Tổng quan về công suất phản kháng, giới thiệu chung về các thiết bị bù có điều khiển, giới thiệu về TCSC, mô phỏng là những nội dung chính trong bài báo cáo môn học Thiết bị bù Thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor-TCSC. Mời các bạn cùng tham khảo.
BÁO CÁO MƠN HỌC THIẾT BỊ BÙ THIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTORTCSC GVHD:PGS.TS LÊ THÀNH BẮC SVTH: NGUYỄN ĐỨC NGHĨA NGƠ CƠNG MINH PHẠM ĐẮC HIỂN ĐỒN CƠNG CƯỜNG LÊ VĂN VŨ (NHĨM 3) Nội dung trình bày: Tổng quan về cơng suất phản kháng. Giới thiệu chung về các thiết bị bù có điều khiển Giới thiệu về TCSC Mô phỏng Tổng quan về công suất phản kháng Công suất phản kháng trong hệ thống điện: I Ø Ø Ø Khái niệm về công suất phản kháng: Công suất phản kháng là năng lượng điện do các thành phần cảm kháng và dung kháng trong mạch điện sinh ra và tiêu thụ Công suất phản kháng khơng trực tiếp chuyển hóa năng lượng điện thành cơng do vậy cơng suất phản kháng là thành phần làm nóng các mạch từ và làm lệch pha dòng điện so với điện áp trong mạch Thực chất cơng suất phản kháng là thành phần có lợi nhiều hơn có hại, nó được tiêu thụ bởi các cuộn cảm trong đa số các thiết bị điện. Khác với cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng có thể phuc hồi sau khi đã hấp thụ Tổng quan về cơng suất phản kháng 2. Bản chất của cơng suất phản kháng: Ta xét mạch điện bao gồm các thành phần RLC như hình vẽ Từ đồ thị vecto hình trên ta tìm được góc lệch pha giữa u và i: tg Cơng suất phản kháng: U L UC UR XL XC R Tổng quan về cơng suất phản kháng 3.Hệ số cơng suất cos?: Ta có tam giác cơng suất Bù công suất phản kháng 1.Bù dọc: Ø Ø Ø Trị số cảm kháng lớn của đường dây cao áp làm ảnh hưởng xấu đến hàng loạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật quan trọng của đường dây như: góc lệch pha giữa đầu và cuối đường dây lớn, tổn thất công suất và điện năng trên đường dây cao, tính ổn định điện áp tại các trạm giữa và cuối đường dây kém Bù dọc là giải pháp làm tăng điện dẫn liên kết (giảm điện cảm kháng X của đường dây) bằng dung kháng XC của tụ điện. Giải pháp này được thực hiện bằng cách mắc nối tiếp tụ điện vào đường dây. Qua đó giới hạn truyền tải của đường dây theo điều kiện ổn định tĩnh được nâng lên. Hơn nữa, giới hạn ổn định động cũng tăng lên một cách gián tiếp do nâng cao thêm đường cong công suất điện từ Bù công suất phản kháng Trước khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là: U U sin XL P Ta có giới hạn cơng suất truyền tải là: Pgh U U Ul Sau khi bù dọc, công suất truyền tải trên đường dây là: U U sin XL XC P Ta có giới hạn cơng suất truyền tải là: Pgh U U XL XC Bù cơng suất phản kháng Ta thấy sau khi bù, giới hạn truyền tải cơng suất của đường dây tăng lên: k = (XL XC)/XC ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP ỔN ĐỊNH GĨC PHA Bù cơng suất phản kháng 2. Bù ngang Bù ngang được thực hiện bằng cách lắp kháng điện có cơng suất cố định hay các kháng điện có thể điều khiển tại các thanh 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 I1 của kháng bù ngang sẽ khử dòng điện IC của điện dung đường dây phát ra do chúng ngược chiều nhau. Nhờ đó mà cơng suất phản kháng do đường dây phát ra sẽ bị 