nâng cao hiệu quả truyền tải điện năng

NÂNG CAO HIỆU QUẢ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG CHƢƠNG II : ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TS NGUYỄN Nhất Tùng KHOA HTĐ-ĐHĐL Mục Lục  30 tiết lý thuyết, 1- kiểm tra Thi viết, không dùng tài liệu GIỚI THIỆU CHUNG  Lịch sử phát triển htđ  Vấn đề truyền tải công suất tác dụng & công suất phản kháng  Điều chỉnh điện áp công suất phản kháng HTĐ NÂNG CAO HIỆU QUẢ BẰNG VIỆC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP  Chất lƣợng điện  Những vấn đề chung điều chỉnh Đ.A & công suất phản kháng htđ  Phƣơng thức điều chỉnh điện áp Chế độ xác lập đƣờng dây với tụ bù doc Các vấn đề cần quan tâm đƣờng dây có tụ bù dọc ĐƢỜNG DÂY TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU Các kết nối đƣờng dây chiều Các biến đổi… ỨNG DỤNG FACTS Các kiến thức FACTS TCSC SVC Đƣờng dây với tụ bù dọc KHÁI QUÁT ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI SIÊU CAO ÁP  Các cấp điện áp xoay chiều SCA giới :   Các đƣờng dây < 250 km & U 250 km & U>220 kV    Sử dụng thông số dải, phân bố dọc chiều dài dây, Có tính đến tính chất sóng đường dây Trong tính toán gần :   Chia nhỏ đƣờng dây dài thành nhiều đoạn ngắn (khoảng 100 -200 km) Mỗi đoạn ngắn đƣợc thay tham số tập trung ĐẶC ĐiỂM DSCA  Dùng dây dẫn phân pha    220 kV : pha có sợi 500 kV : pha có hay sợi (phân tích chế độ xác lập HTĐ – PGS Phạm Văn Hòa) Tác dụng dây dẫn phân pha   Dòng điện I DSCA lớn (1000 A 500 kV tính theo công suất tự nhiên 900 MW; 300A cấp 220 kV) Điều dẫn đến dây dẫn tiết diện lớn, khó khăn thi công => phân pha giải vấn đề DSCA gây từ trường với cường độ lớn, tổn thất vầng quang cao Dùng dây dẫn phân pha : •R : bán kính vòng tròn qua đỉnh pp n 1 Rđt  n n.r.R pp khung định vị •n : số dây pha Bán kính đẳng trị lớn => giảm cường độ điện trường bề mặt Giảm tổn thất vầng quang, giảm thấp điện kháng đơn vị dây ĐẶC ĐiỂM DSCA   Khoảng cách cách điện chiều dài chuỗi sứ lớn Ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh      DSCA chiếm nhiều đất đai để xây dựng trạm cột móng Tiếng ồn hồ quang, nhiễu vô tuyết, Ảnh hƣởng cƣờng độ điện trƣờng xuống phía duới đƣờng dây, Ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời, Độ tin cậy : DSCA đòi hỏi độ tin cậy cao   Tổn thất điện dò vầng quang điện cao Sự tản công suất phản kháng lớn Tổng quan Bù C.S phản kháng HTĐ  Xét HTĐ đơn giản nhƣ hình vẽ Từ hình vẽ ta có MPĐ E/_0 Tải V/_  V  E  jXI  Trên đƣờng dây điện truyền tải, điện trở tác dụng thƣờng có giá trị không lớn, điện kháng có giá trị lớn nhiều, phụ thuộc vào loại phần tử vào khoảng cách pha Tổng quan Bù C.S phản kháng HTĐ  Trƣờng hợp thƣờng đ/d truyền tải siêu cao áp (>330kV), cự ly xa, công suất phản kháng chủ yếu điện dung đƣờng dây phát (X mang giá trị âm) =>gây điện áp V cuối đƣờng dây Cần đặt khang bù ngang (thƣờng đặt trạm BA)  Trƣờng hợp ngƣợc lại : X mang tính chất cảm kháng (L), có ảnh hƣởng xấu đến phân bố điện áp Trƣờng hợp cần đặt tụ bù dọc Chất lƣợng điện  Chất lượng tần số : điều chỉnh cân CS tác dụng toàn hệ thống Đánh giá thông qua :  Độ lệch tần số so với tần số định mức f = (f- f đm)100/fđm  Độ dao động tần số: độ lệch giá trị lớn nhỏ tần sô tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn 1%/s  Chất lượng điện áp  Độ lệch điện áp so với điện áp định mức lưới điện: U  U dm U  100 [%] U dm   Tiêu chuẩn: ±5% nói chung, +5% - 10% cho lưới điện nông thôn Là tiêu chuẩn