Khảo sát phân bố công suất trong hệ thống điện có đường dây HVDC (2)

CHƯƠNG 4 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI 4.1 Phân bố công suất hệ thống HVAC Từ quan điểm mô hình toán học, dòng chảy công suất với mối liên hệ phituyến tính giữa công suất b

Trang 1

CHƯƠNG 4 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI

4.1 Phân bố công suất hệ thống HVAC

Từ quan điểm mô hình toán học, dòng chảy công suất với mối liên hệ phituyến tính giữa công suất bơm vào thanh cái, công suất yêu cầu, điện áp thanh cái

và góc lệch, với các hằng số mạng lưới cung cấp các thông số mạch Các phươngtrình toán học được mô tả trong mạng lưới công suất dưới các trạng thái nghiêncứu: quy hoạch hệ thống điện, ổn định động, quá độ điện từ…Những năm qua đã cónhiều phương pháp được sử dụng để giải quyết vấn đề phân bố công suất Nhưngphổ biến nhất vẫn là phương pháp Gauss - Seidel và Newton - Raphson Tuy nhiên,trong phần này chỉ sử dụng phương pháp Newton - Raphson trong giải quyết vấn đềphân bố công suất trong hệ thống truyền tải

4.1.1 Các phương trình mạng cơ bản

Phân tích nút là một công cụ cơ bản quan trọng trong việc tính toán công suất

hệ thống Phương trình ma trận nút của mạch điện AC có thể được xác định bởi sựkết hợp của định luật Ohm và định luật Kirchoff 1

Tồn tại mối quan hệ trong một nhánh điện của trở kháng được kết nối giữa nút

l và m.

V Y Z

V V I I Z V

k

m l k k k m

Dòng điện đi vào tại nút có thể được diễn tả như là chức năng của dòng điện

tại mỗi nhánh có thể là chiều đi ra hoặc đi vào, thì dòng điện tại nút sẽ là:

Trang 2

Kết hợp giữa phương trình (4.1) và (4.2) đi đến phương trình mấu chốt trongviệc phân tích nút:

(4.5)

Với:

Trang 3

(4.6)

4.1.2 Phương pháp phân bố công suất Newton – Raphson

Phương trình mô tả công suất phức đi vào tại nút l:

*

l l l l

l P jQ V I

Trong đó: là công suất phức đi vào tại nút l.

là công suất tác dụng đi vào tại nút l.

là công suất phản kháng đi vào tại nút l.

l

V là điện áp phức tại nút l.

là dòng điện phức tại nút l.

Dòng điện đi vào có thể được diễn tả như là một hàm dòng điện sau đây với n

nhánh kết nối vào tại nút l:

=∑n=

m lm m

I 1 (4.8)Với: Y lm =G lm + jB lm

Trong đó: lần lượt là tổng dẫn, độ điện dẫn và dung dẫn của nhánh l-m.

Thế phương trình (4.8) vào (4.7) ta được phương trình như sau:

P l + jQ l = I l∑n m=1Y lm*V m*

(4.9)Biểu thức cho công suất tác dụng và công suất phản kháng tìm được bởi sựbiểu diễn của điện áp phức như sau:

l j l

n

m m l

l

P + = ∑ =1 − θ −θ (4.10)

Trang 4

( ) ( ){ ( l m) ( l m) }

j lm lm

n

l l

Phương trình (4.12) và (4.13) có thể được giải quyết một cách có hiệu quảbằng cách sử dụng phương pháp Newton – Raphson Nó yêu cầu một tập hợpphương trình tuyến tính được hình thành thể hiện mối liên hệ giữa sự biến đổi củacông suất tác dụng và công suất phản kháng và những thay đổi biên độ điện áp nút

và góc pha Theo giả định nút một là nút Slack, mối liên hệ tuyến tính có dạng nhưsau cho mạng lưới điện n nút:

Trong đó:

calc l

net l

∆ : Độ lệch công suất tác dụng tại nút l.

calc l

net l

∆ : Độ lệch công suất phản khán tại nút l.

