nghiên cứu về truyền tải cao áp một chiều

Tài liệu tham khảo Chương KHÁI QUÁT VỀ TRUYỀN TẢI MỘT CHIỀU CAO ÁP 1.1 Đặt vấn đề 1.1.1 Tại phải truyền tải chiều? Trong công xây dựng phát triển đất nước ngày đại hóa, ngày với việc đáp ứng nhu cầu lượng quốc gia mà cần phải nâng cao chất lượng, giảm tổn hao tiết kiệm lượng giảm giá thành sản phẩm xu phát triển đặc biệt ngành điện ngành công nghiệp quan trọng hàng đầu Để xây dựng ngành điện toàn diện bền vững đáp ứng tiêu chí trên, cần có hệ thống điện đủ lớn Hệ thống truyền tải phải tin cậy, ổn định nâng cao chất lượng điện Xu ngành lượng điện giai đoạn tập trung vào điểm sau: - Đa dạng hóa nguồn lượng việc xây dựng nguồn lượng mới, lượng tái tạo (như lượng gió, lượng mặt trời, lượng sinh khối, lượng sóng biển …) - Thành lập thị trường điện - Liên kết vùng, quốc gia - Do đặc thù nguồn lượng sơ cấp lên nhà máy điện nói chung hầu hết nhà máy điện thiết kế xa phụ tải Như vấn đề truyền tải lượng công suất điện lớn đặt từ lâu, có hai phương pháp thường sử dụng HVAC HVDC để giải toán Nhưng vấn đề phải truyền tải công suất lớn với độ tin cậy độ ổn định cao vùng miền xa quốc gia mà tính tới giải pháp đồng nguồn điện phân tán khác hay hệ thống điện có khác điện áp tần số… Vì vấn đề truyền tải HVDC hay UHVDC nghiên cứu đồ án Vấn đề truyền tải HVDC thực từ kỷ 20 hạn chế nhiều mặt, không tạo nhiều ưu điểm so với HVAC Cùng với phát triển điện tử công suất kỹ thuật công nghệ phát đại vấn đề vướng mắc Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo truyền tải HVDC không trở ngại lớn dần khắc phục, mang lại giải pháp cho toán tối ưu hóa truyền tải điện xa Những đường truyền tải chiều xây dựng từ năm 1950 (ở Nga) với chiều dài 116km, điện áp 200 kV Hiện giới có nhiều quốc gia xây dựng đường dây truyền tải chiều, công suất đến 3000 MW ( Brazin, Canada ), chiều dài từ 64 km ( Anh ) đến 1700 km (Zaire ), điện áp từ 42 kV ( Mỹ ) đến ± 500 kV ( Mỹ, Ấn Độ ) Bảng 1.1: Một số đường dây truyền tải cao áp chiều HVDC Supplier Year Com Rating (MVDC Voltange (kV) Line and / or Cable (km) Location Gotland Id A 1954 20 ± 100 96 Sweden English Channed A 1961 160 ± 100 64 England- France Volgograd-Donbass Inter- Island Konti-skan I Sakuma Sardinia Vancouver I Pacitic Intertie Nelson River Id Kingsnorth Gotland Ed River Skagerdak I Skagerdak II Skagerdak III Vancouver II Shin-Shinano Square Buste David A.Hamil Cahora Bassa Nelson River II CU Hokkaido-Honshu A A A I A JV I I A C A A A C D C C J J A E E 1965 1965 1965 1965 1967 1968 1970 720 600 230 300 200 312 1440 ± 400 ± 250 250 2x125 200 260 ± 400 470 609 180 B-B 413 69 Rusia New Zeland Nmark- Sweden Japan Italy Canada 1982 1972 1975 1970 1972 1976 1977 1993 cst 1977 1977 1600 1620 640 30 320 250 500 440 370 300 1362 U.S.A ± 450 ± 260 ± 150 2x80 250 ± 250 350 -280 2x125 892 82 96 B-B 240 Canada England Sweden Canada Rway-Denmark Rway-Denmark Rway-Denmark Canada 1992 cst 1977 1977 1978 1978 600 500 100 1920 900 3x125 ±250 50 ±533 ±250 B-B 749 B-B 1360 1985 1979 1979 1800 1000 150 ±500 ±400 125 1980 300 250 240 77 Japan U.S.A U.S.A Mbique-S Africa 930 Canada 710 U.S.A 168 Japan 1993 cst 600 ±250 HVDC Supplier Year Com Rating (MVDC Voltange (kV) Line and / or Cable (km) Location Inga-Shaba A 1982 560 ± 500 1700 Zaire Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo Pac Intertie upgrade A 1984 2000 ± 500 1362 U.S.A Blackwater B 1985 200 57 B-B U.S.A Highgate Madawaska Miles City Broken Hill A C C A 1985 1985 1985 1986 200 350 200 40 ± 56 140 ±82 2x17(± B-B B-B B-B B-B U.S.A Canada U.S.A Australia Intermountain Cross- Channel A 1986 1920 833) ± 500 784 U.S.A (Les