấy trước khi mắc tụ bù dọc thì điện áp đầu đường dây là U1và góc lệch pha so với U2 là δ, sau khi mắc tụ bù dọc thì điện áp đầu đường dây là U1' và góc lệch pha so với U2là δ'[5] Ta nhận thấy:

'

δ < δ , ΔU < ΔU' 

Trong đó: ΔU = U - U 1  2

ΔU = U - U' 1' 2

2 Nâng cao khả năng tải của đường dây

Khả năng tải giới hạn của đường dây theo điều kiện ổn định tĩnh được đánh giá theo công thức:

1 2 L

U U

XTrong đó:

UR 1 R, UR 2 R: tương ứng điện áp đầu và cuối đường dây

XR L R: Điện kháng đường dây truyền tải

δ: Góc lệch giữa điện áp đầu đường dây UR 1 R và điện áp cuối đường dây UR 2 R Khi có bù dọc trên đường dây cho thấy rõ rằng:

3 Giảm tổn thất công suất phản kháng

Ta thấy khi có dòng điện chạy qua tụ bù dọc sẽ sinh ra một lượng CSPK Lượng CSPK này sẽ bù lại phần tổn thất CSPK tiêu thụ trên điện kháng đường dây khi có dòng điện chạy qua Cả hai lượng CSPK trên đều phụ thuộc vào dòng điện cho nên tụ bù dọc có khả năng tự điều chỉnh làm giảm bớt sự thừa và thiếu CSPK ở các chế độ khác nhau [5]

4 Tăng độ dự trữ ổn định tĩnh của hệ thống điện

Khi đường dây được bù dọc, từ công thức (*) ta có:

0

P -P

K =

P

Ta nhận thấy rằng khi bù dọc cho đường dây siêu cao thì PR gh R sẽ tăng lên, do

đó độ dự trữ ổn định tĩnh tăng lên và trong thực tế khi có bù dọc bằng tụ bù tĩnh KR dt R

có thể tăng lên khoảng (20%-30%) [3]

2.1.2 Vị trí đặt thiết bị bù

Tụ bù dọc có thể được đặt tập trung hoặc đặt phân tán dọc theo chiều dài đường dây Tùy theo mức độ bù và vị trí đặt bù của bộ tụ mà tổng trở đo được ở đầu đường dây sẽ khác nhau Vị trí đặt thiết bị bù có liên quan và ảnh hưởng rất lớn đến việc phân bố điện áp dọc đường dây Ngoài ra vị trí đặt của tụ bù dọc còn ảnh hưởng nhiều đến độ tin cậy của tụ bù dọc

Trong thực tế khi lựa chọn vị trí đặt thiết bị bù dọc người ta thường xét đến 3 tiểu chuẩn sau:

+ Mức độ phân bố điện áp dọc theo đường dây

+ Trị số dòng điện ngắn mạch qua bộ tụ

+ Thuận tiện cho việc trông nom và bảo quản bộ tụ

Theo kinh nghiệm vận hành cho thấy tụ bù dọc thường được đặt tại các vị trí như sau:

+ đầu đường dây (Hình 2.2b)

+ cuối đường dây (Hình 2.2c)

+ hai đầu đường dây (Hình 2.2d)

+ giữa đường dây (Hình 2.2e)

+ khoảng cách 1/3 và 2/3 tổng chiều dài đường dây (Hình 2,2f)

Thực tế theo kinh nghiệm vận hành cho thấy khi đặt tụ bù dọc trên đường dây truyền tải tại những vị trí khác nhau thì sự phân bố điện áp trên đường dây là khác nhau Cụ thể ta xét các trường hợp tụ bù dọc thường được đặt theo kinh nghiệm vận hành như hình dưới đây [2]:

0,5XL0,5∆U

b, Tụ bù dọc đặt đầu đường dây với XR C R = 0,5 XR L R

c, Tụ bù dọc đặt cuối đường dây với XR C R = 0,5XR L R

d, Tụ bù dọc đặt hai đầu đường dây với XR C R = 0,25 XR L R

e, Tụ bù dọc đặt ở giữa đường dây với XR C R = 0,5 XR L R

2.1.3 Mức độ bù dọc

Thông thường để đánh giá lượng bù dọc của đường dây, người ta đưa ra hệ

số bù dọc: C

C L

X

K =XTrong đó: XR C R: Dung kháng của tụ bù dọc

XR L R: Cảm kháng của đường dây

Thực tế thường chọn hệ số bù dọc nằm trong giới hạn từ (25%75%) Trong chế độ vận hành bình thường, nhất là ở chế độ tải nặng nề hệ số bù dọc càng lớn thì giới hạn truyền tải càng cao Nhưng nếu chọn hệ số bù dọc quá lớn thì có thể kéo theo hàng loạt các hậu quả xấu Một trong những hậu quả xấu này là gây ra hiện tượng tự kích thích ở các máy phát điện Khi cắt tải đột ngột hoặc không tải thì lượng CSPK do đường dây phát ra rất lớn làm cho tải của máy phát mang tính chất điện dung Như đã biết khi tải máy phát mang tính chất điện dung thì dòng tải chạy trong stator gây ra từ thông cùng chiều với từ thông của dòng kích từ chạy trong rotor làm xuất hiện hiện tượng phản hồi dương dẫn đến máy phát điện tự kích thích, quá trình này sẽ làm cho điện áp đầu cực máy phát tăng vọt Ngược lại nếu chọn hệ

-số bù dọc quá nhỏ (KR C R < 25%) thì ảnh hưởng và hiệu quả của tụ bù dọc là không đáng kể [5]

C – điện dung đợn vị của 1km đường dây, F/km

L – chiều dài đường dây, km

Với cấp điện áp siêu cao lượng CSPK do đường dây phát ra lớn Ở chế độ không tải lượng CSPK này có thể gây quá điện áp nguy hiểm ở đầu đường dây bị hở

mạch Để khắc phục sự quá áp này ta phải đặt kháng bù ngang tại một số điểm trên đường dây Trong chế độ non tải (PR tải R < PR TN R), CSPK trên đường dây thừa và đi về hai phía của đường dây Để đảm bảo được trị số cosφ cho phép của máy phát ta phải đặt kháng bù ngang ở đầu đường dây để tiêu thụ CSPK Thơng thường, khoảng cách giữa các kháng bù ngang từ 200-500km

Để minh họa, ta giả thiết dung dẫn của đường dây được đặt tập trung ở đầu của đường dây bị hở mạch

trường hợp không bù

trường hợp đặt kháng bù ngang cuối đường dây

U = U1 dđ

Hình 2.3: Đồ thị véc tơ điện áp và mạch minh họa

Ở chế độ khơng tải dịng điện chạy trên đường dây là dịng điện dung IR C R cĩ gĩc pha vượt trước điện áp UR 2 R ở cuối đường dây 90o P

P Điện áp giáng ΔU trên đường dây làm cho điện áp UR 1 R ở đầu đường dây bé hơn nhiều so với điện áp UR 2 R ở cuối đường dây Nếu đầu đường dây được nối với nguồn cĩ UR 1 R = UR dđ R thì điện áp cuối đường dây UR 2 R lớn hơn rất nhiều so với UR dđ R

Để khử ảnh hưởng của dung dẫn đường dây, giảm mức quá áp ở cuối đường dây ta cĩ thể đặt tại đây 1 kháng bù ngang Dịng điện cảm IR L R chạy qua kháng bù ngang ngược pha với dịng điện dung IR C R của đường dây Kết quả là trên đường dây

không tải sẽ có dòng điện IR C R – IL R Rnhỏ hơn rất nhiều IR C R, điện áp giáng

L

C

Tương quan giữa IR L R và IR C R hay giữa công suất của kháng bù ngang QR K R và công suất do điện dung đường dây phát ra QR C R gọi là hệ số bù ngang KR L R:

K L C

Q

Tùy theo kết cấu của kháng điện và cách đấu nối kháng điện vào đường dây

mà ta có hệ số bù ngang cố định hoặc thay đổi

Nếu công suất của kháng điện không thay đổi và đấu cứng vào đường dây (không qua máy cắt điện) thì hệ số bù ngang sẽ không thay đổi hay còn gọi là bù cố định Nhược điểm của phương pháp bù cố định là không thể giữ điện áp tại nút bù không thay đổi khi chế độ tải công suất của đường dây thay đổi Để có thể điều chỉnh điện áp tại các nút bù luôn nằm trong giới hạn cho phép khi công suất tải trên đường dây thay đổi (từ không tải P=0 đến tải cực đại P = PR max R) cần thay đổi dung lượng của thiết bị bù Dung lượng của thiết bị bù ngang có thể thay đổi nhẩy cấp hoặc liên tục Khi điều khiển nhẩy cấp các kháng và tụ bù ngang được chia thành nhiều nhóm (có thể 3 hoặc 4 nhóm) và đấu vào nút bù thông qua thiết bị đóng cắt

