Ứng dụng thiết bị SVC để nâng cao độ ổn định điện áp trong hệ thống điện

Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang v TÓM TT LUẬN VĔN H thngăđinăă(HTĐ)ăđóngăvaiătròăquanătrngăđi vi sự phát trin kinh t ca mi quc gia, vì nó là mt trong nhữngăcăs h tng quan trng nht ca nền kinh t quc dân. Do sự phát trin kinh t và các áp lực về môiătrng, sự cn kit tƠiănguyênăthiênănhiên,ăcũngănhăsự tĕngănhanhănhuăcu ph ti, sự thayăđi theo hng th trng hóa ngành đin lựcălƠmăchoăHTĐăngƠyăcƠngătr lên rng ln về quy mô, phc tp trong tính toán thit k, vnăhƠnhădoăđóămƠăHTĐăđc vn hành rt gn vi gii hn về năđnh. Theo kt qu nghiên cu,ăHTĐăcóăth b spăđ là do sự mt năđnhăđin áp trong h thng. Chính vì vyămƠătrongăđề tài này chúng tôi tp trung nghiên cu về n đnhăđin áp bằng cách phân tích năđnhăđin áp dựa vƠoăđng cong PV, QV, đc bit là phân tích các kt qu mô phng đ kho sát quan h công sut tác dng, công sut phn kháng vƠăđin áp ti nút tiăđ tìm gii hn năđnhăđin áp lƠmăcăs xây dựng miền làm vicăchoăphépătheoăđiều kin gii hn năđnhăđin áp ti nút ti. Trênăcăs đóăcóăcácăbin pháp khác nhau đ ci thinăđ dự trữ năđnhăđin áp ti các nút yu nhăbùăcôngăsut phn kháng tùy thuc vào yêu cu kinh t k thut mà lựa chn thit b vƠăphngăphápăphùăhp. Trong lună vĕnănƠyăchúngă tôiăđƣă nghiên cu hiu qu sử dng thit b bù SVC trênăliăđin nhằmăđ nâng cao đ năđnhăđin áp trong h thng. Vi ni dung nêu trên lunăvĕnăđc trình bày trong các phn sau PHN M ĐU 1. Mcăđíchănghiênăcu và lý do chnăđề tài 2. Điătng và phm vi nghiên cu 3. Phngăphápănghiênăcu 4. ụănghƿaăkhoaăhc và thực tin nghiên cu Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang vi PHN NI DUNG Vi mc tiêu trên, lunăvĕnăđc trình bày trong bnăchng: Chngă1:ănăđnhăđin áp Chngă2:ăBùăcôngăsut phn kháng Chngă3: Tng quan về công ngh FACTS Chngă4: ng dng ca thit b bù SVC trong vic nâng cao nă đnh h thngăđin. KT LUN VÀ KIN NGH DISSERTATION SUMMARY Power system keeps an important role for the economic development of each country, because it is one of the most important infrastructure of the national economy. Due to the economic development and environmental pressure, depletion of natural resources, as well as the rapid increase in load demand, The change in the direction of the market electrical power sector to make the power system more and more large in scale, complex in design calculations and operations. So that the power system is operating very close to the limit of stability. According to research results, power system could break down due to instability in the system voltage. Therefore, in this topic we focused to research about stable voltage by voltage stability analysis based on curve PV, QV, especially the analysis of the simulation results to presents a method of studying the relationship between the active power, reactive power and voltage at the load bus to identify the voltage stability limit. As a foundation for building a permitted operation region working in complying with the voltage stability limit at the load bus. In this dissertation, a proposal on Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang vii necessary solutions to the improvement of the voltage stability margin at weak buses may be discussed as compensator reactive power This dissertation, we researched effect to use a fast controlled compensator SVC in power system for improving Power System Stability. With the above content, dissertation is presented in the following sections: PREAMBLE 1. Researched objectives and reason selected topics 2. The object and scope of the study 3. Research Methodology 4. The meaning of scientific research and practical SECTION CONTENTS With the above objectives, the dissertation is presented in four chapters: Chapter 1: Voltage stability Chapter 2: Reactive power compensation Chapter 3: Overview of FACTS technology Chapter 4: Application of SVC compensation equipment to improve power system stability. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang viii MC LC Trang Trang tựa Quyt đnhăgiaoăđề tài Lý lch cá nhân ầ ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.ă i Liăcamăđoan ầ ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ăăii Li cmăn ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ă iv Tóm tắt lunăvĕn ầ ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầă v Mc lc ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ăviii Danh sách các chữ vit tắt và ký hiuầầầầầầầầầầầầầầầầầăxiii Danhăsáchăcácăhình,ăđ th, bng ầầầ.ầầầầầầầầầầầầầầầ ăxv Mở đầu ……………………………………………………………………………1 1. Mcăđíchănghiênăcu và lý do chnăđề tài .ầầầ ầầầầầầầầầầ 1 2. Điătng và phm vi nghiên cu ầầầ.ầầầầầầầầầầầầ.ầ 2 3. Phngăphápănghiênăcu ầầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầ.ầ 2 4. ụănghƿaăkhoaăhc và thực tin ca lunăvĕnăầầ ầầầầầầầầầầ 2 Nội dung ………………………………………………………………………… 4 Chng 1: N ĐNH ĐIN ÁP …………….…………………………… ……. 4 1.1. Đt vnăđề ầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầ ầ.ă 4 1.2. Phân tích những sự c tan rã h thngăđin gnăđơyăầầ ầầầầ ầ 5 1.2.1. Những sự c tan rã h thngăđin gnăđơyătrênăth giiầầầầầầầầầ5 Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang ix 1.2.2. Các nguyên nhân ca sự c tan ra h thngăđinầầầ ầầầầầ ầ.ă8 1.2.3. Căch xẩy ra sự c tan rã h thngăđinầầ ầầầầầầầầầầ 9 1.3. năđnhăđin ápầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầ.ầầầầ 9 1.3.1ăăCácăđnhănghƿaăvề năđnhăđin ápầầầầầầầầầầ ầầầầầầăă9 1.3.2 Sự mt năđnh và spăđ đin áp ầầầ.ầầầầầầầầầầầầ ăă11 1.3.3.ăăĐng cong PV, QV trong phân tích năđnhăđin ápầầ.ầầầầầầăă11 1.3.3.1.ăĐngăcongăP-Vầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầăă11 1.3.3.2.ăĐngăcongăQ-Vầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầầầầầ ăă16 1.3.4. Mt s tiêu chuẩn thực dng khác phân tích năđnh đin áp ầầầầầăă17 1.3.4.1.ăPhơnătíchăđ nhy ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 17 1.3.4.2. Phân tích giá tr riêng ầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầầầ ăăă18 CHNG 2: BỐ CÔNG SUT PHN KHÁNG……………………………. 20 2.1.ăĐcăđim tiêu th đin caăliăđin phân phiầầầ ầầầầầầầầă 20 2.1.1.ăĐcăđimầầầầầầầầầầầ ầầầầầầầầầầầầầầ.