Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC và áp dụng cho lưới truyền tải miền bắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TẠ THANH BÁCH TẠ THANH BÁCH KỸ THUẬT ĐIỆN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM SVC VÀ ÁP DỤNG CHO LƯỚI TRUYỀN TẢI MIỀN BẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN KHOÁ 2009 Hà Nội – 02/Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ THANH BÁCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM SVC VÀ ÁP DỤNG CHO LƯỚI TRUYỀN TẢI MIỀN BẮC Chuyên ngành : Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS.TRẦN TRỌNG MINH Hà Nội, 02/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ THANH BÁCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM SVC VÀ ÁP DỤNG CHO LƯỚI TRUYỀN TẢI MIỀN BẮC Chuyên ngành: Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN TRỌNG MINH Hà Nội, 2/2012 Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BÙ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1 Yêu cầu hệ thống truyền tải 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 Giữa hai trường hợp tới hạn không tải ngắn mạch đòi hỏi biện pháp bảo vệ khẩn cấp có nhiều biện pháp điều chỉnh để đảm bảo biên dạng điện áp điện áp Những biện pháp tóm tắt bảng 1.1 [2] Một số biện pháp có nhiều hiệu khác phối hợp tác động chúng Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 Cải thiện ổn định tĩnh Duy trì đồng Cải thiện ổn định động Cải thiện ổn định độ Duy trì Giới hạn thay đổi điện áp nhanh biên dạng Giới hạn thay đổi điện áp chậm điện áp Giới hạn áp đóng cắt, sét… Hỗ trợ công suất phản kháng cực Những yêu cầu khác biến đổi DC Tăng cấp độ ngắn mạch Giảm cấp độ ngắn mạch Bảng 1.1 Các phương pháp ổn định điều khiển điện áp Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 Giới hạn dòng ngắn mạch Tụ điện đóng cắt thyristor Cuộn cảm điều khiển thyristor Cuộn cảm bão hòa nhiều pha Bộ bù đồng Tụ điện mắc nối tiếp cuộn cảm mắc nối tiếp Tụ điện mắc song song Cuộn cảm mắc song song Điện trở hãm Vận hành đóng cắt đường dây nhanh Điều tiết van turbin nhanh Điều chỉnh kích từ nhanh Điều chỉnh kích từ chậm Máy biến áp điều áp tải Tăng số lộ mắc song song Tăng điện áp truyền tải Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc 1.2 Các đặc tính đường dây chưa bù không tải [2] 1.2.1 Dòng điện, điện áp đường dây dài lý tưởng Hình 1.1 Sơ đồ đường truyền tải tham số rải với cảm kháng nối tiếp dung kháng song song Mạch điện tương đương đường dây dài tham số rải cho hình 1.1 Trên sơ đồ hình 1.1, a chiều dài tuyến dây, x chiều dài dọc tuyến đường dây Các thông số rải đường dây; l điện cảm (H/m); c tụ điện (F/m) Phương trình vector điện áp V(x) viết theo (1.1) d 2V   2V dx với  ( r  jw l )( g  jw c ) (1.1) Trong (1.1): r điện trở đơn vị chiều dài (Ω/m), nối tiếp với điện kháng l (H/m); g điện dẫn đơn vị chiều dài (S/m) song song với c;  tần số góc (rad/s);    lc số sóng; u  / lc tốc độ lan truyền, nhỏ tốc độ ánh sáng (300000 km/s);   2 f  2 /    u / f bước sóng u Với tần số 50 (Hz),  = 300000/50 = 6000 (km)  = 1,047 10-3 (rad/km ) = 60/100 km Nghiệm phương trình (1.1) vector điện áp dòng điện thể (1.2), (1.3) Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc V ( x)  Vr cos (a  x)  jZ0 I r sin  (a  x) (1.2) Vr sin  ( a  x )  I r c os  ( a  x ) Z0 (1.3) I ( x)  j Z0  