Mandarins) (Sellindge) H I 1986 1986 1000 2000 ± 270 72 x ± France England DesCantons-Comerford Sacoi C H 1986 1986 690 200 270 ± 450 200 Canada- U.S.A Corsica Island 1992 cst 300 172 415 Italy Itaipu II Sidney (Virginia Smith) Gezhouba-Shanghai A G B- 1987 1988 1989 3150 200 600 ± 600 55.5 500 805 B-B 1000 Brazil U.S.A China Konti-Skan II G A 1990 1988 1200 300 ± 500 285 150 Sweden-Denmark *Gía thành Gía AC DC Điểm cân Khoảng cách Hình 1.1: So sánh chi phí dòng xoay chiều với chiều 1.1.2 Ưu nhược điểm truyền tải chiều a) Lý kinh tế Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo - Suất đầu tư cho đường dây truyền tải chiều thấp xoay chiều thiết kế cột của đường dây chiều gọn nhẹ Thông thường tính toán kinh tế đối với các dự án truyền tải, suất đầu tư cho đường dây chiều bằng 0,8 lần đường dây xoay chiều cùng điện áp - Hành lang tuyến của đường dây HVDC nhỏ HVAC: Do thiết kế cột gọn nhẹ hơn, số mạch ít và ảnh hưởng của điện trường tĩnh đến sức khỏe người từ trường trái đất và không cần được tính toán kỹ đường dây xoay chiều lên hành lang tuyến của đường dây DC nhỏ AC, chi phí cho đền bù , giải phóng mặt bằng thấp - Tổn thất công suất đường dây truyền tải của hệ thống DC thấp AC cùng điện áp - Chi phí đầu tư cho trạm chuyển đổi AC-DC và DC-AC cao rất nhiều so với chi phí xây dựng trạm biến áp xoay chiều, chi phí này cần được bù đắp bởi chi phí giảm được của đường dây chiều và tổn thất điện Khoảng cách càng dài thì truyền tải chiều càng có lợi, từ đó xuất hiện điểm cân bằng , tại đó hệ thống DC và AC có tổng chi phí tương đương Điểm cân bằng thường được tính theo chiều dài và khoảng cách từ 600-800 km Đối với hệ thống HVDC sử dụng cáp vượt biển thì khoảng cách của điểm cân bằng ngắn nhiều so với đường dây không b) Lý kỹ thuật: - Đường dây cao ápmột chiều không có công suất phản kháng chỉ truyền tải công suất tác dụng nên không gặp các vấn đề về quá điện áp đường dây dài hệ thống xoay chiều - Liên kết hệ thống không đồng bộ: Hệ thống HVDC có thể giúp trao đổi công suất giữa các hệ thống điện khác về tần số, điều độ vận hành, thậm chí có thể liên kết giữa hệ thống điện mạnh với hệ thống điện yếu nhiều mà không làm ảnh hưởng đến - Đối với những đường cáp biển có chiều dài 50km thì truyền tải bằng đường cáp xoay chiều là không khả thi, đó cáp HVDC có thể truyền tải hàng trăn km ( lên đến 600 km ) Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo - Hệ thống HVDC có khả cách ly sự cố lưới và tăng độ ổn định hệ thống điện Nhiều hệ thống HVDC có khả phát công suất phản kháng độc lập với công suất tác dụng, đó có tác dụng nguồn áp, có thể cấp điện cục bộ cho những hệ thống điện yếu, tăng ổn định hệ thống điện * Ưu điểm: - Tăng cường lực điện lưới trường hợp dây bổ sung khó khăn chi phí để cài đặt - Kết nối nhà máy từ xa để tạo lưới điện phân phối - Giảm chi phí HVDC cần dây dẫn không cần hỗ trợ nhiều giai đoạn (bù dọc) - Tạo thuận lợi cho truyền dẫn quốc gia khác mà sử dụng điện áp AC khác giá trị tần số - Đồng hóa AC sản xuất nguồn lượng tái tạo Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo * Nhược điểm: - Những khó khăn HVDC biến đổi, chuyển mạch, điều khiển, vận hành bảo trì - Các yêu cầu biến đổi tĩnh tốn khả tải hạn chế Ở khoảng cách truyền tải nhỏ chi phí biến đổi tĩnh lớn truyền tải AC Các chi phí biến đổi không bù đắp cách cắt giảm chi phí xây dựng đường dây dòng thấp - HVDC chưa đáng tin cậy có khả thấp so với hệ thống AC, chủ yếu thiết bị chuyển đổi Hệ thống đơn cực có sẵn khoảng 98,5%, với khoảng phần ba thời gian chết lỗi đột xuất 1.2 Quá trình phát triển công nghệ truyền tải 1.2.1 Lịch sử phát triển công nghệ truyền tải điện - Thomas