Đang tải... (xem toàn văn)
1. Giới thiệu về STATCOM: STATCOM (Bộ bù đồng bộ tĩnh: Static Synchronous Compensator) là một thiết bị chuyển đổi nguồn điện áp, nó chuyển đổi nguồn điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều để bù công suất phản kháng cho HTĐ. Sơ đồ cấu trúc của STATCOM STATCOM điều chỉnh điện áp ở đầu cực của nó bằng cách điều khiển lượng CSPK phát ra hay hấp thụ từ hệ thống. Khi điện áp hệ thống thấp hơn điện áp STATCOM thì STATCOM phát ra CSPK. Chức năng của STATCOM: Tăng khả năng truyền tải công suất. Giảm thiểu tổn thất đường dây. Bù công suất phản kháng. Ngăn chặn chập chờn của lưới điện. Điều chỉnh điện áp. Cân bằng điện áp ba pha. Nâng cao ổn định quá độ. Giảm dao động công suất.
I GIỚI THIỆU VỀ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG Cơng suất phản kháng gì?: Trong lưới điện tồn loại công suất : Công suất hữu dụng P (kW) cơng suất sinh cơng có ích phụ tải P = S*Cosφ Công suất phản kháng Q (kVAr) cơng suất vơ ích, gây tính cảm ứng loại phụ tải như: động điện, máy biến áp, biến đổi điện áp… Q = S*Sinφ Để đánh giá ảnh hưởng công suất phản kháng hệ thống người ta sử dụng hệ số công suất cosφ TẠI SAO PHẢI BÙ CSPK? Tại phải bù công suất phản kháng? Công suất phản kháng Q không sinh công, lại gây ảnh hưởng xấu kinh tế kỹ thuật: Về kinh tế: phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ Về kỹ thuật: công suất phản kháng gây sụt áp đường dây tổn thất cơng suất đường truyền Vì vậy, ta cần có biện pháp bù cơng suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng MỤC ĐÍCH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG Mục đích bù công suất phản kháng : Đảm bảo đạt hệ số công suất theo yêu cầu Nâng cao hệ số công suất lưới điện Nâng cao chất lượng điện lưới điện Giảm tổn hao công suất dây dẫn MBA Giảm tổn hao điện áp, nâng cao điện áp nút Giảm công suất biểu kiến, giảm công suất phản kháng lưới Giảm đầu tư ban đầu cho MBA dây dẫn giảm dòng điện THIẾT BỊ BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG Thiết bị bù cơng suất phản kháng Tụ bù - thường sử dụng cho lưới điện hạ trung thế, cao với dung lượng vừa nhỏ Nâng cao hệ số công suất lưới điện THIẾT BỊ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Máy bù đồng - động điện đồng chế độ độ kích từ phát Q cho lưới điện hạ trung với dung lượng Qbù lớn Thường tụ bù mắc song song với thiết bị tiêu thụ điện ( bù ngang ) Trong số trường hợp công suất Qtải lưới thay đổi mạnh sử dụng lò hơi, thiết bị hàn, tụ nên mắc nối tiếp ( bù dọc ) II GIỚI THIỆU STATCOM CẤU TRÚC-NGUYÊN LÝ VÀ CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA STATCOM Giới thiệu STATCOM: - STATCOM (Bộ bù đồng tĩnh: Static Synchronous Compensator) thiết bị chuyển đổi nguồn điện áp, chuyển đổi nguồn điện áp chiều thành điện áp xoay chiều để bù công suất phản kháng cho HTĐ Sơ đồ cấu trúc STATCOM 1.GIỚI THIỆU VỀ STATCOM - STATCOM điều chỉnh điện áp đầu cực cách điều khiển lượng CSPK phát hay hấp thụ từ hệ thống - Khi điện áp hệ thống thấp điện áp STATCOM STATCOM phát CSPK - Chức STATCOM: Tăng khả truyền tải công suất Giảm thiểu tổn thất đường dây Bù công suất phản kháng Ngăn chặn chập chờn lưới