DẤDSADSADSADSADSADSADSADSAAFDGJYJKSYJRDFSHGFSGFHGERIHFKJDSNJKFHDSGKJLFDHSKGHFDLKSHGFLKDSHGFKDJSHGREUIGHRUEWIGHERJKGNFKDSJBGMFNDFDSAGERTGREWGRFSGFDSGFDSGFDSGFDSGFDSGFDSGREQGREGEQRGFGFDSGFDSGFDREWGREQ4QR3TREGEGFDSGFDSHSGDFGFDSGFDSGFDSGFDST3QTREW
556 Chương 14 TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU CAO ÁP (HVDC) 14.1 GIỚI THIỆU Truyền tải điện chiều cao áp (HVDC) có nhiều thuận lợi truyền tải điện xoay chiều số trường hợp đặc biệt Áp dụng thương mại truyền tải điện chiều đường dây nối liền đất liền Thụy Điển đảo Gotland vào năm 1954 Kể từ việc áp dụng HVDC có bước phát triển không ngừng Với đời van thyristor, truyền tải điện HVDC trở nên hấp dẫn Hệ thống HVDC dùng van thyristor thực năm 1972 gồm nối kết “ lưng kề lưng “ (back–to– back) hệ thống New Brunkswick Quebec Canada Van thyristor trở thành phần tử trạm biến đổi chiều Các thiết bò biến đổi ngày có kích thước trở nên gọn giá thành giảm Truyền tải HVDC áp dụng trường hợp sau: Cáp ngầm nước có chiều dài 30 km Truyền tải điện xoay chiều không thực tế khoảng cách dài điện dung cáp lớn đòi hỏi phải có trạm bù trung gian Nối kết không đồng hai hệ thống xoay chiều mà đường dây nối xoay chiều không khả thi lý ổn đònh hệ thống hay có khác tần số đònh mức hai hệ thống Truyền tải lượng công suất lớn khoảng cách xa đường dây không Truyền tải HVDC phương án cạnh tranh với truyền tải điện xoay chiều khoảng cách dài 600 km Sự nối kết hệ thống tần số qua đường dây có chiều dài không (nối kết “lưng kề lưng”, trạm chỉnh lưu nghòch lưu nối kề Điều cho phép nối kết hai hệ thống xoay chiều mà không làm tăng dòng ngắn mạch hệ thống Hệ thống HVDC dùng để tải công suất từ trạm lớn từ xa đến trung tâm phụ tải cách vài trăm km Nếu có cố hệ thống xoay chiều máy phát nguồn phát không cắt đường kết nối DC không đồng cô lập nhà máy với hệ thống AC Liên kết hệ thống lớn: nhằm trao đổi liên tục công suất với hệ thống lân cận bất chấp có biến đổi điện áp tần số Các liên kết DC đảm bảo tồn hoạt động đường nối tình trạng nghiêm ngặt lưới điện cấu thành Các hệ thống HVDCcó khả điều khiển nhanh chóng công suất truyền tải chúng có ảnh hưởng lớn đến ổn đònh liên kết với hệ thống xoay chiều Quan trọng nữa, việc thiết kế thích hợp hệ thống điều khiển HVDC để đảm bảo vận hành thỏa mãn toàn hệ thống DC/AC Chương đưa giới thiệu tổng quát nguyên tắc vận hành điều khiển TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU CAO ÁP 557 hệ thống HVDC mô tả mô hình chúng khảo sát phân bố công suất khảo sát ổn đònh xem xét chi tiết hệ thống có hai đầu 14.2 CẤU HÌNH HỆ THỐNG HVDC VÀ CÁC PHẦN TỬ Các kết nối DC phân làm ba loại chính: • Kết nối đơn cực; • Kết nối lưỡng cực; • Kết nối đồng cực Cấu hình kết nối đơn cực trình bày hình H.14.1 Hệ thống dùng dây dẫn, thường có cực tính âm Đường trở dùng đất hay nước Các khảo sát chi phí thường đến việc dùng hệ thống truyền tải cáp ngầm Cấu hình giai đoạn thứ việc phát triển sang cấu hình lưỡng cực Hình 14.1: Kết nối đơn cực Thay dùng đường trở qua đất, dùng đường trở kim loại trường hợp điện trở đất lớn gây nhiễu loạn đến công trình