ăă20 2.1.2. Bù công sut phn kháng cho liăđin phân phiầầầ ầ ầầầầ 21 2.1.2.1. Bn cht ca h s công sutầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầ 21 2.1.2.2.ăýănghƿaăca vic nâng cao h s cosầầ.ầầầầầầ.ầầầầầ 23 2.1.2.3. Các bin pháp nâng cao h s công sutầầầầ ầầầ.ầầầầầ. 24 2.1.2.3.1.ăNhómăcácăphngăphápătự nhiênầầầầầầầ.ầầầầầầầ 24 2.1.2.3.2. Nhóm các phngăphápănhơnăto nâng cao h s cos. ầầ.ầầầầ 27 2.2ăăĐcăđim tiêu th đin caăliăđin truyền ti ( cao áp, siêu cao áp )ầ ầ 30 Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang x 2.2.1. H thngăđin hp nht và những yêu cuăđiều chnh nhanhầầ ầầầă 30 2.2.1.1.ăĐcăđimầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầ 30 2.2.1.2. Các bin pháp áp dng trong công ngh truyền tiầầ.ầầầầầầ 31 2.2.1.3. Bù dc và bùăngangătrongăđng dây siêu cao ápầầầầầầầầ.ầ 32 2.2.1.3.1. Bù dcầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầ ầầầ. 32 2.2.1.3.2. Bù ngangầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầầầ 35 2.2.1.3.3. Nhn xét. ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ ầầầ. 37 2.3. Kt lunầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 37 CHNG 3: TNG QUAN V CÔNG NGH FACTS……………………. 38 3.1.ăĐt vnăđề ầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ 38 3.2. Li ích khi sử dng thit b FACTSầầầầầầầầầầầầầầầầ 38 3.3. Mt s thit b FACTSầầầ.ầầầầầầầầầầầầầầầầầ 39 3.3.1. Thit b bùătƿnhăđiều khin bằng thyristor ( SVC )ầầầ ầ ầầầầ. 39 3.3.2.ăThităbăbùădcăđiềuăkhinăbằngăthyristoră(ăTCSCă)ầầầầầầầầầ 41 3.3.3.ăThităbăđiềuăkhinădòngăcôngăsutăhpănhtă(ăUPFCă)ầầ ầầầầ 43 3.3.4.ăThităbăbùăngangăđiềuăkhinăthyristoră(ăSTATCOMă)ầầầầ ầầ 43 3.3.4.1 Gii thiuầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ. 43 3.3.4.2.ăNguyênălýălƠmăvicăcaăthităbăSTATCOMầầầ ầầầầầầầ 44 3.4.ăăKtălunầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ.ầầầầầầầ. 47 CHNG 4: ỨNG DNG THIT B BÙ SVC TRONG VIC NÂNG CAO N ĐNH H THNG ĐIN ………………….…………………………… 49 Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang xi 4.1. Kh nĕngăng dng ca SVC trong h thngăđinầầ ầ ầầầầầầ. 49 4.1.1.ăĐt vnăđềầầầầầầ ầ.ầầầầầầầầầầầầầầầầầ 49 4.1.2 Mt s ng dng ca SVCầầầầầ.ầầầầầầầầầầầầầầ 50 4.1.2.1.ăĐiều chnhăđin áp và trào luăcôngăsutầầ ầầầầầ.ầầầầ 50 4.1.2.2. Gii hn thiăgianăvƠăcngăđ quá áp khi xy ra sự cầầầ.ầầầ. 52 4.1.2.3.ăỌnăhòaădaoăđng công sut hữu côngầầ ầ.ầ.ầầầầầầầầ 53 4.1.2.4. Gimăcngăđ dòngăđin vô côngầầầầầầầ.ầầầầầầầ 53 4.1.2.5. Tĕngăkh nĕngăti caăđng dâyầầầ ầầầầầầầầầầầ 54 4.1.2.6. Cân bằng các ph tiăkhôngăđi xngầầầầầầầầầầầầầầă56 4.1.2.7. Ci thin năđnh sau sự cầầầầầầầầầầầầầầầầầầă57 4.1.3. Cu to và nguyên lý làm vic từng phn tử ca SVC ầầầầầầầ 58 4.1.3.1.ăKhángăđiều chnh bằng thyristor TCR (thyristor controlled reactor)ầầ 58 4.1.3.2. T đóngăm bằng thyristor TSC ( thyristor switch capacitor)ầầầầ. 61 4.1.3.3.ăKhángăđóngăm bằng thyristor TSR ( thyristor switch reactor)ầầầ 62 4.1.3.4. H thngăđiều khin các van trong SVCầầầ ầầầầầầầầầ 63 4.1.4.ăCácăđc tính ca SVCầầầầ ầầầầầầầầầầầầầầầầ 64 4.1.4.ă1.Đcătínhăđiều chnh ca SVCầ.ầầầầầầầầầầầầầầầ 64 4.1.4. 2. Đc tính làm vic ca SVCầầầ ầầầầầầầầầầầầầ 66 KT QU KHO SÁT…….