Nghiên cứu hiệu quả của thiết bị bù ngang có điều khiển SVC trong hệ thống điện

VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật điện tử, công nghiệp chế tạo linh kiện công suất lớn kỹ thuật đo lường điều khiển hệ thống điện, nên thiết bị bù dùng thyristor hay triắc sử dụng nhiều thông tin toàn hệ thống nghiên cứu ứng dụng số nước có trình độ công nghệ tiên tiến giới, thiết bị bù dọc bù ngang điều chỉnh nhanh thyristor hay triắc ứng dụng mang lại hiệu cao việc nâng cao ổn định chất lượng điện áp hệ thống điện Các thiết bị thường dùng là: thiết bị bù tĩnh có điều khiển thyristor hay triắc (SVC), thiết bị bù dọc có điều khiển (TCSC) Các thiết bị cho phép vận hành hệ thống điện cách linh hoạt, hiệu chế độ bình thường hay cố nhờ khả điều chỉnh nhanh công suất phản kháng thông số khác (trở kháng, góc pha) chúng Hệ thống điện ngày phát triển với đường dây truyền tải điện xa đường dây siêu cao áp 500kV Bắc – Nam Để đáp ứng nhu cầu sử dụng cần phải làm cho hệ thống điện truyền tải điện ổn định chất lượng điện ngày cải thiện Việc nghiên cứu thiết bị bù ngang có khả điều chỉnh nhanh thyristor hay triắc việc nâng cao ổn định chất lượng điện áp hệ thống điện Việt Nam tương lai nhiệm vụ cần thiết, góp phần mở hướng việc áp dụng phương pháp điều chỉnh, điều khiển hoạt động hệ thống điện Luận văn “Nghiên cứu hiệu thiết bị bù ngang có điều khiển SVC hệ thống điện” đưa đánh giá bước đầu ảnh hưởng hiệu thiết bị bù có điều khiển SVC việc ổn định điện áp dự trữ ổn định tĩnh chế độ vận hành hệ thống điện Nội dung luận văn: - Chương 1: Tổng quan FACTS - Chương 2: Cấu tạo nguyên lý hoạt động SVC - Chương 3: Ứng dụng phần mềm CONUS khảo sát hiệu SVC VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ FACTS 1.1 HỆ THỐNG ĐIỆN HỢP NHẤT VÀ NHỮNG YÊU CẦU ĐIỀU CHỈNH NHANH CÔNG SUẤT 1.1.1 Đặc điểm Hiện nay, xu hướng hợp HTĐ nhỏ thành HTĐ hợp đường dây siêu cao áp phát triển nhiều quốc gia, khu vực khắp giới Đây xu hướng phát triển tất yếu hệ thống điện đại nhằm nâng cao tính kinh tế - kỹ thuật sản xuất, vận hành hệ thống điện thành viên + Giảm lượng công suất dự trữ toàn hệ thống hệ thống lớn nhờ khả huy động công suất từ nhiều nguồn phát + Giảm dự phòng chung HTĐ liên kết, qua giảm chi phí đầu tư vào công trình nguồn - gánh nặng lớn việc phát triển HTĐ + Tăng tính kinh tế chung hệ thống lớn tận dụng nguồn phát có giá thành sản xuất điện thấp thuỷ điện, nguồn nhiệt điện có giá thành rẻ tuabin khí, điện nguyên tử + Tăng hiệu vận hành HTĐ có khả huy động sản xuất điện từ nguồn điện kinh tế giảm công suất đỉnh chung toàn HTĐ lớn + HTĐ hợp vận hành linh hoạt so với phương án vận hành hệ thống riêng rẽ nhờ trao đổi, hỗ trợ điện hệ thống thành viên + Giảm giá thành điện tận dụng công suất thấp điểm phụ tải hệ thống điện thành viên để cung cấp cho hệ thống khác nhờ chênh lệch múi + Giảm chi phí vận hành, đồng thời nâng cao tính linh hoạt việc sửa chữa, đại tu thiết bị toàn hệ thống + Nâng cao độ dự trữ ổn định tĩnh hệ thống, qua nâng cao độ tin cậy cung cấp điện công suất dự trữ chung HTĐ hợp lớn Ngoài lợi ích nêu trên, việc hợp hệ thống điện cho phép VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT dễ dàng trao đổi lượng thương mại khu vực, quốc gia thành viên góp phần thúc đẩy kinh tế phát triển Việc hợp hệ thống điện sở cho việc hình thành “thị trường điện” (Power pool), xu hướng phát triển tất yếu hệ thống điện đại phát triển mạnh mẽ kỷ 21 1.1.2 Yêu cầu hệ thống truyền tải điện [1] Hệ thống truyền tải điện phải đảm bảo hai yêu cầu bản, là: + Đảm bảo đồng bộ: yêu cầu đảm bảo tần số + Đảm bảo biên dạng điện áp Đảm bảo đồng yêu cầu máy phát đưa tần số xác, ví dụ 50Hz, với độ sai lệch cho phép phạm vi +/- 0,1 Hz Điều đạt máy phát hoạt động giới hạn ổn định chế độ xác lập Khi