Alava Edison (1847-1931) đã phát minh điện chiều, hệ thống truyền tải điện đầu tiên là hệ thống dòng điện chiều Tuy nhiên, ở điện áp thấp không thể truyền tải công suất điện chiều khoảng cách xa Đầu thế kỷ 20 với sự phát triển của công nghệ máy biến áp và động cảm ứng truyền tải điện xoay chiều dần trở lên phổ biến - Năm 1929 các kỹ sư của công ty ASEA (Thụy Điển) đã nghiên cứu và phát triển hệ thống Valve hồ quang thủy ngân điều khiển mạng lưới đa diện cực sử dụng truyền tải điện chiều với công suất và điện áp cao Các thử nghiệm đầu tiên được tiến hành tai Thụy Điển và Mỹ năm 1930 để kiểm tra hoạt động của cac Valve hồ quang thủy ngân quá trình chuyển đổi chiều truyền tải và thay đổi tần số - Sau chiến tranh giới lần thứ hai, nhu cầu điện tăng cao khuyến khích nghiên cứu truyền tải điện chiều, phải truyền tải công suất xa bắt buộc phải sử dụng cáp ngầm Năm 1950 đường dây truyền tải chiều thử nghiệm điện áp 200kV, chiều dài 116 km đưa vào vận hành Đường dây cao áp chiều đưa vào vận hành thương mại năm 1954 Thụy Điển, truyền tải 20 MW điện áp 100 Kv, chiều dài 98 km sử dụng cáp ngầm vượt biển nối đảo đất liền Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo - Công nghệ truyền tải điện chiều gắn liền với công nghệ điện tử công suất Những năm 1960 hệ thống Valve thể rắn trở thành thực ứng dụng Thyristor vào truyền tải điện chiều Năm 1972 Vale thể rắn ứng dụng lần Canada với công suất 320 MW điện áp 80 kV Điện áp vận hành lớn đường dây truyền tải chiều 600 kV, truyền tải công suất 6300 MW, chiều dài 796 km - Ngày truyền tải dòng điện chiều điện áp cao phần thiếu hệ thống điện nhiều quốc gia giới Truyền tải điện cao áp chiều cân nhắc phải tải lượng công suất lớn khoảng cách xa, liên kết hệ thống điện không đồng xây dựng đường cáp điện vượt biển Với lượng công suất đủ lớn, khoảng cách đủ xa, truyền tải cao áp chiều chiếm ưu chi phí đầu tư tổn thất truyền tải so với dòng điện xoay chiều pha truyền thống 1.2.2 Các thành tựu đạt công nghệ truyền tải điện Từ năm 1980 trở lại đây, phát triển khoa học công nghệ làm cho công nghệ truyền tải điện điện có bước tiến vượt bậc a) Công nghệ siêu dẫn - Công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao có xu hướng phát triển nhanh chóng Dây dẫn sử dụng vật liệu siêu dẫn chịu nhiệt cho phép dẫn dòng lớn gấp 2-3 lần dây dẫn thường Vật liệu siêu dẫn sử dụng cáp điện, điện áp lên đến 138 kV Đường dây cáp siêu dẫn dài 600 m, điện áp 138 kV tải 574 MVA - Các đường dây không sử dụng dây nhôm lõi composite thay dây nhôm lõi thép thông thường công suất truyền tải gấp lần phù hợp cho việc cải tạo hệ thống truyền tải điện thành phố lớn nơi hạn chế hành lang tuyến Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo b) Xu hướng thu nhỏ quy mô hệ thống điện - Ở khu vực Bắc Mỹ tổng công suất hệ thống liên kết phía Đông 600.000 MW, công suất hệ thống liên kết phía Tây 130.000 MW Khi phía bị cố lưới có nhiều khả lan truyền sang phía bên Hiện có xu hướng chia hệ thống lớn thành hệ thống điện nhỏ giúp cho việc quản lý vận hành tốt Các hệ thống nhỏ liên kết với đường dây cao áp chiều - Hiện công ty ABB Thụy Sỹ phát triển thành công hệ thống truyền tải điện chiều quy mô nhỏ cỡ vài chục MW ( HVDC Light ) với chi phí chấp nhận Hệ thống HVDC Light sử dụng công nghệ Transitor hai cực cổng cách ly (IGBT) có chi phí thấp nhiều so với việc sử dụng Thyristor truyền thống Công nghệ IGBT sử dụng trạm chuyển đổi có vai trò nguồn áp, giúp giảm cố hệ thống xoay chiều dao động điện áp, sống hài, bù công suất phản kháng c) Máy biến đổi tần số (VFT) - Hãng GE Energy phát triển máy biến tần có khả thay đổi tần số góc pha điện áp cách