Ở chế độ không tải tất cả các kháng được đóng vào đường dây, tất cả các tụ được cắt ra Khi công suất tải càng tăng sẽ lần lượt cắt kháng điện ra khỏi đường dây và đưa dần các nhóm tụ điện vào Ở chế độ tải cực đại tất cả các tụ điện được đóng vào, còn tất cả các kháng điện được cắt ra [5]

Hình 2.4: Mạch điện trước khi đặt tụ bù ngang

Biên độ điện áp ở đầu và cuối đường dây chênh lệch nhau khá nhiều:

1 2

ΔU = U - U  Sau khi đặt tụ bù :

d

I = I d t

Hình 2.5: Mạch điện sau khi đặt tụ bù ngang

Trong mạch có thành phần dòng điện IR C R làm thay đổi dòng điện chạy trên đường dây, dẫn đến độ lệch điện áp giữa đầu và cuối đường dây chỉ có ý nghĩa về góc pha:

2

1

ΔU'= U - U'  

Như vậy sau khi đặt tụ bù song song với tải, làm cho U = U'1  Việc đặt tụ 2

bù đã làm hạn chế sự thay đổi điện áp nguồn cung cấp mà nguyên nhân gây ra bởi

sự thay đổi CSTD và CSPK của tải

Chú ý rằng đặt tụ bù ngang chỉ có hiệu quả khi X của lưới điện lớn (đường dây trên không) và khi cosφ của lưới điện trước khi bù thấp [4]

2.3.2 Tụ bù ngang dùng để điều chỉnh hệ số công suất

Nguyên tắc điều chỉnh hệ số công suất là bù CSPK Một phụ tải PR 1 R + jQR 1 R có

Hình 2.6: Minh họa việc đặt tụ bù điều chỉnh hệ số công suất

Khi đặt tụ bù ngang tương ứng với một lượng CSPK QR C R được bơm vào tải,

hệ số công suất được cải thiện từ cosφR 1 R thành:

1

Pcosφ =

P + (Q -Q ) > cosφR 1

Tụ bù ngang là một nguồn phát CSPK với ưu điểm rẻ, lắp đặt và vận hành đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm của tụ điện là chỉ có thể phát CSPK, phải điều chỉnh theo từng cấp và CSPK do tụ điện phát ra phụ thuộc vào điện áp vận hành Thời gian vận hành, tuổi thọ ngắn, dễ hư hỏng (khi bị ngắn mạch, quá áp)

Để khắc phục nhược điểm này, ngày nay người ta đã dùng đến các lựa chọn sau:

- Để điều chỉnh trơn tụ điện người ta dùng bù CSPK có điều khiển SVC (Static Var Compensator)

- Để cĩ thể phát hay nhận CSPK người ta dùng SVC gồm tổ hợp TCR và TSC

- Để bảo vệ quá áp và kết hợp điều chỉnh tụ bù theo điện áp thì cĩ thể lắp đặt các bộ điều khiển để đĩng cắt tụ theo điện áp [4]

2.4 Các thiết bị bù cĩ điều khiển

Ngày nay, với sự phát triển của lĩnh vực điện tử cơng suất, khi nĩi đến thiết

bị bù cĩ điều khiển là nĩi đến một số thiết bị thuộc hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS (Flexible AC Transmission System) Đĩ là hệ thống truyền tải dịng điện xoay chiều kết hợp với các thiết bị điện tử cơng suất hoặc các thiết bị điều khiển tĩnh khác để tăng cường khả năng điều khiển và tăng khả năng truyền tải cơng suất

Nhìn chung, các thiết bị điều khiển FACTS cĩ thể chia làm 4 loại:

- Thiết bị điều khiển nối tiếp (dọc)

- Thiết bị điều khiển song song (ngang)

- Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp nối tiếp.–

- Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp – song song

Thiết bị điều khiển nối tiếp: cĩ thể là điện kháng thay đổi được giá trị như tụ điện,

kháng điện, … hoặc nguồn biến đổi dựa trên các thiết bị điện tử cơng suất Về nguyên lý, tất cả các thiết bị điều khiển nối tiếp đều đưa điện áp nối tiếp vào đường dây Với điều kiện là điện áp vuơng pha với dịng điện, thiết bị điều khiển nối tiếp chỉ cung cấp hoặc tiêu thụ CSPK [12]