, : Công suất tác dụng và công suất phản kháng tính toán tại nút l.

load l

gen l

net

P = − : Công suất tác dụng lưới dự kiến tại nút l.

Trang 5

: Công suất phản kháng lưới dự kiến tại nút l.

, : Công suất tác dụng và phản kháng của máy phát tại nút l. , :

Công suất tác dụng và phản kháng tiêu thụ của tại tại nút l.

và : Sự thay đổi gia tăng biên độ điện áp và góc pha tại nút l.

(r): Thể hiện cho bước lặp thứ r và l = 2, 3, 4, n.

Các phần tử của ma trận Jacobian có thể được tìm thấy bởi phương trình viphân (4.12) và (4.13) đối với , , và :

n

m m l

V

P G V B

G V V

P

+

=+

−+

n

m m l

V

Q G V B

G V V

Q

−

=+

P

θθθ

V B

G V

V

P

θθ

θ

∂

∂+

=

−+

Q

θθθ

m

l m m l lm m l lm l m

V B

G V

V

Q

θθ

θ

∂

∂+

Trang 6

với điện áp lúc giải quyết, việc tính toán công suất đi vào sẽ không đồng nhất vớicông suất dự kiến thiết lập được biết.

Độ lệch công suất có thể được định nghĩa như sau:

∆P( )r =(P gen −P load)−P calc, ( )r =P net −P calc, ( )r (4.23)

Việc tính toán được thực hiện nhờ phần mền tính toán, chạy trên chương trình

dữ liệu chuyên biệt được mô tả như sau (hình 4.1):

Trang 7

Hình 4.1 Lưu đồ phương pháp dòng chảy công suất Newton - Raphson

Trang 8

4.2 Phân bố công suất khi có HVDC

Trong mô hình hệ thống HVDC được đơn giản hoá lại như hình 4.2 bao gồmhai bộ biến đổi hai đầu Hệ thống bao gồm 2 bộ VSC được kết nối trong hệ thống

AC song song với máy biến áp Hơn nữa, hai bộ VSC được kết nối nối tiếp trongđường dây DC theo kiểu “lưng kề lưng” hoặc “điểm với điểm” như hình 4.2

Hình 4.2 Mô hình hệ thống HVDC đơn giản hóa

Nếu giả sử rằng, dòng chảy công suất được truyền từ nút l đến m, thì công suất

tiêu thụ và công suất phản kháng đi vào tại nút sẽ là:

1 1

2

sincos l vR vR l vR

vR vR l vR l

2

cossin l vR vR l vR

vR vR l vR l

2

sincos m vR vR m vR

vR vR m vR m

Trang 9

Trong trường hợp này bộ chỉnh lưu được kết nối tại nút l và bộ nghịch lưu tạinút m Do đó, công suất tác dụng và công suất phản kháng của bộ chỉnh lưu được dễ

dàng đạt được bởi sự thay đổi chỉ số l và vR1 trong biên độ điện áp và góc lệch pha

từ phương trình (4.27) - (4.28) Cũng tương tự, công suất tác dụng và công suất

phản kháng trong bộ nghịch lưu được lấy bằng cách thay đổi chỉ số m và vR2 trong

biên độ điện áp và góc lệch pha trong phương trình (4.29) - (4.30)

Nếu trong trường hợp kết nối “lưng kề lưng” mô hình phân bố dòng chảy côngsuất được dựa trên một nguồn điện áp cho bộ chỉnh lưu và một nguồn điện áp cho

bộ nghịch lưu liên kết bởi phương trình công suất cưỡng bức:

Dựa trên phương trình (4.27) - (4.33), phương trình tuyến tính của HVDC chobởi trường hợp khi biên độ điện áp nút được điều khiển tại nút m bởi bộ nghịch lưu

và công suất tác dụng được điều khiển tại nút l

(4.34)