có thêm biến động hệ thống điều khiển phải có tác động để đưa hệ thống lại trạng thái cân Các biến động lại chia làm biến động nhỏ biến động lớn Đảm bảo biên dạng điện áp giữ điện áp điểm kết nối hệ truyền tải phạm vi cho phép Có thể thấy biến động điện áp liên quan đến dòng công suất phản kháng, thay đổi theo diễn biến phụ tải chế độ hoạt động hệ thống kết nối nguồn, sa thải phụ tải chuyển hướng đường truyền, … Mọi diễn biến điện áp thấp điện áp dẫn đến hậu kinh tế, kỹ thuật Khi tính toán chế độ vận hành hệ thống điện hợp có đường dây siêu cao áp, cấp điện áp cao nên lượng công suất phản kháng mà đường dây sinh lớn Đặc biệt đường dây không mang tải lượng công suất phản kháng phát lớn gây nên tượng áp cuối đường dây Để hạn chế tượng nay, ta phải dùng biện pháp kỹ thuật khác như: + Tăng số lượng dây phân nhỏ pha (phân pha) đường dây để giảm điện kháng tổng trở sóng, tăng khả tải đường dây + Bù thông số đường dây thiết bị bù dọc bù ngang (bù công suất phản VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT kháng) để giảm bớt cảm kháng dung dẫn đường dây làm cho chiều dài tính toán rút ngắn lại + Phân đoạn đường dây kháng điện bù ngang có điều khiển đặt trạm trung gian đường dây Đối với đường dây siêu cao áp 500kV, khoảng cách trạm đặt kháng bù ngang thường không 600km + Đặt thiết bị bù ngang bù dọc trạm nút công suất trung gian trạm cuối để nâng cao ổn định điện áp trạm 1.2 HỆ THỐNG BÙ TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI Bù hệ thống truyền tải nhằm đảm bảo yêu cầu: + Giữ biên dạng điện áp phẳng với công suất truyền + Đảm bảo độ ổn định để tăng dung lượng đường truyền + Cung cấp công suất phản kháng theo mục tiêu kinh tế - kỹ thuật định Các hệ thống bù bù thụ động bù tích cực Các hệ thống thiết bị bù phổ biến bao gồm: + Bù kháng tụ song song Kháng song song có tác dụng bù dung kháng đường dây tải nhẹ để điện áp không tăng mức Tụ song song có tác dụng bù phản kháng cho tải tải nặng + Hệ thống bù nối tiếp: bù cho độ dài đường dây 1.2.1 Bù tĩnh song song Hình 1.1 Sơ đồ mạch bù tĩnh kháng song song VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 1.2 Biên dạng điện áp dòng điện bù kháng song song Hình 1.3 Nguyên lý điều chỉnh điện áp bù song song 1.2.2 Bù đường dây Hình 1.4 Mạch bù đường dây VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Bình thường chưa bù: P= Sau bù đường dây: P = Er E s sin δ XL Er Es δ sin XL Như công suất max tăng gấp lần bình thường, khả truyền tải độ trữ ổn định tăng gấp đôi Hình 1.5 Đặc tính đường truyền có mạch bù đường dây 1.2.3 Bù tĩnh nối tiếp Tụ bù nối tiếp trung hòa phần cảm kháng đường dây, giảm góc tải δ, giảm dòng nạp cho đường dây, dẫn đến tăng công suất tải tự nhiên Bù nối tiếp thường dùng cho đường dây dài dùng cho mạch nhánh song song đường truyền để hiệu chỉnh dòng công suất Hình 1.6 Mạch bù nối tiếp VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 1.7 Đồ thị vectơ tụ bù nối tiếp 1.2.4 Bù dọc bù ngang Các đường dây siêu cao áp có chiều dài lớn thường được bù thông số thông qua các thiết bị bù dọc và bù ngang Mục đích chủ yếu của việc đặt các thiết bị bù là nâng cao khả tải của đường dây và san bằng điện áp phân bố dọc đường dây Hơn nữa, bù thông số còn nâng cao tính ổn định tĩnh, ổn định động, giảm sự dao động công suất… làm cho việc vận hành hệ thống điện một cách linh hoạt và hiệu quả Đây là biện pháp rất cần thiết cho các đường dây siêu cao áp có chiều dài lớn, đặc biệt lả những đường dây có chiều dài gần 1/4 bước sóng đường dây 500KV Bắc – Nam 1.2.4.1 Bù dọc [2] Trị số cảm kháng lớn của các đường dây tải điện xoay chiều siêu cao áp làm ảnh hưởng xấu đến hàng loạt chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật quan trọng của đường dây: + Góc lệch pha giữa điện áp ở đầu