Sa thải phụ tải có thể phải thực hiện khi điệnáp tại một số nút của nó vượt ra khỏi giới hạn an toàn của chúng, điều này giúp ngănngừa sụp đồ điện áp trên lưới.Các bộ điều khiến truyền t
MBA X 7
TSR TCR TSC BIEU ĐỒ HOAT DONG
Hình 2 1 Cau tạo và nguyên ly làm việc của SVC 2.2.2 Tụ nối tiếp điều khiến bằng Thyristor TCSC
Tương tự như SVC, phần tử TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) là thiết bị điều khiến trở kháng nhanh của đường dây và hoạt động trong điều kiện 6n định của hệ thống điện Nó được tổ hợp từ một hay nhiều module TCSC, mỗi một module bao gồm hai thành phan co bản:
— Thành phan cảm kháng có thé thay đổi được điện dung nhờ bộ điều chỉnh van thyistor.
— Thanh phan điều khiến bao gồm các thiết bi điện tử như van thyristor; các cửa đóng mở GTO,
Ngoài ra, TCSC còn có một số thiết bị phụ như bộ lọc f nhằm lọc bỏ các sóng hài bậc cao, thiết bị đóng ngắt phục vụ các chế độ vận hành của TCSC trong các chế độ khác nhau của hệ thống điện.
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của TCSC như hình 2.2 sau:
Vung không HD MOV , se | _
SƠ ĐỒ NGUYÊN LY BIEU DO HOAT DONG
Hình 2 2 Cau tao và nguyên lý hoạt động của TCSC Các chức năng chính của TCSC bao gồm:
— Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ôn định tĩnh.
— Giảm sự thay đổi điện áp.
— Tăng cường kha năng truyền tải của dong dây.
— Tăng cường tính ôn định của hệ thống điện.
— Giảm góc làm việc || làm tang cường kha năng vận hành của đường dây.
— Hạn chế hiện tượng cộng hưởng tân số thấp trong hệ thống điện.
Tuy nhiên, TCSC còn có nhiều chức năng khác có thé tăng tính linh hoạt trong vận hành các đường dây siêu cao áp nói riêng và hệ thống điện nói chung Tuỳ theo yêu cầu của từng đường dây siêu cao áp cụ thể và chức năng của chúng trong từng hệ thống điện cụ thé mà ta có thé áp dụng các phương pháp, mạch điều khiển TCSC cho phù hợp với các chế độ vận hành trong hệ thong dién.
2.2.3 Bộ bù đồng bộ tĩnh STATCOM STATCOM là sự hoàn thiện của SVC, bao gồm các bộ tụ điện được điều chỉnh bang các thiết bị điện tử như thyistor có cửa đóng mở GTO So với SVC, nó có ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích lớn như SVC và đặc biệt là nó điều khiến linh hoạt và hiệu quả hơn.
Câu tạo của STATCOM và đặc tính hoạt động của nó như sau:
SO DO NGUYEN LY BIEU DO HOAT DONG
Hình 2 3 Cau tao và nguyên lý hoạt động của STATCOM Các tính năng của STATCOM cũng giống như của SVC nhưng khả năng điều chỉnh, điều khiến các thông số của STATCOM ở mức cao hơn, bao gồm:
— Điều khiến điện áp tại nút có đặt STATCOM có thé có định giá trị điện áp.
— Điều khiến trào lưu công suất phản kháng tại nút được bù.
— Giới hạn thời gian và cường độ quá điện áp khi xảy ra sự cố (mất tải, ngắn mạch ) trong hệ thong dién.
— Tang cường tinh ôn định của hệ thống điện.
— Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cố trong hệ thong điện như ngắn mạch, mất tải đột ngột
Ngoài ra, STATCOM còn có đặc điểm nổi trội so với SVC như sau:
— Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiến khi loại trừ được sự cố.
— Có thể phát công suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn điện áp lưới và ngược lại, tiêu thụ công suất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn điện áp lưới.
2.2.4 Thiết bị điều khiến dõng công suất UPFCUPFC (Unified Power Flow Controller) là một khái niệm mới ứng dụng các thiết bi bù đa chức năng dé điều khiến điện áp tại các thanh cái độc lập, dòng công suất tác dung P và phản kháng Q trên các đường dây truyén tải, đặc biệt là trên các đường dây siêu cao áp nối giữa các HTD nhỏ UPFC la thiết bị làm cho lưới điện vận hành rất linh hoạt và hiệu quả.