liên tục Cùng với ứng dụng HVDC, máy biến tần quay sử dụng để liên kết hai hệ thống điện không đồng Hiện máy biến tần quay sử dụng để liên kết hai hệ thống điện không đồng - Ngoài liên kết hệ thống không đồng bộ, máy biến tần quay phát triển công nghệ ứng dụng truyền tải công suất hệ thống điện đồng bộ, trường hợp VFT đóng vai trò điều chỉnh góc pha d) Điều khiển dòng cố - Cùng với gia tăng quy mô hệ thống điện dòng ngắn mạch tăng lên dẫn đến yêu cầu cần phải thay thiết bị vận hành Điều đòi hỏi chi phí lớn Có cách khác để nâng cấp hay thay thiết bị sử dụng giơi hạn dòng cố ( Fault current limiter- FCL ) phối hợp hoạt động cuộn dây cảm kháng thấp cáp siêu dẫn chịu nhiệt - Các công ty sản xuất vật liệu điện siêu dẫn Mỹ phát triển loại cáp điện sử dụng ổn định trở kháng cao Loại cáp có đặc điểm trạng thái bình thường dòng điện chạy lớp vật liệu siêu dẫn xảy cố Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo lớp trở kháng cao hoạt động cách ly cố, hết cố lớp siêu dẫn lại hoạt động bình thường - Nhìn chung phát triển công nghệ điện tử công suất có ảnh hưởng lớn tới công nghệ truyền tải điện quan niệm truyền tải Truyền tải điện chiều dần ý ưu điểm cách ly cố xoay chiều, liên kết hệ thống điện không đồng bộ, khả tải công suất lớn, hành lang tuyến chi phí đầu tư ngày giảm - Hiện công nghệ truyền tải điện chiều nỗ lực phát triển 1.2.3 Siêu cao áp chiều a) Dòng điện siêu cao áp chiều giúp phát huy tiềm thủy điện Khai thác lượng từ nguồn tái tạo, từ sức mạnh tự nhiên dòng nước, niềm hy vọng mà giới, (đặc biệt Trung Quốc Ấn Độ), đặt vào nhằm đáp ứng nhu cầu điện tương lai, mà việc giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch cắt giảm phát thải cacbon điôxit ngày trọng Tuy nhiên nay, có trở ngại đáng kể ngăn cản việc phát huy tiềm thuỷ điện, khoảng cách Những nguồn thuỷ tốt nhiều cách xa trung tâm dân cư công nghiệp hàng trăm kilômét, nơi nhu cầu điện tăng trưởng mạnh Cho tới tận gần đây, đưa điện từ nhà máy điện vượt qua khoảng cách 1.000 km xa bất khả thi kinh tế tổn hao truyền tải lớn Công nghệ UHVDC hứa hẹn làm thay đổi tất vấn đề đó, cho phép truyền tải có hiệu điện xa tới 3.000 km Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page Tài liệu tham khảo Hình ảnh tia lửa phóng điện với điện áp 2000 kV, chiều dài 10m b) Nâng điện áp lên cao để giảm tổn hao Công nghệ UHVDC nâng điện áp lên bước đáng kể, từ mức HVDC tiêu chuẩn ±500 kV sử dụng châu Á đưa vào áp dụng hai thập kỷ nay, lên ±800 kV, giảm tổn thất truyền tải từ mức điển hình 10% xuống 7% Việc cắt giảm mạnh tổn thất truyền tải – tương đương 192 MW đường dây công suất 6.400 MW, tức 96 tuabin gió công suất MW khiến cho việc sản xuất điện vùng xa xôi hẻo lánh Trung Quốc, Ấn Độ, Braxin châu Phi, trở thành khả thi Đó vùng có nguồn thuỷ điện khổng lồ chưa khai thác Các nước hưởng lợi từ công nghệ UHVDC Trung Quốc Ấn Độ quốc gia phải vật lộn để đảm bảo nguồn lượng tin cậy Ấn Độ có kế hoạch 10 năm tới xây dựng đường dây UHVDC, công suất truyền tải đường dây từ 6.000 đến 8.000 MW Trung Quốc có kế hoạch 10 năm tới xây dựng năm đường dây UHVDC, công suất đường dây từ 5.000 đến 6.400 MW Đường dây dự kiến đưa vào vận hành thương mại vào năm 2011 Ngoài Braxin Nam châu Phi có kế hoạch xây dựng đường dây UHVDC 800 kV Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 10 Tài liệu tham khảo dụng cho EHVAC, vật liệu cách điện composit cân nhắc lựa chọn truyền tải môi trường ô nhiễm yêu cầu đường dây gọn nhẹ Đối với cách điện đường dây siêu cao áp, thiết kế vòng hồ quang (vòng corona) quan trọng cho làm việc lâu dài ổn định ảnh hưởng điện trường tới đặc tính kháng nước vật liệu cách điện