Tham số biên độ điện áp và góc lệch pha điện áp được chọn trên biến trạngthái Cũng vậy, là độ lệch công suất cho bởi phương trình (4.33) với đáp ứng trongtrường hợp bộ biến đổi được kết nối “lưng kề lưng” Nếu không có trường hợp này

và bộ biến đổi kết nối theo kiểu nối tiếp trên đường cáp DC và điện áp rơi trênđường dây sẽ bao gồm bởi phương trình ràng buộc Hơn nữa, phương trình trở nên

Trang 10

cần thiết cho việc gia tăng các biến trạng thái, với phương trình DC được sử dụng

để kết thúc Tại vòng lặp cuối cùng (r), biên độ điện áp và góc lệch pha được cậpnhật:

vR

r vR

4.3 Bài toán giao tiếp AC/DC khi chưa có bù hai đầu HVDC

Giả thiết đường dây HVDC vận hành theo cách 1: chỉnh lưu làm việc theo CC

và nghịch lưu làm việc theo CEA

Hình 4.3 Mô hình giao tiếp giữa 2 hệ thống HVDC và HVAC

Chương trình tính toán được thực hiện trên phần mềm tính toán mô phỏngMATLAB và giải quyết được vấn đề phân bố công suất các trường hợp nghiên cứu.Tiến hành thực hiện viết chương trình mô phỏng trên MATLAB 7.0, r lần lặp,

cụ thể ở đây với 10 lần lặp

Trong trường hợp nghiên cứu này, bài toán giao tiếp AC và DC với 2 nút do

đó ngoài viết chương trình mô phỏng trên Matlab cũng có thể tính tay được với rlặp

Trang 11

Bảng 4.1 Số liệu ban đầu mô hình giao tiếp giữa 2 hệ thống HVDC và HVAC

1 Pdc = 1000 (MW) Công suất trên đường dây DC

2 Pi-MW = Pdc Công suất trên đường dây DC phía nghịch lưu

3 Vdi = 500 (kV) Điện áp trên đường dây DC

4 RL = 20 (Ω) Điện trở tương đương đường dây

5 Rht = 0.5 (Ω) Điện trở hệ thống

6 Xht = 2 (Ω) Cảm kháng hệ thống

7 Vht = 235 (kV) Điện áp phía thanh cái hệ thống AC (hằng số)

8 Uđm-ht = 220 (kV) Điện áp trên thanh cái hệ thống phía AC (hằng số)

9 Tr = 0.5 Tỉ số biến số biến áp (1:T) phía chỉnh lưu

10 Ti = 0.5 Tỉ số biến số biến áp (1:T) phía nghịch lưu

11 = 18°, 0.134 (rad) Góc tắt trước phía nghịch lưu (hằng số)

12 Bi = 4 Tỉ số cầu mắc nối tiếp phía nghịch lưu

13 Br = 4 Tỉ số cầu mắc nối tiếp phía chỉnh lưu

14 Rci = 6 (Ω) Điện trở chuyển mạch phía nghịch lưu

15 Rcr = 6 (Ω) Điện trở chuyển mạch phía chỉnh lưu

16 Eaci = 215 (kV) Điện áp phía nghịch lưu của hệ thống (hằng số)

17 Eacr = Uđm-ht (kV) Điện áp phía xoay chiều cấp cho hệ thống

4.3.1 Kết quả tính toán ban đầu

Kết quả có được sau lần tính cơ bản sẽ được tiến hành chuyển giao cho hệthống HVDC và tiến hành một số lần lặp cho đến khi hội tụ thì dừng

Với các dữ liệu ban đầu trên, từ phương trình (2.37) ta có:

Vd0i = ×Bi×Ti× E aci=

π

23

Trang 12

Vdi =

2

) +(-BB ∆ = 504.73 (kV)

i d

4.3.2 Kết quả tính toán ban đầu chạy trên chương trình Matlab

Bảng 4.2 Kết quả tính toán ban đầu chạy trên chương trình MatLab

Tính toán đầu nghịch lưu

1 Vd0i = 580.70 (kV) Điện áp không tải phía nghịch lưu

2 Idc = Iord = 1.98 (kA) Dòng trên đường dây DC

3 Vdi = 504.73 (kV) Điện áp DC phía nghịch lưu (cuối đường dây)

4 Cos = 0.869 (rad) Hệ số công suất tại thanh cái cao áp bộ nghịch lưu

5 Qi = 568.94 (MVAr) Công suất kháng tiêu thụ thanh cái cao áp bộ

Trang 13

nghịch lưu

6 = 38.07° Góc kích trước của bộ nghịch lưu

7 µi = 20.07° Góc chồng chập chuyển mạch

Tính toán đầu chỉnh lưu

1 Vdr = 544.36 (kV) Điện áp DC phía chỉnh lưu đầu đường dây

2 Eacr =Uđm-ht= 220(kV) Điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu (giả thiết)

Như vậy với kết quả vừa tính được từ đó sẽ được làm cơ sở cho tiến hành một

số phép tính tìm điện áp cuối đường dây (tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu) Eacr vàcông suất đầu đường dây Sht = Pht + jQht

4.3.3 Tính toán bài toán giao tiếp AC/DC

Giả thiết tổn thất công suất trên các bộ biến đổi không có, công suất tác dụngtrên đường dây DC phía nghịch lưu được giữ không đổi Pdc = Pi = 1000 (MW),đường dây DC cung cấp công suất Pr, Qr cho hệ thống AC Quá trình được tính toán

từ đầu nghịch lưu và giao tiếp với hệ thống AC, trong khi đó AC cung cấp điện áp

Vacr cho hệ thống HVDC Trong quá trình điều khiển làm việc theo cách 1 có nghĩa

là dòng điện chỉnh lưu Id không đổi, góc tắt không đổi γ

Từ phương trình (2.43) Vd0r là điện áp không tải phía chỉnh lưu phụ thuộc trịhiệu dụng điện áp xoay chiều Eacr, điều này thực hiện được nhờ vào góc điều khiểnα

4.3.3.1 Tiến hành cho lần tính thứ nhất như sau:

Với giá trị Eacr = 220 (kV) giả thuyết, từ phương trình (2.43) ta tính được điện

áp không tải của bộ chỉnh lưu là:

d cr r

V

=

21.594

1.98

×6

×4+544.36

= 0.99613 (rad)

Trang 14

Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình(2.45):

21.594

544.36V

0

dr

r d

Tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau:

r

P

∆ = (Pr²+Qr²)×Rht/Utam² = (1078.51² +472.02²)×0.5/235² = 13.29 (MW) = (Pr²+Qr²)×Xht/Utam² = (1078.51² +472.02²)×2/235² = 53.15 (MVAr)

17.8793.6

Vậy lời giải của bài toán phân bố công suất là:

- Điện áp cuối đường dây tức là điện áp tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Eacr =228.354 (kV)

- Công suất đầu đường dây: Sht = Pht + jQht = 1091.80 MW + j525.17 MVAr

- Với trị số Eacr = 228.354 (kV) được chuyển giao cho lần tính thứ 2

4.3.3.2 Tiến hành cho lần tính thứ hai như sau:

Với trị số Eacr = 228.354 (kV) có được từ lời giải lần thứ nhất sẽ được đưa vàotính trình tự như lần thứ nhất, ta tiến hành tính:

- Điện áp DC không tải của bộ chỉnh lưu: Vd0r

- Tính góc kích α sau khi có được Vd0r

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Cosr

Trang 15

Với giá trị Eacr = 228.354 (kV) chuyển giao từ lần tính thứ nhất, từ phươngtrình (2.48) ta tính được điện áp không tải của bộ chỉnh lưu là:

Công suất tác dụng đầu đường dây DC cũng là công suất tác dụng cung cấp từthanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.46, 2.47):

Pr = Vdr×Id = 544.36×1.98 = 1078.51 (MW)

Qr = Pr×tgr = 1078.51×tg27.99° = 574.50 (MVAr)Với:

Uht = Uđm = 235 (kV), Rht = 0.5 (Ω), Xht = 2 (Ω)Tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau:

957.7706.7

Như vậy công suất đầu đường dây là:

- Điện áp cuối đường dây tức là điện áp tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Eacr =227.433 (kV)

Trang 16

- Công suất đầu đường dây: Sht = Pht + jQht = 1092.94 MW + j632.24 MVArkhác với kết quả tính lần thứ nhất do đó chưa hội tụ, sẽ được chuyển giao cho lầntính thứ 3

4.3.3.3 Tiến hành cho lần tính thứ ba như sau:

Tính tương tự cho lần 3 với trị số Eacr = 277.433 (kV) có được từ lời giải lầnthứ hai sẽ được đưa vào tính trình tự như lần thứ hai, ta tiến hành tính:

- Điện áp DC không tải của bộ chỉnh lưu: Vd0r

- Tính góc kích α sau khi có được Vd0r

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu Cosr

Với giá trị Eacr = 277.433 (kV) chuyển giao từ lần tính thứ hai, từ phương trình(2.48) ta tính được điện áp không tải của bộ chỉnh lưu là:

Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình(2.45):

Cosr = Vdr/Vd0r = 544.36/614.29 = 0.886 radSuy ra: r = 27.625°

Công suất tác dụng đầu đường đây DC cũng là công suất tác dụng cung cấp từthanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu theo phương trình (2.46, 2.47):

Pr = Vdr×Id = 544.36×1.98 = 1078.51 (MW)

Qr = Pr×tgr = 1078.51×tg27.625° = 563.95 (MVAr)Với:

Uht = Uđm = 235 (kV), Rht = 0.5 (Ω), Xht = 2 (Ω)Công suất đầu đường dây: 1092.81MW + j621.17 MVAr

Điện áp cuối đường dây: Eacr = 227.528 (kV)

Trang 17

So sánh giữa kết quả lần tính 2 và 3 hoàn toàn khác nhau do đó tiến hành tínhtiếp lần thứ 4, cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 3 Và kết quả lần tính 3 sẽđược chuyển cho lần tính thứ 4 đến khi nào không còn thay đổi nữa thì dừng lại.Khi kết quả đạt được giữa lần tính không có gì thay đổi (hội tụ) thì ta kết luậnbài toán giao tiếp giữa 2 hệ thống AC và DC thành công.

4.3.3.4 Tiến hành cho lần tính thứ tư:

Tính tương tự cho lần 4 với với Eacr = 227.528 (kV), kết quả lần 4 là:

- Điện áp DC lúc không tải: Vd0r = 614.54 (kV)

- Góc kích: α = 15.60°

- Hệ số công suất tại thanh cái cao áp của bộ chỉnh lưu: r = 27.625°

- Công suất đầu đường dây: 1092.83 MW + j622.32 MVAr

- Điện áp cuối đường dây: Eacr = 227.518 (kV)

So sánh giữa kết quả lần tính 3 và 4 hoàn toàn khác nhau do đó tiến hành tínhtiếp lần thứ 5, cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 4

4.3.3.5 Tiến hành cho lần tính thứ năm:

Tính tương tự cho lần 5 với Eacr = 227.518 (kV), kết quả lần 5 là:

- Góc kích: α = 15.59°

So sánh giữa kết quả lần tính 4 và 5 hoàn toàn khác nhau do đó tiến hành tínhtiếp lần thứ 6, cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 5