Về nguyên lý cấu tao, UPFC được hiểu như sự kết hợp thiết bị bù dọc làm thay đổi góc pha (Static Synchronous Series Compensator) với thiết bị bù ngang STATCOM Nó được cau tạo từ 2 bộ chuyển đổi (converter) điều khiến Thyristor có cửa đóng mở GTO Mỗi một bộ chuyển đổi gồm có van đóng mở (GTO) và MBA trung gian điện áp thấp như được thé hiện trong hình 2.4.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Í_ VECTƠ ĐIỆN AP
Hình 2 4 Nguyên lý cau tạo của UPFC Máy biến áp nối với bộ chuyển đổi qua thanh cái làm việc (Buswork) và máy cắt được mô tả trên hình Mỗi một bộ chuyển đổi có thể ngừng hoạt động vì bất cứ nguyên nhân nào đó, converter còn lại có thé điều khiển vận hành độc lập.
Về nguyên lý, UPFC có 3 chế độ vận hành, bao gồm:
Chế độ 1: chế độ điều khiến trở kháng Xe U,=X.j1, (2.1)
Chế độ 2: chế độ điều khiến điện áp trực giao U, U, =U,.j1,|L| (2.3) p= SI {sin(a)-Zeoos(a2)) (2.2)
Chế độ 3: chế độ điều khiển góc pha điện áp 9,
` Q, điện kháng bù điện áp bù
— ee góc lệch pha giữa U,va U, Điện kháng của đường dây truyền tải. ox 8S SS Góc lệch pha giữa điện áp dau va cuối của đường dây
Trong 3 chế độ vận hành trên của UPFC thì chế độ 2 và chế độ 3 có ưu điểm hơn chế độ 1 vì có thé điều khiển dòng công suất tác dung P ngay cả khi góc pha 6 rat nhỏ Trong chế độ 1, néu dòng trong thành phan bù dọc (series compensator) giảm thi khả năng điều khiến của UPFC cũng giảm theo Hơn nữa, trong chế độ 1 và chế độ 2, công suất của thành phan bù ngang (shunt compensator) có thé giảm tối thiểu vì dòng công suất đi qua liên kết 1 chiều (DC link) gần như băng 0.
Ngoài ra, thành phan bù ngang có thé điều khiến đồng thời cả dòng công suất phản kháng Q và công suất tác dụng P truyền tải trên đường dây.
2.2.5 Thiết bị điều khiến góc pha bằng thyristor TCPAR Thiết bị TCPAR (Thyristor Controlled Phase Angle Regulator) là một khái niệm mới ứng dung thyristor dé điều chỉnh góc lệch pha của điện áp pha của đường dây Nó có tác dụng điều khiến công suất truyền tải trên đường dây.
Về mặt cau tạo, nó như một máy biến áp 3 cuộn dây nối song song với đường dây truyền tải và có thé điều chỉnh góc lệch của điện áp U truyền tải trên đường dây.
Câu tạo của TCPAR và đặc tính hoạt động của nó như sau:
Hình 2 5 Nguyên lý cau tạo của TCPAR Các tinh năng của TCPAR cũng như của các thiết bị bù có điều khiến khác nhưng chức năng của nó là điều chỉnh góc pha của điện áp trên đường dây Khả năng điều khiến trào lưu công suất rất cao.
Các tinh năng của TCPAR bao gồm:
— Điều khiến trào lưu công suất phản kháng tại nút bù.
— Tăng cường tính ôn định tĩnh của hệ thong dién.
— Tang cường tinh ôn định động của hệ thống điện.
— Giảm sự dao động công suất khi xảy ra sự cô trong hệ thong điện như ngắn mạch, mất tải đột ngột
— Có kha năng vận hành trong chế độ sự có và tiếp tục điều khiến khi loại trừ được sự cố.
Nhiều ý tưởng dựa trên các thiết bị FACT được phát triển trong nhiều thập kỉ gan đây trong van dé nâng cao 6n định hệ thống điện trong quá trình phát triển nhanh chóng của phụ tải Hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt (FACTS) là một khái niệm liên quan đến việc áp dụng các bộ điều khiến điện tử công suất lớn trong các mạng truyền dẫn AC cho phép kiểm soát dòng điện và điện áp nhanh và đáng tin cậy FACTS không chỉ ra một bộ điêu khiên cụ thê mà là một nhóm các bộ điều khiên sẽ được các nhà hoạch định hệ thống chọn lựa dựa trên lợi ích chi phí Mục tiêu chính của bộ điều khiến FACT bao gồm:
Hiệu chỉnh dòng công suất trong các đường dây truyền tải quy định. Đảm bảo cho các đường dây không vượt quá giới hạn nhiệt của nó.