Yêu cầu cách điện đường dây HVDC cao so với cách điện đường dây xoay chiều cấp điện áp danh định, nguyên nhân sức hút đường dây hạt bụi tích điện trái dấu không khí ảnh hưởng điện trường xung quanh dây dẫn Khi sử dụng loại cách điện thông thường, cấu tạo hình học cách điện cần tính toán kỹ hơn, đặc tính vật liệu cách điện quan tâm nhiều hơn, ví dụ yêu cầu để ngăn di chuyển ion cách điện thủy tinh Vật liệu cách điện composit trở thành lựa chọn hấp dẫn cho cách điện đường dây chiều môi trường ô nhiễm Tuy nhiên, để đạt tuổi thọ mong muốn, thiết kế cách điện composit có yêu cầu khắt khe so với việc sử dụng đường dây xoay chiều, điện trở ăn mòn vật liệu polymer cần quan tâm Các vòng hồ quang đường dây chiều nhỏ đáng kể so với đường dây xoay chiều dàn điện trường dung tính cách điện chiều Hình thể chiều dài chuỗi cách điện EHVAC HVDC cấp điện áp khác (đơn vị dài : m) Khi tăng điện áp, chiều dài chuỗi sứ đường dây xoay chiều tăng nhanh, đường dây chiều tăng chậm Hình 3.4: Chiều dài cách điện cấp điện áp khác (Nguồn ABB) Ảnh hưởng độ cao: Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 51 Tài liệu tham khảo Về bản, ảnh hưởng độ cao đặc tính cách điện HVDC EHVAC tương đồng, khác mức độ Đối với EHVAC, đặc tính cách điện thể qua khoảng cách không khí thiết bị đóng cắt Ở độ cao 2000 m, khoảng cách không khí cần tăng 15% so với mặt nước biển Đối với truyền tải chiều, thông số khoảng cách thể qua chịu đựng sóng sét Ở độ cao 2000 m, khoảng cách không khí cần tăng thêm 25% Hình 3.5: Mức tăng tương đối yêu cầu cách điện cao độ khác Tải trọng đường dây: Do khác cấu trúc phân pha dây dẫn HVDC EHVAC mà thiết kế cột loại đường dây truyền tải khác Hình sau minh họa khác tải trọng dây dẫn đường dây truyền tải chiều, xoay chiều quy mô công suất tương đương: Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 52 Tài liệu tham khảo Hình 3.6: Tải trọng dây dẫn cho EHVAC HVDC Tải trọng đường dây chia làm phần tải trọng thẳng đứng tải trọng ngang Tải trọng đứng xác định trọng lượng dây dẫn trọng lượng tuyết (đối với nước hàn đới) Tải trọng ngang chủ yếu lực đẩy ngang gió lên dây dẫn (khi có băng tuyết) Các thông số bề dày băng tuyết, tốc độ gió thông số khác lấy theo tiêu chuẩn IEC Tổng tải trọng dây dẫn tác động lên cột tỷ lệ thuận với số mạch số sợi mạch Khi so sánh tổng thể tải trọng dây dẫn, tải trọng đường dây HVDC gần ½ tải trọng dây EHVAC điện áp công suất tải tương đương, điều dẫn tới việc giảm đáng kể chi phí xây dựng đường dây giảm hành lang tuyến hệ thống truyền tải cao áp chiều Hành lang tuyến: Hiện tương lai, hành lang tuyến vấn đề khó khăn tốn xây dựng đường dây truyền tải dài Sự phát triển công nghệ truyền tải điện suy cho làm tăng công suất truyền tải, giảm giá thành xây dựng giảm hành lang tuyến Khi truyền tải lượng công suất tương đương, đường dây HVDC có nhiều lợi hành lang tuyến thiết kế cột gọn nhẹ hơn, số dây dẫn Hành lang tuyến cấp AC 800 kV 75m DC +/- 500 kV 50m có quy mô truyền tải 3000 MW Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 53 Tài liệu tham khảo Hình: Các phương án thay HVDC EHVAC truyền tải 6000MW cấp 500 kV Hình 3.7: số mạch yêu cầu truyền tải 6000 MW HVDC HVAC 3.2 Một số hệ thống truyền tải điện cao áp chiều giới a) HVDC+/-600kV Itaipu (Paraguay) – Sao Paulo (Brazil) Cho đến thời điểm này, hệ thống truyền tải điện chiều vận hành điện áp cao giới (+/-600kV) nối thủy điện Itaipu 12600 MW (Paraguay) với thành phố Sao Paulo (Brazil) thông qua mạch DC (2 mạch kép) Hệ thống thuộc quyền sở hữu Furnas Centrais Elétricas S.A (Brazil) Pha đường dây mạch kép vận hành cấp 300kV năm 1984 nâng lên 600kV năm 1985 Pha đường dây mạch kép