Đường dâye

Hình 2.7: Bộ điều khiển nối tiếp Thiết bị điều khiển song song: giống trường hợp thiết bị điều khiển nối tiếp, các

thiết bị điều khiển song song cĩ thể là tụ điện, kháng điện thay đổi được hoặc nguồn

biến đổi điện tử cơng suất Về nguyên lý, tất cả các thiết bị điều khiển song song đưa thêm vào đường dây một nguồn dịng tại điểm đấu nối Với điều kiện vẫn là dịng điện vuơng pha với điện áp pha, thiết bị điều khiển song song cũng chỉ cung cấp hoặc tiêu thụ CSPK [12]

Đường dây i

Hình 2.8: Bộ điều khiển song song Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp – nối tiếp: là sự kết hợp của các bộ điều khiển

nối tiếp riêng lẻ, được điều khiển phối hợp trong đường dây truyền tải nhiều mạch Hoặc nĩ cũng cĩ thể là một bộ điều khiển khối, trong đĩ bộ điều khiển nối tiếp bù CSPK nối tiếp độc lập cho mỗi đường dây nhưng cũng truyền CSTD giữa các đường dây qua đường truyền cơng suất Khả năng truyền CSTD của bộ điều khiển nối tiếp nối tiếp, làm cho nĩ cĩ khả năng cân bằng cả CSPK lẫn CSTD chạy trên – đường dây và do đĩ cực đại hĩa khả năng sử dụng của đường dây Cụm từ “kết hợp” (unified) ở đây nghĩa là các đầu DC của tất cả các bộ chuyển đổi của bộ điều khiển đều được nối với nhau để truyền tải CSTD [12]

Các lộ đường dây Ac Liên kết

điện DC

Hình 2.9: Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp nối tiếp –

Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp – song song: là sự kết hợp của các bộ điều khiển

nối tiếp và song song, được điều khiển theo một cách thức phối hợp Về nguyên lý,

bộ điều khiển kết hợp nối tiếp song song đưa dịng điện vào hệ thống nhờ phần tử – song song của bộ điều khiển, tuy nhiên khi các bộ điều khiển nối tiếp và song song

được kết hợp, sẽ cĩ sự trao đổi cơng suất tác dụng giữa bộ điều khiển nối tiếp và song song thơng qua đường dẫn cơng suất [12]

Đường dây e

i

Liên kết điện DC

Đường dây e

i

Điều khiển kết hợp

Hình 2.10: Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp – song song

2.4.1 Nhĩm các thiết bị điều khiển nối tiếp

a SSSC (Static Synchronous Series Compensator – thiết bị bù nối tiếp đồng bộ

tĩnh): là một máy phát đồng bộ tĩnh khơng cĩ nguồn năng lượng riêng cung cấp từ

bên ngồi, hoạt động như một thiết bị bù nối tiếp mà điện áp đầu ra cĩ thể điều khiển độc lập và vuơng pha với dịng điện trên đường dây nhằm mục đích tăng hoặc giảm điện áp dung kháng rơi trên đường dây và vì thế điều khiển được cơng suất truyền tải SSSC cĩ thể chứa thêm bộ dự trữ năng lượng hoặc các thiết bị tiêu thụ năng lượng nhằm tăng cường khả năng ổn định động của hệ thống điện bằng cách

bù thêm CSTD tức thời, để tăng hoặc giảm điện áp rơi trên đường dây [12]

Giao diện

Nguồn công suất

Hình 2.11: SSSC dựa trên bộ biến đổi nguồn áp và SSSC cĩ nguồn dự trữ

b TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor – Tụ nối tiếp điều khiển bằng

thyristor): là một bộ bù điện kháng mang tính chất dung, có chứa một bộ các tụ điện nối tiếp và bộ này song song với kháng điện điều khiển bằng thyristor (TCR) nhằm cung cấp điện dung có thể điều chỉnh trơn [12]

Hình 2.12: Mô tả đơn giản của TCSC

c TSSC (Thyristor Switched Series Capacitor – Tụ điện nối tiếp đóng mở bằng

thyristor): là một mở rộng của các tụ nối tiếp truyền thống thông qua việc bổ sung

bộ điều khiển bằng thyristor [12]