và cuối đường dây thay đổi phạm vi rộng + Tổn thất công suất và điện đường dây cao Bù dọc là giải pháp mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây để giảm bớt (bù) cảm kháng XL của đường dây bằng dung kháng XC của tụ điện VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Thiết bị bù dọc thường được sử dụng để giảm tổng trở của đường dây làm giảm góc lệch pha giữa các vectơ điện áp ở đầu và cuối đường dây, tăng khả tải của đường dây, cải thiện điều kiện phân bố điện áp dọc đường dây, giảm tổn thất đường dây qua nâng cao độ ổn định tĩnh hệ thống điện Một tác dụng quan trọng nữa của các bộ tụ bù dọc là dòng điện tải chạy qua tụ điện sẽ phát một lượng công suất phản kháng bù lại phần tổn thất cảm kháng của đường dây, đó giảm tổn thất công suất và điện các chế độ tải đầy Đối với những đường dây có chiều dài lớn, các thiết bị bù dọc thường được tính toán và đặt cho từng đoạn có chiều dài 250 ÷ 500 Km Khi chọn vị trí đặt thiết bị bù dọc người ta thường xét đến tiêu chuẩn sau: − Mức độ phân bố điện áp dọc đường dây − Trị số dòng điện ngắn mạch qua bộ tụ − Thuận lợi cho việc quản lý vận hành bộ tụ Hình 1.8 Hiệu bù dọc đường dây siêu cao áp VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 1.2.4.2 Bù ngang Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có công suất cố định hay các kháng điện có thể điều khiển tại các cái của các trạm biến áp Kháng bù ngang này có thể đặt ở phía cao áp hay phía hạ áp của máy biến áp Khi đặt ở phía cao áp thì có thể nối trực tiếp song song với đường dây hoặc nối qua máy cắt được điều khiển bằng khe hở phóng điện Dòng điện IL của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung đường dây phát chúng ngược chiều Nhờ đó mà công suất phản kháng đường dây phát sẽ tiêu hao một lượng đáng kể và qua đó có thể hạn chế được hiện tượng quá áp ở cuối đường dây Việc lựa chọn dung lượng và và vị trí đặt của kháng bù ngang có ý nghĩa rất quan trọng đối với một số chế độ vận hành của đường dây siêu cao áp hệ thống điện chế độ vận hành non tải, không tải… của đường dây Trong chế độ không tải, phía nguồn khép mạch, phía tải hở mạch thì các nguồn phát vẫn phải phát công suất tác dụng rất lớn để bù vào tổn thất điện trở của đường dây và máy biến áp Để khắc phục sự quá áp và quá tải máy phát ta phải đặt kháng bù ngang tại một số điểm đường dây Trong chế độ non tải (PTải < Po), thì công suất phản kháng đường dây thừa và về hai phía của đường dây Để đảm bảo được trị số cos φ cho phép của máy phát, ta phải đặt kháng bù ngang ở đầu đường dây để tiêu thụ công suất phản kháng Trong chế độ tải cực tiểu thì công suất phản kháng đường dây sinh rất lớn (đối với đường dây siêu cao áp 500kV với Qo ≈1MVAR/km) ta phải đặt các kháng bù ngang phân bố dọc theo đường dây để tiêu thụ lượng công suất phản kháng này Thông thường, khoảng cách giữa các kháng bù ngang từ 200 – 500 Km Đối với đường dây có cấp điện áp 500kV, tổng công suất kháng bù ngang đường dây thường 60 - 70% công suất phản kháng điện dung đường dây phát [2] VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 1.3 TỔNG QUAN VỀ FACTS [5] Hệ thống điện phát triển ngày nhanh đòi hỏi phải mở rộng xây dựng thêm tuyến truyền tải để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện, nhiên điều dẫn đến tốn vốn xây dựng, thời gian thi công quĩ đất cho hành lang an toàn tuyến đường dây Vì đòi hỏi công nghệ để khai thác triệt để khả hệ thống điện có mà không ảnh hưởng đến an toàn hệ thống Để đáp ứng nhu cầu này, nghiên cứu thiết bị điều chỉnh linh hoạt hệ thống truyền tải điện xoay chiều FACTS (Flexible AC Transmission System) tiến hành vào cuối năm 1980 nhằm giải hai vấn đề nâng cao khả truyền tải hệ thống truyền tải giữ công suất khoảng giới hạn định trước Với phát triển vượt bậc