điện Điều chỉnh điện áp Cân điện áp ba pha Nâng cao ổn định độ Giảm dao động công suất 2.CẤU TRÚC STATCOM Cấu trúc : Cấu trúc thể hình bao gồm: biến đổi nguồn điện áp ba pha (VSC) nối phía thứ cấp máy biến áp ghép; nguồn điện áp DC Sơ đồ STATCOM 3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG STATCOM Nguyên lý hoạt động STATCOM: - Việc thay đổi CSPK thực VSC nối bên thứ cấp máy biến áp VSC sử dụng linh kiện điện tử công suất (GTO, IGBT IGCT) để điều chế điện áp xoay chiều ba pha V2 từ nguồn chiều Nguồn chiều lấy từ tụ điện Chú thích: Điện áp hệ thống để điều khiển V1 Điện áp tạo VSC V2 3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG STATCOM - STATCOM thiết bị bù ngang, điều chỉnh điện áp vị trí lắp đặt đến giá trị cài đặt (Vref) thơng qua việc điều chỉnh biên độ góc pha điện áp rơi STATCOM HTĐ V1 θ1 : Điện áp lưới cần điều chỉnh góc lệch pha V2 θ2 : Điện áp tạo VSC góc lệch pha XL : Điện kháng kết nối lưới bù δ : Góc lệch pha điện áp lưới Nguyên lý bù bù tích cực điện áp bù 4.BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ĐIỆN ÁP(VSC:VOLTAGE SOURCE CONVERTER ) Hơn nữa, IGBT cung cấp với diode kết nối đối song để thực quy định cho đảo chiều điện áp điều kiện mạch điện bên ngồi Hai tụ điện có kích thước đặt phía DC để cung cấp nguồn công suất phản kháng 4.BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ĐIỆN ÁP(VSC:VOLTAGE SOURCE CONVERTER ) -VSC chuyển đổi chiến lược nhằm mục đích ứng dụng tiện ích điện, hai cơng nghệ VSC dùng: VSC dùng nghịch lưu sóng vng: (Chuyển đổi tần số bản) Dựa vào thiết bị GTO máy biến áp ghép đặc biệt VSC dùng nghịch lưu PWM: (Điều chế độ rộng xung) Dựa vào thiết bị IGBT, phương pháp điều khiển cho phép thiết bị chuyển mạch đóng ngắt với tốc độ cao đáng kể so với tần số Từ sản xuất tín hiệu sóng vng, phục vụ mục đích kiểm sốt đóngngắt van riêng lẻ chuyển tín hiệu đến IGBT VSC 5.HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN STATCOM Sơ đồ đơn tuyến sơ đồ khối hệ thống điều khiển 5.HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN STATCOM *Hệ thống điều khiển bao gồm: -Một vòng khóa pha (PLL) đồng hóa thành phần thứ tự dương điện áp ba pha sơ cấp V1 Đầu PLL (góc θ = ωt) sử dụng để tính tốn thành phần dọc trục ngang trục điện áp dòng điện ba pha AC (được ghi nhãn Vd, Vq Id, Iq sơ đồ) -Một vòng lặp điều chỉnh bên ngồi bao gồm điều chỉnh điện áp AC điều chỉnh điện áp DC +Các đầu điều chỉnh điện áp AC dòng điện quy chiếu Iqref cho điều chỉnh dòng điện (Iq = dòng điện vng góc với điện áp mà điều khiển dòng chảy cơng suất phản kháng) 5.HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN STATCOM +Các đầu điều chỉnh điện áp DC dòng điện quy chiếu Idref cho điều chỉnh dòng điện (Id = dòng điện pha với điện áp mà điều khiển dòng cơng suất tác dụng) =>Một vòng lặp điều chỉnh dòng điện bao gồm điều chỉnh dòng điện Điều chỉnh dòng điện điều khiển độ lớn pha điện áp tạo chuyển đổi PWM (V2d V2q) từ dòng điện quy chiếu Idref Iqref III MƠ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT 1.Mơ hình mơ phỏng: NHẬN XÉT 2.Kết nhận xét: NHẬN XÉT Qm: Công suất phản kháng statcom (màu xanh dương) Vref: điện áp điều khiển statcom (màu tím) Vm : điện áp hệ thống(màu đỏ) *Theo hình ta thấy: +(0 - 0.2) biểu thị lúc hệ thống ổn định khơng có dòng cơng suất phản kháng trao đổi hệ thống STATCOM(trường hợp nguyên lí hoạt động) +(0.2 - 0.4) tương ứng lúc điện áp hệ thống giảm, dòng cơng suất phản kháng bơm vào hệ thống (tương ứng trường hợp bù phát CSPK nguyên lí hoạt động) NHẬN XÉT +(0.4-0.6) tương ứng lúc điện áp hệ thống cao định mức, dòng cơng suất phản kháng chạy từ hệ thống vào STATCOM.(tương ứng trường hợp nguyên lí hoạt động) => Theo đồ thị ta nhận thấy điện áp hệ thống Vm điều chỉnh để bám theo điện áp tham chiếu cài đặt sẵn STATCOM Vref, qua cho ta thấy nhờ có STATCOM mà điện áp nơi đặt STATCOM ổn định điện áp định Từ đó,mơ tương đương với tượng sụt-tăng điện áp Hệ Thống statcom tiến hành đáp ứng động để giải tượng IV KẾT LUẬN Hệ thống STATCOM có khả điều chỉnh liên tục công suất phản kháng để cung cấp cho HT có phụ tải thường xuyên thay đổi từ ln đảm bảo hệ số cơng suất , giảm sụt áp tăng khả truyền tải công suất So sánh hệ thống statcom svc: STATCOM SVC Đáp ứng nhanh Chậm Giá thành cao Giá thành thấp Đặc tính tốt Khơng tốt STATCOM Kích thước nhỏ Kích thước lớn Điều khiển điện áp nguồn Điều khiển điện kháng IV KẾT LUẬN Hệ thống STATCOM có ưu điểm sau : a Điều chỉnh công suất phản kháng nhanh : Thời gian phản ứng nhanh, có khả bổ sung công suất phản kháng thời gian thực Khắc phục tượng cộng hưởng song song hiệu Có thể phát hấp thụ cơng suất phản kháng Khơng phát sóng hài vào hệ thống ƯU ĐIỂM b.Khắc phục nhấp nháy điện áp : Hiện tượng nhấp nháy điện áp lưới điện xảy phụ tải lớn hoạt động Nhấy nháy điện áp ảnh hưởng tiêu cực đến tuổi thọ thiết bị điện phụ tải đòi hỏi độ xác cao từ làm giảm hiệu sản xuất Hệ thống STATCOM với thời gian phản ứng nhanh 1ms nên cung cấp cơng suất phản kháng liên tục, trơn dễ dàng khắc phục dao động điện áp giúp cải thiện chất lượng điện áp theo tiêu chuẩn ƯU ĐIỂM c.Ngăn ngừa sụt áp hiệu Hệ thống STATCOM công nghệ cao việc điều chỉnh điện áp nhờ vào việc phát dòng điện phản kháng nên không ảnh hưởng đến điện áp Khi điện áp thấp, hệ thống cần phải cung cấp CSPK Mặc dù dòng phản kháng STATCOM khơng có liên hệ với điện áp hệ thống CSPK phát hệ thống STATCOM lại tỉ lệ với bình phương điện áp hệ thống hệ thống STATCOM cải thiện tốt cho điện áp thấp hệ thống d Bù công suất phản kháng tăng cường ổn định nguồn cung cấp e Ngăn chặn sóng hài bù phần sóng hài NHƯỢC ĐIỂM Nhược điểm : Chi phí lắp đặt cao Đội ngũ vận hành có trình độ cao ... đồ cấu trúc STATCOM 1.GIỚI THIỆU VỀ STATCOM - STATCOM điều chỉnh điện áp đầu cực cách điều khiển lượng CSPK phát hay hấp thụ từ hệ thống - Khi điện áp hệ thống thấp điện áp STATCOM STATCOM phát... bị hàn, tụ nên mắc nối tiếp ( bù dọc ) II GIỚI THIỆU STATCOM CẤU TRÚC-NGUYÊN LÝ VÀ CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA STATCOM Giới thiệu STATCOM: - STATCOM (Bộ bù đồng tĩnh: Static Synchronous Compensator)... 2.CẤU TRÚC STATCOM Cấu trúc : Cấu trúc thể hình bao gồm: biến đổi nguồn điện áp ba pha (VSC) nối phía thứ cấp máy biến áp ghép; nguồn điện áp DC Sơ đồ STATCOM 3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG STATCOM Nguyên