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 vị trí đặt của kháng bù ngang có ý nghĩa rất quan trọng đối với một số chế độ vận hành của đường dây cao áp trong hệ thống điện như chế độ vận hành non tải, khơng tải của đường dây Giới thiệu chung về thiết bị bù 1.1 Bù tĩnh điều khiển bằng Thyristor SVC SVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ cơng suất phản kháng có thể điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor, được tổ hợp bằng 2 thành phần cơ bản: Thành phần cảm kháng để tác động về mặt công suất phản kháng Thành phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện tử như thyristor hoặc triac có cực điều khiển, hệ thống điều khiển góc mở dùng các bộ điều khiển như 8051, PIC 16f877,VAR… 10 Giới thiệu chung về thiết bị bù Hình cấu tạo và nguyên lý hoạt động của STATCOM Ưu điểm của STATCOM so với SVC: Ø Có khả năng vận hành cả trong chế độ sự cố và tiếp tục điều khiển sau khi sự cố đã được loại trừ Ø Có thể phát cơng suất phản kháng khi điện áp thanh cái nhỏ hơn điện áp lưới và ngược lại tiêu thụ cơng suất phản kháng khi điện áp thanh cái lớn hơn điện áp lưới. 13 Giới thiệu chung về thiết bị bù 1.3 Thiết bị điều khiển dòng cơng suất UPFC UPFC là 1 khái niệm mới ứng dụng các thiết bị bù đa chức năng để điều khiển điện áp tại các thanh cái độc lập, dòng cơng suất tác dụng P và phản kháng Q trên các đường dây truyền tải, đặc biệt là trên các đường dây siêu cao áp nối giữa các HTĐ nhỏ. UPFC là thiết bị làm cho lưới điện vận hành rất linh hoạt và hiệu 14 Giới thiệu chung về thiết bị bù Về Nguyên lý cấu tạo, UPFC được hiểu như sự kết hợp thiêt bị bù dọc làm thay đổi góc pha với thiết bị bù ngang STATCOM. Nó được cấu tạo từ 2 bộ chuyển đổi điều khiển thyristor có cửa đóng mở GTO. Mỗi bộ chuyển đổi gồm có van đóng mở (GTO) và MBA trung gian điện áp thấp Hình ngun lý cấu tạo UPFC 15 Giới thiệu chung về thiết bị bù 1.4 Thiết bị điều khiển góc pha bằng Thyristor TCPAR Thiết bị TCPAR là 1 khái niệm mới ứng dụng thyristor để điều chỉnh góc lệch pha của điện áp pha của đường dây. Nó có tác dụng điều khiển cơng suất truyền tải trên đường dây Về mặt cấu tạo, nó như 1 máy biến áp 3 cuộn dây nối song song với đường truyền tải và có thể điều chỉnh góc lệch của điện áp ?? truyền tải trên đường dây 16 Giới thiệu chung về thiết bị bù Ngun lý cấu tạo của TCPAR: Các tính năng của TCSC bao gồm: Ø Điều khiển trào lưu cơng suất phản kháng tại nút bù Ø Tăng cường tính ổn định tĩnh của hệ thống điện Ø Tăng thêm tính ổn định động của hệ thống Ø Giảm sự dao động cơng suất khi xảy ra sự cố Ø Có khả năng vận hành trong chế độ sự cố 17 Giới thiệu về TCSC GIỚI THIỆU THIẾT BỊ BÙ DỌC ĐIỀU KHIỂN BẰNG THYRISTORTCSC TCSC là thiết bị điều khiển trở kháng nhanh của đường dây. Nó được tổ hợp từ một hay nhiều module TCSC, mỗi module gồm 2 phần cơ bản: v Phần điện kháng với giá trị có thể thay đổi được điện dung nhờ bộ điều chỉnh van thyristor v Phần điều khiển bao gồm các thiết bị điện từ như các van thyristor, các cửa đóng mở GTO… Ngồi ra, TCSC còn có một số thiết bị phụ như bộ lọc tần số f nhằm loại bỏ các sóng hài bậc cao xuất hiện trong các chế độ vận hành của TCSC khi HTĐ làm việc 18 Mơ hình TCSC Click icon to add table 1. Mơ hình