lĩnh vực điều khiển tự động, với phát triển nhanh chóng phần tử bán dẫn công suất lớn tạo biến đổi bán dẫn điện tử công suất lớn cho phép điều khiển, khống chế dòng lượng gần tức thời, giúp cho trình điều khiển hệ thống điện thực theo cách thức mà phần tử khí, điện từ trước đảm bảo Công nghệ FACTS có đủ khả điều khiển nhanh cách linh hoạt công suất tác dụng phản kháng hệ thống điện Các thiết bị FACTS khác có thông số điều khiển có mô hình vật lý khác để điều khiển công suất 1.3.1 Phân loại thiết bị FACTS Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS (Flexible AC Transmission Systems) hệ thống truyền tải dòng điện xoay chiều có kết hợp với thiết bị điện tử công suất thiết bị điều khiển tĩnh khác để tăng cường khả điều khiển (linh hoạt) tăng khả truyền tải công suất Các thiết bị điều khiển FACTS chia làm loại sau : o Thiết bị điều khiển nối tiếp (điều khiển dọc) o Thiết bị điều khiển song song (điều khiển ngang) o Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp – nối tiếp 10 VIỆN ĐIỆN 34.769 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 24.532 0.000 0.091 NUT SO 0.375 0.000 NUT SO tai9 bu tinh 0.000 0.000 10.501 -9.593 0.000 0.001 0.000 26.465 0.000 0.054 1.455 0.000 NUT SO BA 0.000 -26.466 0.000 -26.466 1.455 0.000 NUT SO Nut dat NUT SO tai9 29.500 16.600 13.738 -9.691 0.000 0.000 -13.357 0.517 0.000 1.011 0.562 0.000 NUT SO tai4 -34.769 -24.442 0.000 0.091 1.786 0.000 NUT SO BA 7.630 3.914 0.024 0.063 0.360 0.000 NUT SO 10 tai10 10.996 3.410 0.170 0.362 0.484 0.000 NUT SO 14 tai14 NUT SO 10 tai10 9.000 5.800 13.658 -9.993 0.000 0.000 -7.607 -3.852 0.024 0.063 0.360 0.000 NUT SO tai9 -1.393 -1.948 0.005 0.011 0.101 0.000 NUT SO 11 tai11 NUT SO 11 tai11 3.500 1.800 13.729 -9.942 0.000 -4.899 -3.760 0.037 0.077 0.260 0.000 NUT SO 1.399 1.960 0.005 0.011 0.101 0.000 NUT SO NUT SO 0.000 tai6+bu 10 tai10 12 tai12 6.100 1.600 13.681 -10.504 0.000 -7.411 -2.452 0.076 0.159 0.329 0.000 NUT SO 1.311 0.852 0.005 0.005 0.066 0.000 NUT SO 59 0.000 tai6+bu 13 tai13 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NUT SO 13 tai13 13.500 5.800 13.617 -10.547 0.000 0.000 -16.306 -6.979 0.214 0.421 0.752 0.000 NUT SO -1.305 -0.848 0.005 0.005 0.066 0.000 NUT SO 12 tai12 4.111 2.026 0.037 0.075 0.194 0.000 NUT SO 14 tai14 NUT SO tai6+bu 14 tai14 14.900 5.000 13.421 -11.194 0.000 0.000 -10.826 -3.049 0.170 0.362 0.484 0.000 NUT SO tai9 -4.074 -1.951 0.037 0.075 0.194 0.000 NUT SO 13 tai13 -* TONG CONG SUAT FAT 273.019 MW * CONG SUAT YEU CAU 259.000 MW 14.019 MW 50.00 HZ * TON THAT TRONG LUOI * TAN SO TRONG LUOI * HE THONG ON DINH TINH * Bảng 3.4 Kết tính toán CĐXL đường dây nghỉ sửa chữa -P FAT Q FAT MW MVA P TAI MW Q TAI AP NUT MVA kV GOC PHA DO Pkcb Qkcb Eq MW MVA p.u DELTA DO Eq dm kV DONG P DONG Q MW MVA T.THAT P MW T.THAT Q MVA DONG I Qc kA NUT KE MVA | Chieu duong dong P,Q : | - | huong di khoi nut | -NUT SO G1 232.000 0.369 0.000 0.000 69.000 4.598 141.444 -16.584 3.581 5.245 1.192 5.687 NUT SO G2 90.556 16.953 4.244 12.501 0.771 5.021 NUT SO tai5 NUT SO 43.515 55.143 21.700 12.700 0.000 0.000 1.045 0.000 66.000 0.000 66.000 G2 68.000 0.000 60 0.000 0.000 1.030 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -137.863 21.829 3.581 5.245 1.185 5.687 NUT SO G1 92.225 7.799 3.810 11.610 0.786 4.443 NUT SO tai3+bu 67.454 12.815 2.556 4.388 0.583 3.415 NUT SO tai5 NUT SO tai3+bu 94.200 19.000 64.947 -10.101 0.000 0.000 -88.414 3.811 3.810 11.610 0.787 4.443 NUT SO G2 -5.786 15.923 0.237 -2.654 0.151 3.261 NUT SO tai4 0.000 -38.734 0.000 -38.734 0.344 0.000 NUT SO Nut dat NUT SO tai4 47.800 20.000 63.205 -8.783 0.000 0.000 6.023 -18.577 0.237 -2.654 0.178 3.261 NUT SO tai3+bu -99.697 -4.203 1.449 3.379 0.911 1.191 NUT SO tai5 33.142 1.855 0.000 