………… …………………………………… 70 1. KT QU KHOăSỄTăĐC TÍNH QUAN H CÔNG SUT TÁC DNG VÀ ĐIN ÁP TI NÚT PH TI ầầầầầầầầầầầầầầầ 70 Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang xii 2. KT QU KHOăSỄTăĐC TÍNH QVầ ầầ ầầầầầầầầầầăăă78 3.ăCHNGăTRỊNHăPHÂNăB CÔNG SUTăTĔNGăTIăĐN MT N ĐNH ậ KHO SÁT VI SVCầầầầầầ.ầầầầầầầầầầầầ. 89 KT LUẬN VÀ KIN NGH……………….…………………………….… 118 Tài liu tham kho …………………………………………………………… 120 Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang xiii DANH SÁCH CÁC CH VIT TT VÀ KÝ HIU CĐXL : Ch đ xác lp CSPK : Công sut phn kháng CSTD : Công sut tác dng HTĐ : H thngăđin ULTC : B chnhăápădi ti ca máy bin áp OEL : B gii hn kích từ HT : H thng CCĐ : Cung cpăđin ĐC :ăĐngăc HTCCĐ : H thng cung cpăđin FACTS :Flexible AC Transmission Systems - H thng truyền tiăđin xoay chiều linh hot . GTO :Gate Turn - Off Thyristor - Khóaăđóngăm MBA :Máy bin áp STATCOM :Static Synchronous Compensator - Thit b bù ngang điều khin bằng thyristor SVC :Static Var Compensator - Thit b bùătƿnhăđiều khin bằng thyristor TCR :Thyristor Controlled Reactor - khángăđinăđiều khin bằng thyristor Lunăvĕnăthcăsƿ http://www.hcmute.edu.vn Trang xiv TCSC :Thyristor Controlled Series Compensator - Thit b bù dcăđiều khin bằng thyristor TSR: Thyristor Switched Reactor - Kháng đinăđóngăm bằng thyristor TSC : Thyristor Switched Capacitor - T đinăăđóngăăm bằng thyristor UPFC: Unified Power Flow Control - Thit b điều khin dòng công sut hp TB: Thit b [...]... i và ứng dụng các thiết bị bù tĩnh điều chỉnh nhanh công suất lớn - SVC (Static Var Compensator ), đó giải quyết đ ợc những yêu cầu mà các thiết bị bù c điển ch a áp ứng đ ợc, nh tự động điều chỉnh điện áp các nút, giảm dao động công suất nâng cao n định hệ thống Việc ứng dụng các thiết bị bù CSPK chất l ợng cao điều khiển bằng thyristor đư tr thành một nhu cầu cấp thiết nhằm nâng cao tính n định. ..    j j 1 i j Qi Khi  > 0 điện áp và công suất phản kháng thay đ i cùng h ớng, điện áp nút n định Ng ợc lại,  < 0 điện áp nút không n định Hơn nữa, nút  i nhỏ sẽ kém n định và là nút yếu Tóm l i: n định điện áp là khả năng duy trì điện áp tại tất cả các nút trong hệ thống nằm trong một phạm vi cho phép (tuỳ vào tính chất mỗi nút mà cho phép điện áp dao động trong những phạm vi khác nhau) điều... sau các kích động Hệ thống sẽ đi vào trạng thái không n định khi xuất hiện các kích động nh tăng tải đột ngột hay thay đ i các điều kiện của mạng l ới hệ thống, … Các thay đ i đó có thể làm cho quá trình giảm điện áp xảy ra và nặng nhất là có thể rơi vào tình trạng không thể điều khiển điện áp, gây ra sụp đ điện áp Nhân tố chính gây ra mất n định điện áp là hệ thống không có khả năng áp ứng nhu cầu... pháp nâng cao h s công su t: Thực chất của việc nâng cao hệ số công suất là nhằm giảm l ợng công suất phản kháng phải truyền tải trên đ ng dây của mạng Để làm điều này t n tại 2 ph ơng pháp + Nâng cao hệ số cos tự nhiên: (biện pháp tự nhiên) đây là nhóm ph ơng pháp bằng cách vận hành hợp lý các thiết bị dùng điện nhằm giảm l ợng Q đỏi hỏi từ ngu n + Nâng cao hệ số công suất bằng cách đặt thiết bị. .. đến sự không n định