TCSC TCSC là thiết bị mắc nối tiếp với đường dây, gồm tụ điện được nối song song với một điện cảm được điều khiển bằng C cách thay đổi góc mở của thyristor C L Mơ hình thiết bị TCSC 19 Mơ hình TCSC Click icon to add table Khả năng giới hạn truyền tải theo điều kiện ổn định tĩnh cũng được nâng cao khi đặt thiết bị TCSC: Pgh Pmax U U XL XC Khi đặt TCSC thì đường đặc tính cơng suất P(δ) được nâng cao, do đó khả năng ổn định động cũng được tăng lên P Khi có TCSC P’T PT Khi khơng có TCSC Đặc tính P(δ) khi lắp đặt và khơng lắp đặt TCSC Mơ hình TCSC Click icon to add table Việc đặt TCSC vào hệ thống làm cho hệ thống vận hành linh hoạt hơn, cải thiện điện áp của hệ thống vào giờ cao điểm khi điện áp bị giảm thấp. Ngồi ra còn có khả năng giảm dao động cơng suất, sụp đổ điện áp và loại trừ cộng hưởng dưới đồng bộ. 2. Xây dựng mơ hình tốn học TCSC C Giả sử thiết bị TCSC được nối vào gi ữa 2 điểm 1 và r: Mơ hình TCSC khi lắp vào đường dây 21 Chức năng của TCSC Click icon to add table Các chức năng chính của TCSC bao gồm: Ø Ø Ø Ø Ø Ø Làm giảm nguy cơ sụt áp trong ổn định tĩnh Giảm sự biến thiên điện áp Tăng thêm khả năng tải của đường dây Tăng cường thêm độ ổn định của hệ thống Hạn chế việc xảy ra cộng hưởng ở tần số thấp trong hệ thống điện Ngoài ra TCSC còn có thêm một số chức năng có thể tăng tính linh hoạt trong vận hành các đường dây cao, siêu cao áp nói riêng và HTĐ nói chung. Tùy theo từng đường dây hay hệ thống cụ thể mà áp dụng các phương pháp hay cấu trúc mạch điều khiển cho TCSC thích hợp 22 MƠ PHỎNG: Click icon to add table I. Giới thiệu đường dây truyền tải 500kV cần khảo sát: Cơng suất tự nhiên: Cơng suất phản kháng điện dung của phân đoạn: Qđt = Ptn.λ = 928,7.0,409 = 379,84 Mvar 23 MƠ PHỎNG: Sơ đồ mơ phỏng: 24 MÔ PHỎNG: Kết đườ ng dây làm việc dùng TCSC 25 Bài giảng CCĐ 26 Người soạn: Võ MÔ PHỎNG: Kết luận Ø Ø Ø Trạng thái vận hành của các bộ tụ bù dọc có ảnh hưởng lớn đến điện áp các thanh cái 500kV và ổn định điện áp của hệ thống điện Việt Nam. Việc nâng cấp tụ bù dọc trên lưới điện 500kV thành TCSC sẽ rất hiệu quả trong điều khiển điện áp, điều khiển trào lưu công suất và cải thiện ổn định điện áp tại các nút của hệ thống điện 500kV Việt Nam. Kết quả tính tốn cho thấy khi trên HTĐ có lắp đặt TCSC thay thế cho bộ tụ bù dọc tại Hà Tĩnh của đường dây 500kV Hà TĩnhĐà Nẵng thì điện áp vận hành tại các thanh cái Hà Tĩnh, Đà Nẵng được nâng cao đến mức điện áp vận hành bình thường, đảm bảo cho HTĐ vận hành hiệu quả hơn và độ ổn định điện áp tăng lên 27 ... của đường dây Giới thiệu chung về thiết bị bù 1.1 Bù tĩnh điều khiển bằng Thyristor SVC SVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ cơng suất phản kháng có thể điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor, được tổ hợp ... áp thanh cái lớn hơn điện áp lưới. 13 Giới thiệu chung về thiết bị bù 1.3 Thiết bị điều khiển dòng cơng suất UPFC UPFC là 1 khái niệm mới ứng dụng các thiết bị bù đa chức năng để điều khiển điện áp tại các thanh cái độc ... Hình ngun lý cấu tạo UPFC 15 Giới thiệu chung về thiết bị bù 1.4 Thiết bị điều khiển góc pha bằng Thyristor TCPAR Thiết bị TCPAR là 1 khái niệm mới ứng dụng thyristor để điều chỉnh góc lệch pha của điện áp