2.512 0.303 0.000 NUT SO BA 12.732 0.925 0.000 0.988 0.117 0.000 NUT SO tai9 NUT SO tai5 7.600 1.600 64.291 -6.233 0.000 0.000 -86.312 -4.452 4.244 12.501 0.776 5.021 NUT SO G1 -64.898 -8.427 2.556 4.388 0.588 3.415 NUT SO G2 101.146 7.582 1.449 3.379 0.911 1.191 NUT SO tai4 42.464 3.697 0.000 4.825 0.383 0.000 NUT SO tai6+bu NUT SO tai6+bu 11.200 7.500 13.455 -12.731 0.000 0.000 -42.464 1.128 0.000 4.825 1.823 0.000 NUT SO tai5 6.320 4.009 0.056 0.117 0.321 0.000 NUT SO 11 tai11 7.682 2.623 0.085 0.177 0.348 0.000 NUT SO 12 tai12 17.262 7.554 0.247 0.486 0.809 0.000 NUT SO 13 tai13 0.000 -22.815 0.000 -22.815 0.979 0.000 NUT SO NUT SO 0.000 0.000 Nut dat BA 63.119 -13.123 61 0.000 -0.002 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -33.142 0.657 0.000 2.512 0.303 0.000 NUT SO tai4 0.000 -24.528 0.000 0.050 0.224 0.000 NUT SO bu tinh 33.142 23.873 0.000 0.087 0.374 0.000 NUT SO tai9 NUT SO bu tinh 0.000 0.000 10.120 -13.123 0.000 0.001 0.000 24.578 0.000 0.050 1.402 0.000 NUT SO BA 0.000 -24.579 0.000 -24.579 1.402 0.000 NUT SO Nut dat NUT SO tai9 29.500 16.600 13.238 -13.223 0.000 0.001 -12.732 0.063 0.000 0.988 0.555 0.000 NUT SO tai4 -33.142 -23.785 0.000 0.087 1.779 0.000 NUT SO BA 6.267 3.783 0.019 0.049 0.319 0.000 NUT SO 10 tai10 10.107 3.338 0.156 0.333 0.464 0.000 NUT SO 14 tai14 NUT SO 10 tai10 9.000 5.800 13.164 -13.479 0.000 0.000 -6.248 -3.734 0.019 0.049 0.319 0.000 NUT SO tai9 -2.752 -2.067 0.012 0.025 0.151 0.000 NUT SO 11 tai11 NUT SO 11 tai11 3.500 1.800 13.258 -13.267 0.000 -6.264 -3.892 0.056 0.117 0.321 0.000 NUT SO 2.764 2.092 0.012 0.025 0.151 0.000 NUT SO NUT SO 1.600 13.228 -13.738 0.000 -7.597 -2.446 0.085 0.177 0.348 0.000 NUT SO 1.497 0.846 0.007 0.006 0.075 0.000 NUT SO 13.500 5.800 tai6+bu 10 tai10 12 tai12 6.100 NUT SO 0.000 0.000 tai6+bu 13 tai13 13 tai13 13.156 -13.809 62 0.000 0.000 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT -17.015 -7.068 0.247 0.486 0.809 0.000 NUT SO -1.490 -0.840 0.007 0.006 0.075 0.000 NUT SO 12 tai12 5.005 2.108 0.055 0.113 0.238 0.000 NUT SO 14 tai14 NUT SO tai6+bu 14 tai14 14.900 5.000 12.928 -14.695 0.000 0.000 -9.951 -3.005 0.156 0.333 0.464 0.000 NUT SO tai9 -4.949 -1.995 0.055 0.113 0.238 0.000 NUT SO 13 tai13 -* TONG CONG SUAT FAT 275.515 MW * CONG SUAT YEU CAU 259.000 MW 16.515 MW 50.00 HZ * TON THAT TRONG LUOI * TAN SO TRONG LUOI * HE THONG ON DINH TINH * 3.2.2.3 Kết tính toán phân tích ổn định Giả thiết kịch dẫn đến ổn định tương ứng với phụ tải nút tăng theo tỉ lệ (kịch điển hình) Ta kiểm tra hệ số dự trữ ổn định khảo sát độ sụt áp nút (nhằm phát nút yếu, bị sụp đổ điện áp đầu tiên) Kết tính toán cho trạng thái bình thường sau: KET QUA PHAN TICH THONG TIN NUT Nut U0(kV) Ugh(kV) kU(%) dQ/dU Delta0 DeltaM dP/dDelta 69 69 *** 5.131 9.939 13.88 68 68 *** 0 *** 66.217 53.193 19.66 -0.79 -8.168 -18.408 1.61 65.415 51.44 21.36 * -0.58 -5.354 -11.088 4.23 66.017 53.868 18.4 -0.65 -3.799 -7.154 20.83 13.897 8.94 35.66** -1.33 -9.589 -28.05 0.39** 65.497 42.493 35.12** -0.3 -9.593 -27.745 0.41** 10.501 6.813 35.12** -1.87 -9.593 -27.745 0.41** 13.738 8.88 35.36** -1.42 -9.691 -28.205 0.4** 10 13.658 8.569 37.26** -1.35 -9.993 -29.688 0.36** 11 13.729 8.61 37.28** -1.32 -9.942 -29.565 0.36** 12 13.681 8.264 39.59** -1.21 -10.504 -32.444 * 0.29** 63 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 13 13.617 8.08 40.66** -1.18 -10.547 -32.692 * 0.29** 14 13.421 7.618 43.23** -1.13 -11.194 -36.064 * 0.24** *Thong so thay doi manh nhat: Nut phat: CSdau/CScuoi: 232.00/ 434.42 k = 1.8725 *Tong CS tieu thu (khong ke ton that): CSdau/CScuoi: 259.000/ *He so du tru on dinh tinh: 484.977 k = 1.8725 87.25% Có thể thấy mức độ ổn định hệ thống cao (K dt=87,25%) Các nút yếu (có hệ số sụt áp