4.3.3.6 Tiến hành cho lần tính thứ sáu:

Tính tương tự cho lần 6 với Eacr = 227.519 (kV), kết quả lần 6 là:

- Góc kích: α = 15.59°

Trang 18

So sánh giữa kết quả lần tính 5 và 6 hoàn toàn giống nhau Tiến hành tính tiếplần thứ 7, 8, 9 cũng lặp lại phép tính tương tự như lần 6 Kết quả lần tính thứ 7, 8, 9,

là như nhau giống với lần thứ 6:

- Góc kích: α = 15.59°

Thực hiện tiếp lần lặp thứ 10: với Eacr = 227.519 (kV) thì kết quả cũng giốngnhư lần tính 6

Vậy với trị số Eacr giả thuyết hệ thống AC chuyển cho đường dây HVDC tiếnhành tính các bước với mục đích tìm điện áp Eacr cuối đường dây và công suất đầuđường dây tại thanh cái hệ thống Pht-MW + jQht-MVAr, đến khi các trị số này khôngthay đổi qua một số lần lặp thì giao tiếp giữa hai hệ thống AC và DC đạt yêu cầu Trong kết quả trên chỉ ra cho thấy với trị số cơ bản Eacr giả thuyết ban đầuđược thực hiện chạy chương trình tính toán lần thứ nhất đạt được sẽ chuyển giaocho hệ thống qua lần tính tiếp theo Ta thấy từ kết quả có được liên tục từ lần lặpthứ 6 đến thứ 10 không có gì thay đổi, coi như đã hội tụ, vậy hệ thống giao tiếpthành công Còn ngược lại, nếu kết quả lần thứ 5 chuyển giao cho lần tính tiếp theokết quả đạt được lần thứ 6 đến 10 mà xen kẽ nhau thì cũng coi như chưa hội tụ phảitiến hành tính tiếp

Như vậy công suất đầu đường dây là: Pht+jQht = 1092.82 MW + j622.21MVAr

và điện áp cuối đường dây Eacr = 227.519 (kV)

4.3.4 Thực hiện bài toán giao tiếp với chương trình Matlab

Tiến hành 10 lần lặp Kết quả đạt được tóm tắt như sau:

Bảng 4.3 Kết quả đạt được sau 10 lần lặp

-MW

Q r MVAr

-P ht MW

-Q ht

Trang 19

Các phép lặp giữa lần trước và lần sau cho thấy các lần tính sau trong suốt quátrình tính các tham số như là dòng điện kích Id = hằng số, góc tắt trước γ = hằng số,

Eaci = hằng số, Pr = hằng số Do đó, các biến số còn lại phụ thuộc vào điện áp chỉnhlưu Eacr và góc kích α

Kết quả bài toán giao tiếp hệ thống AC và DC thành công khi các biến số Pr,

Qr, Pi, Qi là không đổi khi thực hiện chuyển giao cho hệ thống AC

- Công suất đầu đường dây:

Sht = Pht + jQht = 1092.82 MW + j622.21 MVAr

- Điện áp cuối đường dây (điện áp tại thanh cái cao áp bộ chỉnh lưu):

Eacr = 227.519 (kV)

Trang 20

4.4 Bài toán giao tiếp DC/AC khi có bù 2 đầu HVDC

Một trong những vấn đề không được thuận lợi trong đường dây HVDC làkhông truyền tải được công suất kháng tiêu thụ và bộ biến đổi yêu cầu công suấtkháng Do đó, yêu cầu công suất kháng của phụ tải phải được cung cấp tại chỗ tạimỗi trạm biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu Đây là một vấn đề cần được giải quyếttrong bài toán giao tiếp AC/DC

Trong quá trình vận hành, công suất phản kháng được tiến hành cung cấp bởithiết bị bù phát công suất Q bởi tụ bù, SVC hoặc STATCOM