lại vận hành năm 1987 Ban đầu, trạm chuyển đổi vận hành với công suất dạng bậc thang cho tương ứng với giai đoạn lắp máy NM Thủy điện Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 54 Tài liệu tham khảo Một số thông số kỹ thuật: - Năm vận hành: 1984-1987 - Công suất truyền tải: 3150 (mạch 1) + 3150 (mạch 2) = 6300 MW - Điện áp chiều: +/- 600 kV - Chiều dài đường dây không: 785 km + 805 km - Lý lựa chọn HVDC: Khoảng cách lớn, hệ thống điện khác tần số (máy phát Itaipu có tần số 50Hz, nơi nhận Sao Paulo có tần số 60Hz) Lượng công suất lại 6300 MW TĐ Itaipu truyền tải Sao Paulo mạch đường dây xoay chiều 750 kV Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 55 Tài liệu tham khảo b) HVDC 350kV Leyte – Luzon, Philipines Hình 3.8 : Bản đồ vị trí tuyến HVDC 350kV Leyte - Luzon, Philipines Dưới quản lý tập đoàn điện lực quốc gia, đường dây HVDC 350kV truyền tải công suất 440 MW từ nhà máy địa nhiệt đảo Leyte tới phía nam đảo Luzon liên kết với hệ thống xoay chiều Ngoài cung cấp công suất cho hệ thống điện Philipines, đường dây HVDC tăng cường ổn định hệ thống điện xoay chiều Hệ thống HVDC vận hành 10/08/1998 Một số thông số bản: - Công suất truyền tải: 440 MW - Điện áp chiều: 350 kV - Chiều dài đường dây không: 430 km - Chiều dài cáp biển: 21 km Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 56 Tài liệu tham khảo c) HVDC +/-500kV Rihand – Delhi, Ấn Độ Hình 3.9 : Bản đồ vị trí tuyến HVDC +/- 500kV Riland - Delhi, Ấn Độ Tập đoàn nhiệt điện quốc gia Ấn Độ xây dựng nhà máy nhiệt điện chạy than công suất 3000 MW quận Sonebhadra thuộc bang Uttar Pradesh, gọi tên trung tâm nhiệt điện Rihand Một phần công suất Rihand truyền Delhi đường dây chiều lưỡng cực, công suất 1500 MW điện áp +/- 500kV Phần lại phát lên lưới xoay chiều 400kV Có nhiều lý để lựa chọn hệ thống HVDC +/-500kV thay AC400kV, lý là: lợi ích kinh tế tốt nhất, hành lang tuyến, tổn thất truyền tải thấp hơn, ổn định hệ thống điện khả điều khiển tốt Một số thông số kỹ thuật: - Năm vận hành: 1990 - Công suất truyền tải: 1500 MW - Điện áp truyền tải: +/- 500 kV - Chiều dài đường dây không: 814 km Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 57 Tài liệu tham khảo - Lý lựa chọn HVDC: chiều dài lớn, ổn định hệ thống điện Hình 3.10 : Bản đồ vị trí số dự án HVDC giới Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 58 Tài liệu tham khảo 3.3 Khả ứng dụng Việt Nam 3.3.1 Giới thiệu mạng điện Việt Nam Với đời van Thyristor,truyền tải điện HVDC trở nên hấp dẫn Van Thyristor trở thành thành phần trạm biến đổi Các thiết bị biến đổi ngày có kích thước gọn giá thành giảm Nhằm đáp ứng tốc độ tăng trưởng năm tới,ngành điện Việt Nam với định hướng phát triển đồng nguồn lưới điện tiến hành đầu tư xây dựng hàng loạt công trình nguồn điện than ba miền đất nước giai đoạn đến năm 2020 với tổng công xuất dự kiến lên đến 29.000MW Riêng miền nam khoảng 18.800MW Ở Việt Nam chưa có đường dây HVDC nhiều nguyên nhân khác Tuy nhiên tình hình bắt đầu thay đổi giá thành biến đổi công suất ngày rẻ, nhu cầu liên kết lưới điện Việt Nam quốc gia khác lân cận Trung Quốc, Lào nhu cầu cung cấp điện cho vùng xa xôi nước Đã co dự án như: - Đường dây HVDC nối Việt Nam – Trung Quốc - Đường dây HVDC nối Việt Nam – Lào - Một số đường dây tính toán cân nhắc Dưới xin trích tóm tắt số kết nghiên cứu tác giả Đại học BK Đà Nẵng, Công ty TV XD Điện INPG Pháp thực Theo đề án quy hoạch hệ thống điện lực Việt Nam (TSĐ VI) đề án “Quy hoạch đấu nối trung tâm nhiệt điện than Toàn Quốc vào hệ thống điện Quốc gia” để truyền tải lượng công suất trung tâm phụ tải dự kiến xây dựng hàng loạt đường dây (DZ) 500kV Chỉ tính riêng cụm