lớn nhất) thuộc khu vực tải xa nhất: nút 12, 13 14 Nút 14 gây ổn định sụp đổ điện áp đầu tiên, lúc điện áp nút giảm đến 56,7% Tiếp theo, thực tính toán cho chế độ phần tử nghỉ sửa chữa (sự cố N-1) ta có kết sau: - Chế độ nghỉ sửa chữa đường dây nối nút nút 4: Kdt = 50,13%; - Chế độ nghỉ sửa chữa đường dây nối nút nút 3: Kdt = 18,25%; - Chế độ nghỉ sửa chữa đường dây nối nút nút 13: Kdt = 70,75%; Kết cho thấy, chế độ nghỉ sửa chữa đường dây lưới truyền tải ảnh hưởng đến ổn định hệ thống mạnh lưới phân phối Đặc biệt nghỉ sửa chữa đường dây 2-3 lưới 66 kV hệ thống phải vận hành trạng thái nguy hiểm: hệ số ổn định Kdt = 18,25% nhỏ chuẩn cho phép 20% Nhìn kết bảng phân tích thông tin nút (bên dưới) thấy rõ nút yếu gây ổn định điện áp nút KET QUA PHAN TICH THONG TIN NUT Nut U0(kV) Ugh(kV) kU(%) dQ/dU Delta0 DeltaM dP/dDelta 69 69 *** 4.539 5.335 249.99 68 68 *** 0 *** 57.074 41.554 27.19 * -0.19 -21.255 61.667 54.088 12.29 -0.45 63.154 57.24 9.36 -0.59 64 -33.134 * 0.25** -9.161 -11.954 1.79 -6.471 -8.149 3.37 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 13.149 11.337 13.78 -1.99 -13.291 -18.578 0.83 * 61.495 52.333 14.89 -0.39 -13.701 -19.177 0.8 * 9.86 8.391 14.89 -2.45 -13.701 -19.176 0.8 * 12.897 10.969 14.94 -1.85 -13.805 -19.348 0.79 * 10 12.826 10.872 15.23 -1.85 -14.074 -19.796 0.76 * 11 12.934 11.031 14.71 -1.9 -13.852 -19.457 0.78 * 12 12.914 11.007 14.76 -1.93 -14.349 -20.282 0.73 * 13 12.838 10.898 15.11 -1.9 -14.421 -20.396 0.72 * 14 12.589 10.536 16.3 -1.78 -15.355 -21.934 0.64 * *Thong so thay doi manh nhat: Nut phat: CSdau/CScuoi: 232.00/ 274.34 k = 1.1825 *Tong CS tieu thu (khong ke ton that): CSdau/CScuoi: 259.000/ *He so du tru on dinh tinh: 306.268 k = 1.1825 18.25% Đây trường hợp cần có thêm biện pháp muốn đảm bảo hệ thống vận hành an toàn phương diện ổn định 3.2.3 Khảo sát hiệu lắp đặt SVC Qua phân tích sơ đồ IEEE 14 nút, thấy sơ đồ làm việc tốt sau áp dụng bù tĩnh ba nút: số 3, số số Dung lượng chọn cố định trị số trung bình cho chế độ tải cực đại điện áp nút không thấp (dưới 10%) chế độ tải cực tiểu điện áp nút không cao (của nghiên cứu trước) Chỉ chế độ tạm thời (sửa chữa mạch 2-3) có dấu hiệu nguy hiểm phương diện ổn định Trong luận văn, với mục đích khảo sát hiệu lắp đặt SVC để nâng cao ổn định, ta khảo sát trường hợp sau: - Đặt SVC nhằm cải thiện ổn định điện áp chế độ sửa chữa mạch 2-3 Mục đích đảm bảo độ dự trữ chuẩn 20% - Chế độ bình thường, nâng cao ổn định hệ thống cách đặt SVC vào nút yếu 65 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT * Đặt SVC nâng cao ổn định nút 3, nhằm đảm bảo hệ số dự trữ hệ thống 20% Phương án đề xuất thay tụ bù tĩnh đặt nút SVC Với SVC, điện áp nút giữ cố định (trong giới hạn điều chỉnh CSPK) Tụ bù cố định cũ nút với dung lượng 40MVAr, ta chọn dung lượng cho SVC lớn trị số này: chọn Qđm = 50 MVAr , phạm vi thay đổi từ đến 50 MVAr, điện áp giữ U = 66kV Kết phân tích ổn định (chế độ nghỉ sửa chữa mạch 2-3): KET QUA PHAN TICH THONG TIN NUT Nut U0(kV) Ugh(kV) kU(%) dQ/dU Delta0 DeltaM dP/dDelta 69 69 *** 4.532 5.475 125 68 68 *** 0 *** 59.382 40.991 30.97** -0.21 -21.198 62.442 53.361 14.54 -0.46 63.717 56.622 11.13 13.303 11.123 62.309 -35.466 * 0.24** -9.212 -12.547 1.71 -0.6 -6.524 -8.514 3.2 16.38 -2.04 -13.204 -19.569 0.8 * 51.3 17.66 -0.39 -13.636 -20.233 0.76 * 9.99 8.225 17.66 -2.48 -13.636 -20.233 0.76 * 13.068 10.751 17.73 -1.89 -13.738 -20.416 0.75 * 10 12.995 10.647 18.06 -1.88 -13.994 -20.893 0.73 * 11 13.096 10.807 17.47 -1.93 -13.765 -20.519 0.75 * 12 13.072 10.776 17.56 -1.95 -14.238 -21.393 0.7 * 13 12.998 10.663 17.96 -1.93 -14.311 -21.518 0.69 * 14 12.759 10.289 19.35 -1.81 -15.236 -23.184 0.62 * 16 59.727 41.264 30.91** -0.21 -21.198 -35.466 * 0.24** 17 60.071 41.502 