quan trọng ảnh hưởng đến giá thành điện  Chất lƣợng điện Chất lượng điện áp (tiếp…)  Độ dao động điện áp : biến thiên nhanh điện áp dU/dt     Tiêu chuẩn nói chung: không lớn 1%/s Đối với chiếu sáng : ΔV< 1+ 6/n (n : số dao động 1giờ) Nếu có dao động biên độ phép 7% Các thiết bị có biến đổi đột ngột công suất vận hành cho phép V đến 1,5%/s Độ không đối xứng : không đối xứng phụ tải pha Đặc trưng thành phần thứ tự nghịch thứ tự không U  Thiết bị dùng điện pha đối xứng U2 U0 không vượt 2% Uđm 10 2.4 Ví dụ  Từ mạch điện tính:    R 10R a Dòng điện chạy mạch b Điện áp rơi phần từ R, L C R L Giải  Để tìm dòng điện, trước hết ta phải tính giá trị XL XC: X L  2 fL  2 x50 x0.25  78.54 1 XC    78.54 6 2 fC 2 x50 x40.52 x10  0.25H Mạch điện mạch cộng hưởng, XLbằng XC 240V 50Hz 40.52uF C IZ 2.4 Ví dụ (tiếp theo)  Tổng trở mạch 2 Z = R + (XL - XC) Z =  Sơ đồ véc tơ VL (10) + (78.54 - 78.54) Giá trị VL VC lớn Z = 10 Ω  240V Dòng điện chạy mạch V 240 IZ = Z = = 24 A Z 10  Điện áp rơi phần tử VR =I R x R = 24 x 10 1885V Iz VR VC  1885V VL VC tự triệt tiêu nhau, ta có sơ đồ =240 V VL =I L x X L = 24 x 78.54 = 1885 V VC =IC x X C = 24 x 78.54 = 1885 V VR IZ (VZ) 2.4 Hiện tƣợng cộng hƣởng mạch RLC(tiếp)  Phản ứng xoắn      Chủ yếu diễn tuabin-MPĐ có trục dài Các trục tuabin-máy phát bị gẫy Hiện tượng diễn đóng cắt phần tử htđ Tạo hiệu ứng tương tự máy phát điện cảm ứng với tần số nhỏ tần số Được biết đến từ năm 1970 2.4 Hiện tƣợng cộng hƣởng mạch RLC(tiếp)    Đối với htđ có tụ bù dọc, có cố tổng trở mạch thay đổi, dẫn đến tượng cộng hưởng tần số thấp tần số công nghiệp, gọi tượng cộng hưởng tần số thấp (SSR=subsynchronous resonance) Nếu tần số đồng máy phát điện trừ tần số cộng hưởng điện mạch mà tiến gần đến tần số giao động tự nhiên mạch Máy phát-tuabin, làm nguy hiểm đến làm việc Máy phát-tuabin Ví dụ cố 1970-71: HTĐ Mohave Region- US:     Các tượng: rung mạnh 1-2phút, rung sàn phòng điều khiển, tăng dòng kích thích, dòng thứ tự nghịch, Để ngăn chặn cố gẫy trục tuabin, nhân viên vận hành phải tách MPĐ khỏi lưới có cộng hưởng tần số thấp Các điều tra kết luận: nguyên nhân trao đổi lượng N/L điện HT bù dọc N/L hệ Tuabin-MPĐ, (hiện tượng phản ứng xoắn) Ví dụ cố 1976: HTĐ Navajo-US  Hiện tượng SSR phức tạp với tần số dao động từ 19-45Hz 2.4 Hiện tƣợng cộng hƣởng mạch RLC(tiếp)  Mức độ nguy hiểm SSR      Số lượng Tuabin-MPĐ bị kích thích Loại SSR Số lượng cố ngẫu nhiên dẫn đến SSR Mức độ dao động Một số phương pháp nghiên cứu    Phân tích Giá trị riêng Quét tần số Phân tích mô độ điện từ 2.4 Hiện tƣợng cộng hƣởng mạch RLC(tiếp) Quá điện áp sét Quá điện áp đóng/cắt đ/d Cộng hưởng tần số thấp Ổn định độ/dao động bé Chế độ động dài hạn Điều chỉnh đ/d liên lạc Điều chỉnh tải ngày 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 0.1 102 10 103 104 105 Khoảng thời gian (giây: s) 1s , tần số 50Hz Khoảng chu kỳ 1s phút ngày 106 107 2.4 Hiện tƣợng cộng hƣởng mạch RLC(tiếp) Ổn định ngắn hạn Ổn định dài hạn Ổn định trung hạn Giới hạn kích từ Q/tr động động điện Chế độ động vận hành Đóng cắt tụ điện Điều chỉnh dòng công suất đ/d liên lạc Điều khiển tua bin-máy phát Q/tr động MPĐ/kích từ MBA tự động điều áp tải Quán tính động MPĐ SVC 0.1 10 Khoảng thời gian (giây: s) 100 1000 10000 2.4 Hiện tƣợng cộng hƣởng mạch RLC(tiếp)  Các biện pháp khắc phục tượng SSR         Dùng rơle đo chuyển động quay xoắn Dùng rơle tác động theo dòng điện phần ứng Dùng lọc khóa tĩnh Dùng