l/c [Ω], gọ trở kháng surge Đối với đường dây cao giá trị tiêu biểu surge cở 250 Ω Trở kháng đường truyền Z(x) = V(x)/I(x) biểu diễn (1.4) Z ( x)  V ( x ) Z I r [ I r c os ( a  x )  j sin  ( a  x )]   Z0 I ( x) I r [ I r c os  ( a  x )  j sin  ( a  x )] (1.4) V(x) I(x) đồng pha suốt điểm đường dây góc pha thay đổi: V ( x )  Vr e j  ( a  x ) I ( x)  I r e j ( a x ) Trở kháng surge Z0 trở kháng đường dây dài vô tận Đồ thị vector có dạng hình 1.2 Biên dạng điện áp, V(x) thay đổi theo x, có dạng hình 1.3 Hình 1.2 Đồ thị vector Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Công suất đường dây trường hợp gọi tải tự nhiên giá trị bằng: P0  V2 Z0 (1.5) Ý nghĩa trở kháng surge Z0 tải tự nhiên phải hiểu thực tải giả định, cuối đường dây hình 1.1 có tải có giá trị công suất tác dụng P0 tải nhìn thấy đường dây trở kháng Z0 Hình 1.3: Biên dạng điện áp đường dây chưa bù 1.2.2 Đặc tính hở mạch đường dây truyền thẳng chưa bù, không tổn thất đường dây Trên đường dây không tải, không tổn thất, dòng áp trùng pha nhau, công suất phản kháng: V ( x )  Vr e j  ( a  x ) (1.6) V  I ( x)  j  r  sin  (a  x)  Z0  (1.7) Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Đồ thị vector có dạng hình 1.4, biên dạng điện áp dòng điện thể hình 1.5 Hình 1.4 Đồ thị vector đường dây dài không tải Hình 1.5 Biên dạng dòng điện điện áp đườn dây không tải (hở mạch) 300 km Điện áp tăng lên cuối đường dây đến 1,05 p.u Nếu đường dây dài đến 1500 km điện áp hở mạch tăng đến vô cùng, chấp nhận Máy phát phải cung cấp dòng nạp cho đường dây với góc pha vượt trước, nghĩa với dòng kích từ nhỏ định mức Điều dẫn đến hệ thống bảo vệ kích từ tác động Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc 1.3 Đường dây chưa bù có tải 1.3.1 Đường dây truyền thẳng với điện áp cố định phía nhận Giả sử phía cuối đường dây có tải có công suất P + jQ Dòng điện có dạng: Ir  P  jQ V r* (1.8) Điện áp đầu cuối đường dây liên hệ với theo phương trình: E s  Vr cos   jZ P  jQ sin  V r* (1.9) Giải hai phương trình xác định điện áp vận hành V*r 1.2 300Km 50Hz Vr 1.0 Es 0.8 0.95 lag 0.6 0.95 lead 0.975 lag 0.975 lead 0.4 1.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 P P0 2.5 Hình 1.6 Đồ thị biên độ điện áp đường dây dài 300 km phụ thuộc công suất P/P0 hệ số công suất khác Với hệ số công suất có giá trị công suất Pmax ứng với điểm làm việc giới hạn ổn định (statedy state stable limit) Khi P < Pmax có hai giá trị Vr, đường đặc tính tương đối phẳng phía phía Thông thường điểm phía điểm làm việc với điện áp chút so với 1,0 p.u Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Để giảm tổn thất công suất tổn thất điện áp mạng điện nói chung thực giải pháp thay đổi dòng công suất phản kháng Để thực điều người ta đặt nguồn công suất phản kháng gần hộ tiêu thụ nối song song với phụ tải Các nguồn công suất phản kháng máy bù đồng bộ, tụ điện nguồn tĩnh công suất phản kháng Trên đường dây truyền tải xa, tổn thất điện điện áp lớn gây nên tượng sụt áp cuối đường dây, trạm bù công suất phản kháng cho đường dây truyền tải thường đặt trạm khu vực để điều chỉnh lại mức điện áp trước truyền tải tiếp qua máy biến áp phân phối cho khu vực nhỏ Các thiết bị bù phát công suất phản kháng, đồng thời giảm tổn thất điện áp mạng, chất lượng điện nâng cao Trong mạng truyền tải, mạng cung cấp điện kháng X