30.91** -0.21 -21.198 -35.466 * 0.24** 18 59.81 41.351 30.86** -0.21 -21.198 -35.466 * 0.24** *Thong so thay doi manh nhat: Nut phat: CSdau/CScuoi: 232.00/ 281.88 *Tong CS tieu thu (khong ke ton that): CSdau/CScuoi: 259.000/ *He so du tru on dinh tinh: 314.685 k = 1.2150 21.50% 66 k = 1.2150 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hệ số dự trữ tăng lên đến 21,5% thỏa mãn yêu cầu theo quy định Tuy nhiên, ta thấy nút nút yếu (hệ số sụt áp K u% = 30,97%) nghĩa nâng cao ổn định hệ thống việc tăng dung lượng cho SVC Kết tính toán với dung lượng SVC Qđm = 100 MVAr: KET QUA PHAN TICH THONG TIN NUT Nut U0(kV) Ugh(kV) kU(%) dQ/dU Delta0 DeltaM dP/dDelta 69 69 *** 4.502 5.919 249.99 68 68 *** 0 *** 65.465 46.667 28.71 * -0.09 -21.346 64.457 54.319 15.72 -0.21 65.177 57.136 12.33 13.701 11.174 64.42 -36.857 * 0.14** -9.435 -13.663 1.05 -0.28 -6.726 -9.281 2.25 18.44 -0.93 -13.069 -20.964 0.41** 51.788 19.6 -0.18 -13.571 -21.764 0.39** 10.329 8.303 19.61 -1.14 -13.571 -21.764 0.39** 13.511 10.852 19.68 -0.87 -13.666 -21.96 0.39** 10 13.434 10.727 20.15 * -0.86 -13.891 -22.453 0.37** 11 13.517 10.868 19.59 -0.89 -13.637 -22.016 0.38** 12 13.48 10.807 19.82 -0.89 -14.046 -22.914 0.35** 13 13.411 10.691 20.28 * -0.88 -14.125 -23.06 0.35** 14 13.199 10.327 21.75 * -0.83 -15.034 -24.877 0.31** 16 66.04 47.222 28.49 * -0.09 -21.346 -36.857 * 0.14** 17 66.789 47.77 28.47 * -0.09 -21.346 -36.857 * 0.14** 18 66.116 47.321 28.42 * -0.09 -21.346 -36.857 * 0.14** *Thong so thay doi manh nhat: Nut phat: CSdau/CScuoi: 232.00/ 303.34 *Tong CS tieu thu (khong ke ton that): CSdau/CScuoi: 259.000/ *He so du tru on dinh tinh: 338.643 k = 1.3075 30.75% 67 k = 1.3075 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hệ số dự trữ nhận tăng lên đáng kể (30,75%) Khảo sát biến thiên điện áp trình tiến tới ổn định số nút, ta có kết hình 3.4 14 Hình 3.4 Biến thiên modun điện áp nút Nút 2, nguồn nên điện áp giữ không đổi Nút yếu nhất, bù Ở giai đoạn đầu điện áp giữ không đổi phạm vi điều chỉnh SVC Sau điện áp giảm xuống ổn định hệ số tải 1,307 (tăng 30,7%) Có thể so sánh với trạng thái nút đặt tụ bù tĩnh cố định hình 3.5 68 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 14 Hình 3.5 Biến thiên điện áp chưa đặt SVC Nút giảm liên tục điện áp ổn định hệ số tải k = 1,182 (tăng 18,2%) Trên hình 3.6 đường cong biến thiên tốc độ sụt áp nút Nút có tốc độ biên thiên lớn giai đoạn cuối - nút gây ổn định (sụp đổ điện áp đầu tiên) Nếu tiếp tục tăng thêm dung lượng cho SVC đặt nút 3, đường cong biến thiên điện áp giai đoạn cuối nút nằm đường cong nút 14 (hình 3.7 QđmSVC = 120MVar) Như nút yếu chuyển sang nút 14, việc tăng thêm dung lượng SVC nút không ý nghĩa nâng cao ổn định 69 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 14 Hình 3.6 Tốc độ biến thiên điện áp nút 14 Hình 3.7 Biến thiên điện áp nút SVC có Qđm = 120MVar 70 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hình 3.8 Miền ổn định phụ tải nút 3.3 KẾT LUẬN Qua kết tính toán phân tích ta thấy hiệu điều khiển SVC HTĐ với đặc điểm sau: + SVC có hiệu cao đặt nút có dao động điện áp lớn Có thể sử dụng tiêu chuẩn hệ số độ nhạy để lựa chọn vị trí đặt cho SVC + Khi đặt SVC vào vị trí nút yếu (có độ nhạy biến thiên điện áp lớn), tác dụng làm ổn định điện áp, SVC có tác dụng nâng cao ổn định tĩnh cho HTĐ + Khi đặt SVC vào đường dây siêu cao áp, giúp cho giới hạn truyền tải công suất tăng lên gấp đôi Hệ số dự trữ ổn định tĩnh tăng lên đáng kể Với sơ đồ HTĐ xét nút 14 nút tải xa nguồn nhận công suất từ nút 13 nút chuyển đến, điện áp nút thấp nhất, đồng thời độ biến thiên điện áp lớn nhất, vị trí tốt để đặt SVC Qua tính toán ta thấy đặt SVC vào nút 14 hệ số dự trữ ổn định tĩnh tăng lên nhiều so với vị trí khác KẾT LUẬN CHUNG Luận