ổn định công suất Dùng cản kích từ Dùng cuộn cản quấn bề mặt cực từ Dùng nối tắt tụ điện Phối hợp điều khiển tụ bù dọc tải 2.5 Bảo vệ cho tụ bù dọc  Bảo vệ cho tụ bù dọc  Bảo vệ điện áp: khe hở phóng điện     Để giảm loại trừ điện áp qua tụ Thường khe hở phóng điện kết hợp với biến trở oxit kim loại phi tuyến Khe hở phải phóng điện điện áp vượt ngưỡng đó, đủ lớn đế xảy phóng điện có cố tụ Bảo vệ tụ điện khỏi dòng điện cố   Một máy cắt dùng để nối tắt tụ có ngắn mạch đường dây Đặc biệt dùng bảo vệ khoảng cách 2.5 Bảo vệ cho tụ bù dọc 2.6 Bảo vệ đƣờng dây với tụ bù dọc  Bảo vệ dòng     Đơn giản, có định hướng công suất Ít sử dụng, có nhiều thiết bị, phối hợp hướng công suất, thời gian khó khăn Bảo vệ khoảng cách So sánh pha, hướng bảo vệ khoảng cách có kênh thông tin liên động khóa/cho phép BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH (1)  Nguyên lý làm việc:    Dùng RL tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ UR IR đưa vào RL góc ϕR chúng Nếu: ZRL=Zkc rơle tác động Nếu nối RL vào vào hiệu dòng pha điện áp dây: (ví du, pha A,B) NM pha A, B ta có: B A     IRL=1/nI(IA-IB) URL=1/nU(UA-UB)=1/nU(IA-IB)Z Z=URL/IRL N jX Zkđ Thực tế có hồ quang nơi NM Zđd Zhồ quang Zsự cố ϕ ZRL R BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH (2)  Chọn thông số khởi động    Vùng I: Zkđ=(75%-85%)Zđd, tIRL=0 (s) Vùng II: Zkđ=Zđd +(20%-30%) Zđd-kế tiếp, tIIRL= tIRL+t (s) Vùng III: Có nhiều cách chọn    Thường dự trữ cho vùng I, II Hoặc bảo vệ tải tIIIRL= tIIRL+t (s) 2.6 Bảo vệ khoảng cách cho đƣờng dây có tụ điện bù dọc (a) (b) X1 XC=0,6XL XC=0,6XL (c) XL L X1 X X 0,5XL 0,4XL 0,4XL -XC XC - L XC=0,6XL XC  0,3 X L (e) XC L X1 XC 0,4X1 L XC  0,3 X L (g) XC L X XL L -0,1XL 0,6XL (d) L X XC XC 0,4XL L 0,4XL XC Khi có ngắn mạch đường dây: nối tắt tụ điện máy cắt phụ XC L 2.7 Nâng cao ổn định độ, ổn định điện áp  Nâng cao khả truyền tải       Công suất tác dụng Công suất phản kháng Giảm tổn thất Ổn định điện áp Ổn định độ Mô Ví dụ [...]... trong tiờu chun Gim tn tht in nng P 2 Q2 P R 2 U P t l nghch U, in ỏp vn hnh cng cao thỡ tn tht cng nh Li trung, h ỏp/ P cũn ph thuc s bin thiờn ca cụng sut s dng thc theo in ỏp, nhiu trng hp in ỏp thp cú li hn Li 500kV : xột n tn tht vng quang, t l thun vi in ỏp Khi thi tit tt tn tht vng quang nh thỡ in ỏp cao cú li, nhng khi thi tit xu in ỏp thp li cú li hn m bo an ton cho li h thng in: Thit... nng sut cụng tỏc, lm hng sn phm Thp quỏ thit b dựng in khụng lm vic c in ỏp khụng i xng: lm giam hiu qu cụng tỏc v tui th ca thit b dựng in, gim kh nng ti ca li in v tng tn tht in nng Cỏc súng hi bc cao : lm gim in ỏp trờn ốn in v thit b sinh nhit, tng tn tht st t trong ng c, tn tht in mụi trong cỏch in, tng tn tht trong li in v thit b dựng in, gim ch tiờu kinh t - k thut ca h thụng cung cp in, gõy... ca ph ti Nguyờn nhõn giao ng in ỏp : khi ng ca cỏc ng c, ch lm vic ca thit b cụng ngh, úng ct t bự 11 Cht lng in nng Hu qu ca cht lng in nng in ỏp nh hng n cụng tỏc ca thit b dựng in: in ỏp quỏ cao : tng dũng in, tng phỏt núng, gi hoỏ cỏch in, gim tui th ca thit b dựng in v c thit b ca li in in ỏp thp quỏ: lm thit b dựng in gim cụng sut, nht l ốn in Gõy ra phỏt núng ph thit b dựng in quay, gim... ct, s cỏch in trong ch lm vic bỡnh thng ch chu c Umax quỏ 5-10% Um Vi nỳt ti ln v h thng in, U nh hng n n nh in ỏp & n nh tnh nờn cng phi chỳ ý khi iu chnh in ỏp 14 Phng thc iu chnh in ỏp Trờn li in cao & siờu cỏo ỏp, R