Hình 2.13: Mô tả đơn giản của TSSC

d TCSR (Thyristor Controlled Series Reactor – Kháng điện nối tiếp điều khiển

bằng thyristor): là một bộ bù cảm kháng có chứa bộ các kháng nối tiếp và mắc song

song với điện kháng điều khiển bằng thyristor nhằm điều chỉnh cảm kháng một cách liên tục [12]

Hình 2.14: Mô tả đơn giản của TCSR

e TSSR (Thyristor Switched Series Reactor – Kháng điện nối tiếp đóng mở bằng

thyristor): là mở rộng của các kháng nối tiếp truyền thống thông qua việc bổ sung

bộ điều khiển bằng thyristor Bộ bù điện kháng mang tính chất dung chứa bộ tụ nối

tiếp và bộ tụ này song song với một điện kháng đĩng mở bằng thyristor để cung cấp

sự điều khiển theo bậc cho điện kháng [12]

Hình 2.15: Mơ tả đơn giản của TSSR

2.4.2 Nhĩm các thiết bị điều khiển song song

a SVC (Static Var Compensator – Bộ bù tĩnh): là một máy phát hoặc bộ tiêu thụ

điện tĩnh cĩ thể thay đổi được nối song song, mà cơng suất đầu ra của nĩ cĩ thể được điều chỉnh để trao đổi dịng điện điện cảm hoặc điện dung để duy trì hoặc điều khiển các thơng số cụ thể của hệ thống điện (điển hình là điện áp nút) [12]

TCR TSR TSC Bộ lọc

Hình 2.16: Cấu tạo chung của SVC

Nĩi chung, SVC là sự kết hợp của 3 phần tử cơ bản: TCR, TSR, TSC

TCR (Thyristor Controlled Reactor – Cuộn kháng điều chỉnh bằng thyristor): là cuộn cảm được điều khiển bằng thyristor, mắc song song, điện kháng của nĩ thay đổi liên tục bằng cách điều chỉnh gĩc dẫn của van thyristor [12]

TSR (Thyristor Switched Reactor – Cuộn kháng đĩng mở bằng thyristor): là cuộn

cảm đĩng mở bằng thyristor, nối song song, mà điện kháng của nĩ được thay đổi dạng bậc thang theo trạng thái dẫn dịng hoặc khơng dẫn dịng của van thyristor[12]

TSC (Thyristor Switched Capacitor – Tụ đĩng cắt bằng thyristor): là một tụ điện

đĩng cắt bằng thyristor, mắc song song, điện kháng của nĩ cĩ thể thay đổi dạng bậc thang bằng cách thay đổi độ dẫn dịng hoặc là khơng dẫn hoặc là dẫn dịng hồn tồn của van thyristor [12]

b STATCOM (Static Synchronous Compensator – Bộ bù đồng bộ tĩnh): hoạt

động như một bộ bù tĩnh mắc song song, dịng điện cảm hoặc dung cĩ thể được điều khiển độc lập đối với điện áp hệ thống [12]

Đường dây Đường dây

Hình 2.17: Cấu tạo của STATCOM

2.4.3 Nhĩm các thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp - song song

a UPFC (Unified Power Flow Cotroller): là sự kết hợp của STATCOM và SSSC thơng qua một dây dẫn DC chung, cho phép dịng CSTD theo cả hai chiều giữa các đầu ra nối tiếp của SSSC và các đầu ra song song của STATCOM, và được điều khiển để cung cấp bù CSPK và CSTD một cách đồng thời mà khơng cần nguồn điện bên ngồi UPFC, bằng cách đưa thêm vào điện áp nối tiếp một cách tự nhiên, cĩ khả năng điều khiển, đồng thời hoặc cĩ lựa chọn, điện áp đường dây truyền tải, điện kháng, gĩc pha, hoặc dịng CSTD, CSPK chạy trên đường dây UPFC cĩ thể cung cấp bù CSPK ngan cĩ điều khiển một cách độc lập g [12]

Hình 2.18: Cấu tạo chung của UPFC

b. TCPST (Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer Biến áp dịch pha – –

điều khiển bằng thyristor): là một biến áp dịch pha được điều chỉnh bằng khóa

thyristor để thay đổi góc pha một cách nhanh chóng [12]

Hình 2.19: Cấu tạo chung của TCPST