TTNĐ than Vĩnh Tân (4400MW), nguyên tử (1000÷2000MW) xem xét xây dựng mạch DZ 500kkV đấu nối với trung tâm phụ tải,ngoài kết hợp với trung tâm nhiệt điện (TTNĐ) than Miền Trung (2400MW/mỗi trung tâm) Cam Ranh, Bình Định,thủy điện (TĐ) tích (1200MW) cần phải xây dựng thêm đường dây mạch kép để truyền tải Như khả xây dựng mạch đường dây 500kV vào Miền Nam,2 mạch khu vực Miền Bắc (đường dây 500kV Bình Định kết nối đến trạm biến áp 500kV Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 59 Tài liệu tham khảo Dốc Sỏi) không tránh khỏi 3.3.2 Mạng điện Việt Nam Hệ thống điện Việt Nam bao gồm ba miền: Bắc, Trung Nam Trong miền Nam chiếm ưu nơi tập trung phụ tải tiêu thụ lớn Để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng miền Nam, đến giai đoạn năm 2020 nhiều đường dây 500kV dự tính xây dựng nhằm truyền tải công suất nguồn điện từ Nam Trung Bộ vào cung cấp cho phụ tải miền Nam Hình 3.3.1: Hệ thống điện 500kV Miền Nam – 2020 (TSĐ VI) Cân công suất phát tiêu thụ khu vực Nam Trung Bộ bảng Theo tổng công suất thừa cần truyền tải sang khu vực khác từ nhà máy điện khu vực Nam Trung Bộ khoảng 3200MW năm 2015 9900MW năm 2020 Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 60 Tài liệu tham khảo Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 61 Tài liệu tham khảo 3.3.3 Ứng dụng HVDC cho hệ thống điện Việt Nam Hình 3.3.2: Phân bố lưới điện 500 kV Miền Nam – Mô hình HVDC Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 62 Tài liệu tham khảo Theo công ty Điện khu vực Nam Trung Bộ xây dựng rải rác số nhà máy nhiệt điện,thủy điện truyền tải Miền Nam mô hình điện áp xoay chiều 500kV (HVAC).Công suất vị trí nguồn điện xem bảng hình 3.2.1 Truyền tải với mô hình HVAC cho thấy đường dây 500kV từ nhiệt điện Bình Định Di Linh đường dây dài tập trung nguồn điện công suất lớn trung tâm nhiệt điện (TTNĐ) than Bình Định, Cam Ranh, TĐ tích cố đoạn đường dây này, đặc biệt đường dây truyền tải công suất cao 500kV TĐ tích Di Linh,sẽ gây dao động công suất lớn kéo dài,có thể gây ổn định thời gian loại trừ cố lớn Khả hệ thống phục hồi sau cố tuyến đường dây Nhằm kiểm chứng nhận định khảo sát ổn định động với trường hợp cố pha vĩnh cửu tuyến đường dây 500kV Di Linh TĐ tích năng, điểm cố gần 500kV TĐ tích ( với cố toàn 2600MW cung cấp cho Miền Nam bị khoảng thời gian cố) cho thấy dao động góc pha tổ máy phát đấu nối mạch kép 500kV đường dây NĐ than Bình Định, Cam Ranh, TĐ tích ban đầu ổn định nhiên khảo sát sau dao động góc pha tổ máy có xu hướng lúc tăng cao,khả phục hồi hệ thống thấp Như thấy việc triển khai xây dựng nhiều trung tâm truyền tải nhiều đường dây 500kV không khả thi việc xây dựng hai trung tâm công suất lớn sử dụng mô hình truyền tải HVDC Mô hình HVDC nâng cao khả phục hồi ổn định sau cố, đồng thời giảm chi phí xây dựng thực nguồn điện rải rác Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 63 Tài liệu tham khảo KẾT LUẬN Sau khoảng tháng nghiên cứu truyền tải cao áp chiều, với giúp đỡ nhiệt tình thầy Bùi Văn Điệp đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Nghiên cứu phương pháp truyền tải cao áp chiều Trong trình thực đồ án em tìm hiểu nguyên lý truyền tải cao áp chiều, phương pháp truyền tải cao áp chiều Qua thời gian làm đồ án em biết cách làm việc độc lập dựa tài liệu co sẵn có, biết ghép Bằng nỗ lực thân kiến thức hạn hẹp, thời gian có hạn, tài liệu tham khảo không nhiều nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót định Em kính mong bảo, đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hải phòng, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực Trịnh Thị Mai Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 64 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tác giả Võ Minh Chính (chủ biên) - Phạm Quốc Hải - Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội , 2005 [2] Tác giả Đào Quang Thạch – Trịnh Hùng Thám, Nhà máy điện trạm biến áp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1996 Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 65 [...]