lớn điện trở tác dụng R đường dây, thành phần QX ảnh hưởng đáng kể đến giảm tổn thất điện áp mạng Hình 3.5 mô tả sơ đồ vị trí trạm bù đường dây truyền tải 220 kV Nhà máy điện Nguồn Trạm khu vực PT + jQT Đường dây E = 230 kV U=220 AC – 450 = Trạm bù Q Hình 3.5 Sơ đồ trạm bù đường dây truyền tải 220 kV Trong sơ đồ, nguồn điện nhà máy thủy điện, nhiệt điện…, sản xuất điện qua máy tăng áp thành điện siêu cao áp cấp phía đầu nguồn cho đường dây truyền tải xa đến trạm khu vực, điện áp giảm thấp định mức cho phép đường dây cần phải tiến hành bù công suất phản kháng để bù lại điện áp cho đường dây Các trạm bù tụ điện, kháng điện công suất lớn điều chỉnh tự động Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 71 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc thông qua việc đóng thyristor, công suất bù cỡ vài chục đến hàng trăm Mvar Các thiết bị bù không mắc trực tiếp vào đường dây cao áp siêu cao áp mà thông qua máy biến áp hạ thấp điện áp xuống để giảm cấp điện cho tụ kháng điện 3.3.2 Nguyên tắc chung điều khiển điện áp bù tĩnh SVC 3.3.2.1 Sự thay đổi điện áp điều chỉnh công suất phản kháng [2] Để xem xét khả điều chỉnh SVC ta xét hệ thống cung cấp điện biểu diễn mạch tương đương thevenin pha hình 3.6 E E IS ΔU φT U IT =IS ΔUx = jIS.XS ΔUR = RS.IS U b) IT IC YT = GT + jBT IS a) IT E φT jIS.XS U RS.IS c) Hình 3.6 a) Mạch tương đương; b) Đồ thị vec tơ lúc chưa bù; c)Đồ thị vec tơ lúc có bù Khi bù, thay đổi điện áp cung cấp dòng điện phụ tải IT gây  biểu biễn hình 3.6.b U   E  U   Z I U S T (3.14) P  jQT   U00 ) với ZS = RS + jXS IT  T (chọn U U Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 72 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Do vậy:   (R  jX ) U S S PT  jQT R SPT  XS QT X P  R SQ T  j S T U U U ΔU = ΔUR + jΔUX (3.15) (3.16) Sự thay đổi điện áp có thành phần ΔUR pha với IT thành phần ΔUX vuông góc với IT, biểu diễn hình 2.8.b Điều có nghĩa biên độ pha U có liên quan đến điện áp cung cấp E, hàm số biên độ pha dòng điện phụ tải Hay nói cách khác thay đổi điện áp phụ thuộc vào công suất tác dụng công suất phản kháng phụ tải  |, tức làm cho  |=| E Khi thêm thiết bị bù nối song song với tải, làm cho | U thay đổi điện áp không hay giữ cho biên độ điện áp cung cấp không đổi giá trị E có tải Điều minh họa hình 2.8.c Công suất phản kháng QT phương trình (3.15) thay QS = QC + QT  |  |=| E QC chỉnh định cho làm quay đồ thị véc tơ pha ΔU | U Từ phương trình (2.12) (2.13) ta có: R P  XS QS X P  R SQ S | E |2 | U  S T | | S T | U U (3.17) Giá trị yêu cầu QC xác định cách giải phương trình theo Q S với U = E Khi QC = QS – QT Đặt a = RS2 + XS2, b = 2U2XS, c = (U2 + RSPT)2 + (XSPT)2 – E2.U2, Phương trình (2.15) viết lại sau: a.QS2 + bQS + c = (3.18) Nghiệm QS xác định: Q S   b  b  4ac , (3.19) 2a Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 73 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Trong RS XS tính từ thông số đặc trưng thường cho trước mức độ ngắn mạch (Ssc, tgφsc) sau: E2 E2 RS  cos sc ; X S  sin sc Ssc Ssc (3.20) Điều quan trọng có đáp số QS với giá trị PT Do đó, thấy rằng, thiết bị bù phản kháng túy hạn chế thay đổi điện áp nguồn cung cấp mà nguyên nhân gây công suất tác dụng công suất phản kháng tải, miễn điều khiển dễ dàng công suất phản kháng thiết bị bù phạm vi vừa đủ Ở tốc độ vừa đủ thiết bị bù hoạt động điều áp lý tưởng, nhiên có biên độ điện áp điều khiển góc pha thay đổi liên tục theo dòng tải 3.3.2.2 Nguyên lý điều chỉnh điện áp bù SVC [8] Bộ bù tĩnh SVC có cấu tạo thường gồm cuộn kháng điều khiển thyristor tụ cố định (FC – TCR), tụ cố định (FC) sản sinh công suất phản kháng, kháng có điều khiển thyristor (TCR) tiêu thụ công suất phản kháng Như vậy, công suất phản kháng sinh nhóm tụ mức điện áp xác định cố định giá trị, sinh công suất phản kháng hệ thống đảm bảo thay đổi góc dẫn thyristor Sự thay đổi góc điều khiển dẫn đến thay đổi thành phần dòng phản kháng theo thay đổi biên độ công suất phản kháng Sự lựa chọn không phù hợp góc điều khiển dẫn đến vấn đề cộng hưởng liên quan, ảnh hưởng đến sản sinh sóng hài tích cực TCR Khi hệ thống lưới điện vận hành bình thường, vào yêu cầu công suất phản kháng thiết bị điều khiển đưa phương thức điều chỉnh điện áp Căn vào tình trạng thực tế hệ thống lưới điện để lựa chọn nhanh phát thu công suất phản kháng nhằm trì điện áp phạm vi định Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 74 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Q()  ( BC  BL ())  V QL  ( BC  BL ())  V QC   BC  V Hình 3.7 Đặc tính vôn – ampe bù biến đổi tĩnh SVC Trên hình 3.7 thể đặc tính vôn – ampe SVC tiêu biểu, bao gồm nhánh TCR tụ cố định FC Đoạn đặc tính V1V2 thể quan hệ điện áp dòng điện có độ nghiêng định, xác định hệ thống kín theo phương trình: U  U ref  jX s I1 (3.21) Trong I1 thành phần sóng dòng điện tổng SVC, thỏa mãn điều kiện I1  I C max ; I1  I L max Ba khoảng khu vực điều khiển bù Khu vực điện áp V1 V2 Trong khu vực này, bù dung kháng cảm kháng Góc điều khiển Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 75 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc 90o không cho phép chúng sinh dòng điện bất đối xứng với thành phần chiều Lấy   2(   ) góc dẫn Phương trình điện dẫn tương đương theo góc dẫn (  ) là: B( )  BC  BL ( ) (3.22) Ở đây, Bc điện dẫn tụ điện BL ( ) điện dẫn cuộn phản kháng liên quan đến góc dẫn Các điện dẫn phản kháng phương trình (2.21): BL ( )    sin  X r (3.23) Những biến động công suất phản kháng  xác định Q( )  [BC  BL ( )].V (3.24) Nếu V > Vref, bù chế độ cảm kháng lấy dung kháng từ nguồn (Q (  ) > 0) Nếu V < Vref, bù chế độ dung kháng, đưa dung kháng vào hệ thống lấy lượng cảm kháng (Q (  ) < 0) Nếu điện áp đầu cuối V > V1, Điều có nghĩa hệ thống khỏi giới hạn điều khiển Các yếu tố điều khiển giới hạn  = 180° Điện dẫn khu vực thứ hai B(180o )  BC  BL (180o ) (3.25) điện dẫn có đặc tính cảm kháng Công suất phản kháng thay đổi sau: QL  [BC  BL (180)].V (3.26) Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 76 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Từ phương trình (3.26) rõ ràng bù thay đổi điều khiển điều kiện điện áp V Khu vực thứ ba nơi mà điện áp đầu nhỏ V2(V < V2), Có nghĩa là,  = 0° thoát khỏi giới hạn điều khiển lần Điện dẫn công suất phản kháng sau, tương ứng: B(0o )  BC (3.27) QC  BC V (3.28) Từ hình 3.7 độ nghiêng đặc tính điện áp so với công suất phản kháng khoảng điều chỉnh xác định cách điều khiển góc dẫn 3.4 Xây dựng điều chỉnh điện áp bù SVC [5] 3.4.1 Đặt vấn đề Để xem xét khả điều khiển SVC điều chỉnh điện áp hệ thống truyền tải, ta xét ví dụ cụ thể sau: Xét đường dây cao áp 220 kV, từ Vân Nam – Trung