Đường dây HVDC giả thiết vận hành theo cách 1: nghĩa là chỉnh lưu làm việctheo CC và nghịch lưu làm việc theo CEA

Điều này thực hiện được nếu cuối cùng tìm được góc kíchα phía chỉnh lưu lớnhơn góc kích tối thiểu

Hình 4.4 Mô hình giao tiếp giữa 2 hệ thống HVDC và HVAC khi có thiết bị bù

Bảng 4.4 Số liệu ban đầu mô hình giao tiếp giữa 2 hệ thống

HVDC và HVAC khi có thiết bị bù

Trang 21

2 Pi-MW = Pdc Công suất trên đường dây DC phía nghịch lưu

3 Qi = Qbù Công suất kháng trên đường dây DC phía nghịch lưu

4 Vdi = 500 (kV) Điện áp trên đường dây DC

5 RL = 20 (Ω) Điện trở tương đương đường dây

6 Rht = 0.5 (Ω) Điện trở hệ thống

7 Xht = 2 (Ω) Cảm kháng hệ thống

8 Rvcl = 0.7 Điện trở tương đương đường dây song song

9 Xvcl = 3 Cảm kháng tương đương đường dây song song

10 Vht = 240 (kV) Điện áp phía thanh cái hệ thống AC (hằng số)

11 Uđm-ht = 220 (kV) Điện áp trên thanh cái hệ thống phía AC (hằng số)

12 Tr = 0.5 Tỉ số biến số biến áp (1:T) phía chỉnh lưu

13 Ti = 0.5 Tỉ số biến số biến áp (1:T) phía nghịch lưu

14 = 18°, 0.134 (rad) Góc tắt trước phía nghịch lưu (hằng số)

15 Bi = 4 Tỉ số cầu mắc nối tiếp phía nghịch lưu

16 Br = 4 Tỉ số cầu mắc nối tiếp phía chỉnh lưu

17 Rci = 6 (Ω) Điện trở chuyển mạch phía nghịch lưu

18 Rcr = 6 (Ω) Điện trở chuyển mạch phía chỉnh lưu

19 Vvcl = 215 (kV) Điện áp xoay chiều phía nghịch lưu

20 Eaci =Vvcl = 215 (kV) Điện áp phía nghịch lưu của hệ thống (hằng số)

21 Eacr = Uđm-ht Điện áp phía xoay chiều cung cấp cho hệ thống

4.4.1 Bài toán được tiến hành tính toán từ phía đầu nghịch lưu

Để tính điện áp xoay chiều tại thanh cái cao áp bộ nghịch lưu phải giao tiếpgiữa đường dây HVDC với hệ thống AC vô cùng lớn Vì chưa biết được điện áptrên thanh cái cao áp phía xoay chiều của bộ nghịch lưu nên ta có thể giả thiết rằng

Eaci = Evcl = 215.00 (kV) và chuyển giao trị số này cho hệ thống đường dây HVDC

và tiến hành một số lần lặp

4.4.1.1 Tiến hành cho lần tính thứ nhất như sau:

Với giả thiết Eaci = 215 (kV) mà hệ thống AC chuyển giao cho đường dâyHVDC, từ đó ta có thể tính được:

Điện áp DC không tải của bộ nghịch lưu qua phương trình (2.37):

BB = -Vd0i×cosγ0 = -580.7×cos18° = -522.28

CC = Rci×Bi×Pi = 6×4×1000 = 24000

Trang 22

AA = 1

Δ = BB2 - 4×AA×CC = 209013.2

Vdi = (-BB + )/2 = 504.73 (kV) Dòng điện trên đường dây DC:

73.504

0

=

i d

di

V V

Suy ra: i = 29.64°

Theo phương trình (2.38), ta có góc kích trước của bộ chỉnh lưu:

Vdi = Vd0i×[(cosγ + cosβ)/2]

=> β = arccos[(2Vdi/Vd0i) – cosγ] = 38.07°

Góc chồng chập chuyển mạch:

µ = β – γ = 38.07° - 18° = 20.07°

Trong khi đó công suất tác dụng Pi_MW tính được trên đường dây HVDC sẽđược chuyển giao cho hệ thống AC tính lại điện áp Eacr tại thanh cái bộ chỉnh lưu Công suất phản kháng được cung cấp bởi thiết bị bù phát Q (bù tụ, SVC,STATCOM) với công suất bù:

Qi = Qbù = Pi×tgi = 1000×tg29.64° = 568.94 (MVAr)Công suất phát đầu đường dây:

Pi = Pdc = 1000 (MW), Qii = Qp = 0.00 (MVAr)Biết điện áp tại thanh cái hệ thống vô cùng lớn là: Eaci = Evcl = 215 (kV), thanhcái hệ thống nối đến đường dây DC đầu nghịch lưu bằng đường dây có tổng trở vôcùng lớn Rvcl + jXvcl = 0.7 + j3.0

Trang 23

=

∆ +

∆

- Điện áp ở đầu đường dây tìm được là Eaci = 217.773 (kV)

- Công suất đầu đường dây (tại thanh cái hệ thống) là Pvcl + jQvcl = 985.24MW+ j(-63.26) MVAr

- Trị số Eaci = 217.773 (kV) vừa tính sẽ được chuyển giao cho lần lặp tiếp theođến khi nào Pi, Pr, Qi, Qr là không thay đổi khi Eacr không thay đổi

4.4.1.2 Tiến hành cho lần tính thứ hai như sau:

Với trị số Eaci = 217.773 (kV) mà hệ thống AC chuyển giao cho đường dây HVDC,

×Bi×Ti× Eaci =

π

23

×4×0,5×217.773 = 588.19 (kV)Điện áp DC phía nghịch lưu (cuối đường dây):

BB = -Vd0i×cosγ0 = -588.19×cos18° = -559.4

CC = Rci×Bi×Pi = 6×4×1000 = 24000

AA = 1

Δ = BB2 - 4×AA×CC = 216928.36

Vdi = (-BB + )/2 = 512.58 (kV) Dòng điện trên đường dây DC:

58.512

0

=

i d

di

V V

Trang 24

i = 29.37°

Theo phương trình (2.38), ta có góc kích trước của bộ chỉnh lưu:

Vdi = Vd0i×[(cosγ + cosβ)/2]

=> β = arccos[(2Vdi/Vd0i) – cosγ] = 37.64°

Góc chồng chập chuyển mạch:

µ = β – γ = 37.64° - 18° = 19.64°

Trong khi đó công suất tác dụng Pi_MW tính được trên đường dây HVDC sẽđược chuyển giao cho hệ thống AC tính lại điện áp Eacr tại thanh cái bộ chỉnh lưu Công suất phản kháng được cung cấp bởi thiết bị bù phát Q (bù tụ, SVC,STATCOM) với công suất bù:

Qi = Qbù = Pi×tgi = 1000×tg29.37° = 562.83 (MVAr)Công suất phát đầu đường dây:

Pi = Pdc = 1000 (MW), Qii = Qp = 0.00 (MVAr)Biết điện áp tại thanh cái hệ thống vô cùng lớn là: Eaci = Evcl = 215 (kV), thanhcái hệ thống nối đến đường dây DC đầu nghịch lưu bằng đường dây có tổng trở vôcùng lớn Rvcl + jXvcl = 0.7 + j3.0

- Điện áp ở đầu đường dây tìm được là Eaci = 217.773 (kV)

- Công suất đầu đường dây (tại thanh cái hệ thống) là Pvcl + jQvcl = 985.24MW+ j(-63.26)MVAr

Trang 25

- Trị số Eaci = 217.773 (kV) vừa tính sẽ được chuyển giao cho đường dâyHVDC trong lần lặp tiếp theo