Ngăn ngừa ngắt tầng băng cách góp phần vào việc kiểm soát khẩn cấp.
Giảm độ dao động có thể đe dọa an ninh hoặc giới hạn dung lượng đường dây có thể sử dụng.
Ngăn chặn sụp đồ điện áp bằng cách cung cấp công suất phản kháng tại các nút thiếu hụt công suất phản kháng công suất tác dụng và công suất phản kháng trên các đường dây có thể được điều khiển một cách chính xác bằng cách bơm vào một điện áp nối tiếp với độ lớn và góc pha cân thiết, điều này giúp cải thiện ôn định hệ thống và độ tin cậy hệ thống đồng thời giảm chi phí hoạt động và chi phí phải xây dựng các đường dây truyền tải mới Ngoài ra, các thiết bi FACT có thé thay đổi dòng công suất một số đường dây cụ thể hoặc các dòng công suất trong các đường dây song song băng cách thay đổi tổng trở của các đường dây này Các thiết bị FACT có ảnh hưởng lớn đến việc giảm các giao động trong hệ thông điện và bù công suất phản kháng linh hoạt cho lưới điện FACTS có thé được chia thành ba nhóm dựa trên cách thức kết nối của chúng trên hệ thong dién.
ÄX,B, tưng =3 vz|2— 5
Trong đó, X, biéu diễn các biến và ƒ biểu diễn các phương trình của hệ thong điều khiến.
Mô hình hoạt động của SVC ở chế độ xác lập được suy ra từ các phương trình mô hình hóa chế độ quá độ bang cách thay thế phương trình vi phân bằng phương trình đặc tính Vôn - Ampe ở chế đô xác lập của SVC Các phương trình mô tả hoạt động của SVC ở chế độ xác lập:
Chương trình tính toán lúc này sử dụng phép lặp với thông số được rời rạc hoá, với một giả thiết ban đầu về mức điện kháng đăng trị Giá trị ban đầu này được chọn dựa trên suy đoán mặc định ban đầu của người sử dụng hoặc dựa trên giá tri ban đầu của các biễn xoay chiều và đặc tính của điện dẫn 5b (z)
Lúc nay quá trình tính toán cho phép xác định được điện áp tại nút đặt SVC Nếu điện áp cao hơn trị số đặt, phép lặp sẽ giảm trị số điện kháng tức tăng công suất tiêu thụ (hay giảm công suất phát) của SVC Ngược lại, néu điện áp thấp hơn trị số đặt thì phép lặp sẽ tăng trị số điện kháng tức giảm công suất tiêu thụ (hay tăng công suất phát) của SVC Do lúc này các hệ số của ma trận tổng dẫn Y không còn là hằng số mà cần phải được xác định lại sau mỗi bước lặp nên nhược điểm của phương pháp này là có khả năng không hội tụ nếu có nhiều vị trí đặt SVC và không tận dụng được các chương trình tính toán chế độ xác lập cũ.
3.3.2 Mô hình svc theo tổ hợp nguồn và phụ tải phản kháng
Phương pháp nay dựa vào đặc tính làm việc của SVC, mô phỏng SVC theo một tổ hợp của nguồn công suất phản kháng và phụ tải công suất phản kháng cung cấp qua máy biến áp điều áp dưới tải Khi đó có thể sử dụng thuật toán thông thường để giải bài toán và do vậy rất thuận tiện khi vẫn sử dụng các chương trình tính chế độ xác lập
Hình 3 8 Dac tính làm việc của ngu6n công suất phan kháng
Uam-AU Uam Uam+AUÙ
Hình 3 9 Đặc tính của phụ tải công suất phản kháng qua máy biến áp điều áp dưới tải Đặc tính làm việc của nguồn phát công suất phản kháng và của phụ tải công suất phản kháng cung cấp qua máy biến áp điều áp dưới tải có dạng như trên hình 3.8 và 3.9 Trong đó đối với đặc tính làm việc của nguồn, U, là điện áp đặt của nguồn, Ó và Ó, là các giới hạn điều chỉnh công suất phản kháng Đối với đặc tính của phụ tải,
U, là điện áp đặt tương ứng với điện áp cần giữ ở phía hạ áp của máy biến áp điều áp dưới tải, +AU là phạm vi điêu chỉnh của các dau phan áp của máy biên áp, Q, là công suất phản kháng không đổi trong phạm vi điều chỉnh của các đầu phân áp Đặc tính phụ tai phan kháng lúc nay có dạng:
Hình 3 10 Dac tính lam việc cua SVC ( * * * * 2 O, lộ +b(Uˆ”+AUz„)+b,(U” + AUz„ ) khi U