Quốc cấp điện cho trạm 220 kV Việt Trì, chiều dài đường dây 150 km, loại dây AC 450, lộ đơn Tại Việt Trì: đặt trạm có MBA công suất 125 MVA, điện áp hạ xuống 110 kV cấp cho huyện Công suất tác dụng phụ tải max phía hạ áp trạm Việt Trì 50 MW, công suất phản kháng phụ tải biến thiên từ đến 40 MVAr Tại trạm Việt Trì ta đặt SVC để giữ điện áp phía 110 kV không thay đổi Bây ta xây dựng hệ điều khiển để điều khiển góc mở α Thyristor TCR, nhằm giữ điện áp U cao áp phụ tải không thay đổi tải (PT, QT) biến thiên nguồn phát công suất biến thiên Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 77 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống truyền tải điện Vân Nam (Trung Quốc) – Việt Trì Hệ thống có điện áp đầu nguồn E = 230 kV Với dây AC 450 có: r0 = 0,07 Ω/km; x0 = 0,419 Ω/km; b0 = 2,76 106 (Ω.km) Do ta có: Zs = l(r0 + jx0) = 10,5 + j60Ω; B = l/b0 = 54,34.10-6 1/ Ω Phụ tải biến thiên: PT = 50 MW; QT = – 40 MVAr; Ta xem công suất phản kháng đường dây phát đặt cuối đường dây với công suất: Qb = - jB.U12, ta có phụ tải đường dây là: S’T = PT + j(QT – Qb) Công suất bù SVC thay đổi từ - Qb đến Qmax nhờ thay đổi góc α 3.4.2 Tính toán xác định dung lượng bù cho hệ thống Nối ngang lọc vào mạng điện cho phép nâng cao điện áp, lọc phát công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất mạng đồng thời điều chỉnh điện áp, giảm tổn thất điện áp mạng Công suất lọc thường chọn theo phụ tải phản kháng lớn Trong chế độ phụ tải nhỏ, điện áp mạng tăng lên Hình 3.9 mô tả bù tĩnh SVC hệ thống điện, điện kháng cuộn dây thay đổi linh hoạt thông qua việc điều chỉnh đóng ngắt thyristor, từ thay đổi lượng công suất phản kháng bù cho hệ thống theo yêu cầu tải Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 78 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Hình 3.9 Sơ đồ bù tĩnh SVC hệ thống điện Quá trình đóng ngắt thyristor dẫn đến dòng điện qua cuộn kháng tụ điện không dạng hình sin, thành phần sóng hài bậc cao ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện áp, bù tĩnh SVC phải mắc lọc thành phần sóng hài bậc cao song song với cuộn cảm tụ điện Nếu tổn thất điện áp mạng trước đặt tụ có giá trị U  P R  Q X U dm (3.29) Khi nối song song tụ với phụ tải, tổn thất điện áp xác định sau: U  Trong đó: P R  ( Q  Qb ) X U dm (3.30) P, Q – công suất tác dụng phản kháng phụ tải Qb - công suất phát tụ Uđm - điện áp định mức trạm Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 79 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Giả thiết rằng, đặt tụ phụ tải phản kháng mạng giảm  Q1  Q  Qb  , nhận giá trị tăng tương đối điện áp sau: U  U1  U  U  Qb X U dm U Q X  b2 U dm U dm (3.31) Giá trị tăng điện áp tính theo phần trăm xác định theo công thức:  U (%)  Trong đó: Qb X 10.U dm (3.32) Qb - công suất phát tụ (kVAr) X – điện kháng đường dây (ôm) Uđm - điện áp định mức đường dây (kV) Công suất phản kháng đơn vị tụ để tăng điện áp lên 1% xác định theo công thức (kVAr): Qb U d2m  Q b %    U X  kVAr / % (3.33) Để đảm bảo chất lượng điện áp, độ sụt áp tiêu chuẩn cho phép 5%U dm ta tính công suất bù cần thiết cho hệ thống là: Q b   5. Q b   10.220   50( M Var ) 60 Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 80 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Khi đặt lọc song song với phụ tải tăng điện áp thực tế không