văn phân tích đánh giá tình hình phát triển hệ thống điện Việt Nam sâu vào nghiên cứu tổng quan cấu trúc, vai trò thực trạng lưới điện truyền tải Việt Nam việc đưa thiết bị FACTS vào ứng dụng Ưu điểm thiết bị FACTS có khả điều khiển nhanh công suất phản kháng thông số lưới chúng có hiệu cao điều khiển vận hành chế độ hệ thống điện đặc biệt chế độ độ nâng cao ổn định Trong thiết bị FACTS phổ biến loại thiết bị FACTS đơn giản nhất, giá thành hạ có nhiều hiệu - thiết bị bù ngang có điều khiển SVC Luận văn đề cập đến hiệu sử dụng SVC hệ thống điện 71 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC bao gồm phần tử sau : Máy biến áp phối hợp B, cuộn kháng có điều khiển TCR, cuộn kháng đóng cắt TSR, tụ điện đóng cắt thyristor TSC, lọc sóng hài bậc 3, 5, có phần tử cốt lõi cuộn kháng có điều khiển TCR Việc kết hợp phần tử tạo thiết bị bù có phạm vi thay đổi liên tục đủ rộng (từ âm sang dương) theo mục đích sử dụng đảm bảo tính kinh tế Vì có hiệu cao điều khiển chế độ xác lập chế độ độ Luận văn đề cập đến hiệu SVC chế độ xác lập Tuy nhiên, để đạt hiệu ta cần lựa chọn vị trí lắp đặt SVC, hiệu áp dụng SVC vào mục đích nâng cao ổn định Trong phần áp dụng khai thác phần mềm Conus khảo sát hiệu SVC qua tính toán ứng dụng cụ thể vào sơ đồ chuẩn 14 nút IEEE sơ đồ đường dây siêu cao áp Từ cho thấy hiệu ứng dụng thiết bị bù ngang có điều khiển SVC đặt vào nút yếu (có độ nhạy biến thiên điện áp lớn), tác dụng làm ổn định điện áp, SVC có tác dụng nâng cao ổn định tĩnh cho HTĐ Khi đặt SVC vào đường dây siêu cao áp, giúp cho giới hạn truyền tải công suất tăng lên gấp đôi Hệ số dự trữ ổn định tĩnh tăng lên đáng kể Từ đó, rút hiệu lắp đặt SVC vị trí giúp ổn định điện áp, nâng cao ổn định tĩnh cho HTĐ TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT: [1] Phan Đăng Khải, Huỳnh Bá Minh (2001), “Bù công suất phản kháng lưới cung cấp lưới phân phối”, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Tạ Thanh Bách (2009), “Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc”, Luận văn cao học, ĐHBK – Hà Nội [3] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh (2005), “Điện tử công suất”, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 72 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT [4] Lã Văn Út (2005), “ Hướng dẫn sử dụng chương trình tính toán phân tích chế độ xác lập hệ thống điện CONUS” TIẾNG NƯỚC NGOÀI: [5] K R Padiyar (2009), “Facts Controllers in Power Transmission and Distribution” [6] R Mohan Mathur, Rajiv K Varma (2002), “Thyristor-Based FACTS Controllers for Electrical Transmission Systems” [7] I.A Erinmez (1986), “ Static Var Compensators”, International Conference on Large Hight Voltage Electric System [8] T.J.E.Miller & Charkes Concordia (1992), “Reactive Power Control in Electric System”, Addison- Wesley- United States of America [9] P Kundur (1994), “Power System Stability and Control”, McGraw-Hill International Editions, New York vol.17, pp 959-1020 [10] Sameh Kamel Mena Kodsi, Claudio A Canizares (1999), “Modeling and simulation of ieee 14 bus system with facts controllers”, Technical Report University of Waterloo 73 ... o Thiết bị điều khiển song song (điều khiển ngang) o Thiết bị điều khiển kết hợp nối tiếp – nối tiếp 10 VIỆN ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT o Thiết bị điều khiển nối tiếp – song song * Thiết bị. .. cường mức độ ổn định giảm dao động hệ thống điện Các thiết bị bù ngang có điều khiển chủ yếu sử dụng để điều khiển giữ điện áp điểm nút hệ thống điện, có tác dụng bù công suất phản kháng, nâng cao... Hình 1.9 Bộ điều khiển nối tiếp * Thiết bị điều khiển song song: Giống trường hợp thiết bị điều khiển dọc, thiết bị điều khiển song song điện kháng, nguồn thay đổi giá trị kết hợp thiết bị Về nguyên