điện áp và cuối cùng dẫn đến tan rư HTĐ hoặc điện áp thấp bất th ng trong phần lớn khu vực của HTĐ 1.3.3 Đ 1.3.3.1 Đ ng cong PV, QV trong phân tích n đ nh đi n áp ng cong P-V Xét hệ thống điện đơn giản cấp điện cho phụ tải 2 từ ngu n 1 (HT: hệ thống) nh hình 1.1 Trong đó tất cả các đại l ợng đ ợc xét trong hệ đơn vị t ơng đối (pu) jX 1 HT V1 2 V2 Hình 1.1: Hệ thống điện đơn giản... có phụ tải điện lớn, yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao, thiết bị dùng điện đ ợc tập trung với mật độ cao, làm việc với tải gần định mức, dùng cả điện áp xoay chiều và điện áp một chiều, tần số công nghiệp (50Hz), làm việc liên tục trong suốt năm và ít phụ thuộc vào tính chất mùa vụ Tuy vậy, do quá trình công nghệ của xí nghiệp rất khác nhau nên đặc điểm tiêu thụ điện và hệ thống cung cấp điện của... phức tạp cần đ ợc giải quyết trong thiết kế cũng nh vận hành Một trong những vấn đề đó là l ợng công suất phản kháng do các đ dây siêu cao áp sinh ra rất lớn tỉ lệ với bình ph ơng điện áp, đư gây ảnh h khả năng tải của đ ng ng đến ng dây, tác động đến chế độ làm việc của máy phát và phân bố điện áp trong các mạng điện áp thấp, đặc biệt là tác động đến n định điện áp trong HTĐ Để giải quyết vấn đề nầy th... phản kháng trong mạng Các thông số có liên quan đến sụp đ điện áp là dòng công suất tác dụng, công suất phản kháng cùng với điện dung, điện kháng của mạng l ới truyền tải Mất n định điện áp hay sụp đ điện áp là sự cố nghiêm trọng trong vận hành hệ thống điện, làm mất điện trên một vùng hay trên cả diện rộng, gây thiệt hại rất lớn về kinh tế, chính trị, xã hội Vì vậy, việc phân tích n định điện áp cần đ... không hội tụ) để xác định toạ độ điểm giới hạn 1.3.3.2 Đ ng cong Q-V Sự n định điện áp đ ợc quyết định b i sự thay đ i công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q tác động nh thế nào đến điện áp tại các nút Tầm ảnh h ng của đ ng đặc tính công suất phản kháng của phụ tải hay thiết bị bù đ ợc biểu diễn rõ ràng trong quan hệ đ ng cong Q-V Nó chỉ ra độ nhạy và biến thiên của nút điện áp đối với l ợng... http://www.hcmute.edu.vn xác định n định điện áp khi có kích động lớn cần phải khảo sát áp ứng phi tuyến của HTĐ trong một khoảng th i gian đủ để thu nhận đ ợc hoạt động và t ơng tác của các thiết bị, chẳng hạn nh động cơ điện, ULTC (bộ chỉnh áp d ới tải của máy biến áp) , và bộ hạn chế dòng kích từ của máy phát (OEL- bộ hạn chế trạng thái bị kích thích quá mức)  n đ nh đi n áp khi có dao động nh : là khả năng . chỉnh điện áp các nút, giảm dao động công suất nâng cao n định hệ thống. Việc ứng dụng các thiết bị bù CSPK chất lợng cao điều khiển bằng thyristor đư tr thành một nhu cầu cấp thiết nhằm nâng. năng tải của đng dây, tác động đến chế độ làm việc của máy phát và phân bố điện áp trong các mạng điện áp thấp, đặc biệt là tác động đến n định điện áp trong HTĐ. Để giải quyết vấn đề nầy thng. điện áp vận hành bình thng và có thi điểm điện áp xuống đến 455kV. Do đó việc nghiên cứu đánh giá n định và tìm các giải pháp để nâng cao độ dự trữ n định cho HTĐ Việt Nam là rất cần thiết.