phụ thuộc vào dòng điện phụ tải I, xác định chủ yếu thông số mạng giá trị công suất phát tụ Qb Đối với giá trị công suất không đổi lọc, tăng điện áp đoạn mạng đường dây có giá trị lớn chỗ đặt bộ lọc 3.4.3 Xây dựng điều chỉnh điện áp cho bù SVC [6] Trong chế độ điều khiển hệ thống điều khiển thực điều chỉnh điện áp ba pha dựa sai lệch điện áp điều chỉnh đường dốc đặc tính để kiểm soát sai lệch điện áp Sai lệch điện áp xác định khác biệt điện áp đặt U ref điện áp U phản hồi đo từ đường dây cao áp qua máy biến áp đưa Hình 3.10 Sơ đồ khối vòng kín điều chỉnh điện áp Hình 3.10 sơ đồ khối vòng điều chỉnh điện áp, thay đổi công suất tác dụng công suất phản kháng phụ tải dẫn đến thay đổi điện áp trạm khu vực Bộ điều chỉnh điện áp tùy theo sai lệch điện áp đặt điện áp đo đưa tín hiệu đầu công suất phản kháng bù theo dự kiến Công suất phản kháng dự kiến qua chuyển đổi hệ thống điều khiển thành giá trị độ dẫn Bref Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 81 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Công suất phản kháng bù dự kiên tính toán từ công thức (3.32) U  => Qb  U Q X  b U dm 10.U dm 10.U dm  U U dm  U  [MVAr] X 100 X (3.33) Từ công suất phản kháng bù theo dự kiến tính toán theo công thức (3.33), khối chuyển đổi tính toán để đưa giá trị độ dẫn Bref tương ứng cho bù SVC theo công thức Qb   BC  BL    U  Bref   U  Bref    Qb  f ( ) ; U2 (3.34) Tín hiệu độ dẫn Bref qua tuyến tính hóa thành góc mở  cho mạch phát xung để điều khiển đóng mở thyristor Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 82 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc 3.4.4 Các thành phần điều chỉnh điện áp s Hình 3.11 Sơ đồ khối điều khiển điện áp SVC Bao gồm thành phần chính:  Bộ điều chỉnh điện áp  Mạch tạo độ nghiêng  Khối lựa chọn chế độ làm việc Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 83 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc  Bộ điều chỉnh điện áp: s Hình 3.12 Bộ điều chỉnh PI Dựa vào điều chỉnh PI để xử lý độ lệch điện áp  cho tín hiệu đầu giá trị điện dẫn B  Mạch tạo độ nghiêng: Hình 3.13 Mạch tạo độ nghiêng Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 84 Luận văn Cao học - Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Tín hiệu lấy từ đầu vào đầu PI sau qua nhân qua khối khuếch tín hiệu điện áp âm tới cộng trước vào PI Khối dùng để tạo độ nghiêng cho đường đặc tính V-I SVC Nhờ độ nghiêng đặc tính phạm vi điều chỉnh phân bố công suất cho SVC làm việc song song làm việc với thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng khác  Khối lựa chọn chế độ làm việc: Kối dùng để lựa chọn chế độ làm việc điều chỉnh điện áp Khi chế độ SVC làm việcở chế độ bù Khi chế độ SVC làm việc chế độ điều khiển điện áp Hình 3.14 Khối lựa chọn chế độ làm việc Học viên: Tạ Thanh Bách _ Lớp Cao học Mạng Hệ thống điện 2009 85 ... học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BÙ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1 Yêu cầu hệ thống truyền tải Hệ thống truyền tải điện... điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc 1.2 Các đặc tính đường dây chưa bù không tải. .. Mạng Hệ thống điện 2009 10 Luận văn cao học _ Thiết kế hệ thống điều khiển trạm SVC áp dụng cho lưới truyền tải miền Bắc Hình 1.9 Đặc tính công suất theo góc truyền tải 1.4 Đường truyền tải có