... đóng cắt điện xoay chiều có liên quan Một khoản tiết kiệm nữa không thể bỏ qua đối với UHVDC, đó là nhờ giảm đáng kể nhu cầu về hành lang tuyến, bởi vì khi đó có thể giảm xuống chưa bằng một nửa so với các phương pháp truyền tải điện thay thế Với UHVDC, chiều rộng của tuyến đường dây (tức là hành lang truyền tải) là nhỏ nhất Để truyền dẫn cùng một công suất, các phương pháp truyền tải truyền thống sẽ... xoay chiều bằng cách sử dụng dòng công nghệ khác mang tên FACTS (flexible AC transmission system - hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt) Các công nghệ này có thể sử dụng để duy trì hoặc nâng cao độ ổn định điện áp và độ tin cậy lưới điện, giảm tổn thất chung về điện năng Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 11 Tài liệu tham khảo Chương 2 PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN TẢI MỘT CHIỀU CAO ÁP 2.1 Nguyên lý truyền tải. .. cách rất xa Các đường cáp ngầm cao áp một chiều thường dùng để truyền tải điện qua biển Loại cáp phổ biến nhất là cáp dầu (oil-filled cable) và cáp đặc (solid cable) Trong nhiều trường hợp, cáp đặc sẽ kinh tế hơn vì chất cách điện được cấu tạo từ các lớp giấy tẩm dầu có độ nhớt cao Ngày nay có thể thiết kế cho cáp đặc ở độ sâu khoảng 1000m và không gặp giới hạn về khoảng cách Loại cáp dầu có chất cách... bảo dưỡng thiết bị 2- Kiểu truyền tải giữa 2 trạm: Được sử dụng khi phương án xây dựng đường dây truyền tải cao áp 1 chiều tỏ ra kinh tế nhất khi đấu nối 2 trạm chuyển đổi ở 2 vị trí cách xa nhau Đây là kiểu truyền tải 1 chiều phổ biến nhất hiện nay Mỗi mạch đường dây một chiều ±500 kV (2 cực – bipole) có khả năng tải khoảng 3000 MW, thông thường sử dụng đường dây trên không, tải lượng công suất lớn đi... khiển điện áp xoay chiều thông qua hệ thống kích từ máy phát Kiểu đấu nối này cần sử dụng loại máy cắt xoay chiều tốc độ cao giữa máy phát và bộ chỉnh lưu để bảo vệ quá dòng cho Diode khi có ngắn mạch trên đường dây 1 chiều Hình 2.5 : Các kiểu đấu nối hệ thống truyền tải điện 1 chiều Trịnh Thị Mai - Điện K11 Page 19 Tài liệu tham khảo 2.1.4.Các phần tử cơ bản của hệ thống truyền tải một chiều Các phần... biến áp biến đổi và có điện áp ngược thấp đặt lên các van khi ngừng dẫn Điện áp ngược là một trong những yếu tố quan trọng để chọn các thông số định mức của van 2.5.2 Phân tích mạch cầu toàn sóng ba pha * Các giả thiết: - Hệ thống xoay chiều bao gồm máy biến áp biến đổi được biểu diễn bằng một nguồn áp lý tưởng có điện áp, tần số không đổi nối tiếp với điện kháng tản của máy biến áp - Dòng một chiều. .. lưu), gồm các van mắc cầu và máy biến áp có đầu phân áp Cầu van gồm các van cao áp mắc theo sơ đồ 6 xung hay 12 xung Các máy biến áp biến đổi cung cấp nguồn điện áp ba pha với điện áp thích hợp cho cầu các van Với cuộn dây máy biến áp phía van không nối đất, hệ thống điện một chiều có thể được tạo nối đất riêng, thường là bằng cách nối đất đầu dương hay đầu âm của một cầu bộ biến đổi van Vale thyristor:... lang truyền tải sẽ rộng hơn rất nhiều Khác với đường dây truyền tải điện xoay chiều, đường dây HVDC có trường từ hầu như không dao động Điều đó có nghĩa là đường dây HVDC, khác với đường dây xoay chiều cùng cấp, có thể dễ dàng áp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt hơn về trường từ (