ngầm kim loại khác Dây dẫn kim loại tạo đường có điện áp thấp Kết nối lưỡng cực trình bày hình (H.14.2) Kết nối có hai dây, dương âm Mỗi đầu có có biến đổi có điện áp đònh mức mắc nối tiếp phía điện chiều Điểm nối hai biến đổi nối đất Lúc bình thường, dòng điện hai cực nhau, dòng qua đất không Hai cực vận hành độc lập Nếu cực bò cô lập cố dây dẫn, cực hoạt động với đất đường trở mang nửa tải Theo quan điểm chống sét, đường dây lưỡng cực xem hiệu tương đương với đường dây xoay chiều hai mạch Trong vận hành bình thường có nhiễu họa tần đến công trình lân cận so với đường đơn cực Việc đảo chiều công suất thực cách thay đổi cực tính hai cực thông qua điều khiển Trong trường hợp dòng điện tản qua đất không thuận lợi hay không thực tốt việc nối đất điện trở đất cao dùng dây dẫn thứ ba làm đường trở cho dòng điện có cực ngừng hoạt động có không cân lúc vận hành hai cực Dây dẫn thứ ba yêu cầu mức cách điện thấp dùng làm dây bảo vệ chống sét đường dây không 558 CHƯƠNG 10 Hình 14.2: Kết nối lưỡng cực Kết nối đồng cực có cấu hình H.10.3 gồm hai hay nhiều dây có cực tính Thường chọn cực tính âm có nhiễuthông tin vầng quang gây Đường trở thông qua đất Khi có cố dây, biến đổi sẵn sàng để cung cấp cho dây lại với chừng mực tải Về mặt cấu hình đồng cực thuận lợi đường trở qua đất chấp nhận Hình 14.3: Kết nối đồng cực Mỗi cấu hình nói thường ghép thác nhóm nhiều biến đổi, có máy biến áp nhóm van Các biến đổi mắc song song phía xoay chiều (máy biến áp) mắc nối tiếp phía chiều (van) để có mức điện áp mong muốn từ cực so với đất Hệ thống HVDC “lưng kề lưng” (dùng cho kết nối không đồng bộ) thiết kế vận hành đồng cực hay lưỡng cực với số nhóm khác van cho cực phụ thuộc vào mục đích liên kết độ tin cậy mong muốn Hầu hết kết nối HVDC điểm–đến–điểm (hai đầu) bao gồm đường dây lưởng cực vận hành cực trường hợp khẩn cấp Chúng thiết kế để có độc lập cực nhằm tránh điện đường dây lưỡng cực Một hệ thống HVDC nhiều đầu (MTDC) tạo hệ thống điện HVDC nối đến nhiều nút mạng xoay chiều 14.3 CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI HVDC Các phần tử hệ thống HVDC trình bày hình (H.14.4.) Dùng hệ thống lưỡng cực làm ví dụ Sau mô tả tóm lược phần tử Bộ biến đổi: Biến đổi AC/DC (chỉnh lưu) hay DC/AC (nghòch lưu), gồm van mắc cầu máy biến áp có đầu phân áp Cầu van gồm van cao áp mắc theo sơ đồ xung hay 12 xung Các máy biến áp biến đổi cung cấp nguồn điện áp ba pha với điện áp thích hợp cho cầu ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 559 van Với cuộn dây máy biến áp phía van không nối đất, hệ thống điện chiều tạo nối đất riêng, thường cách nối đất đầu dương hay đầu âm cầu biến đổi van Hình 14.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống HVDC lưỡng cực, phần tử Cuộn kháng phẳng: Đây cuộn kháng lớn có điện cảm đến H mắc nối tiếp với cực trạm biến đổi Công dụng chúng bao gồm: • Giảm họa tần điện áp dòng điện đường dây chiều; • Tránh cố chuyển mạch nghòch lưu; • Tránh dòng điện trở nên không liên tục mang tải thấp; • Giới hạn đỉnh dòng điện chỉnh lưu xảy ngắn mạch đường chiều Bộ lọc họa tần: Bộ biến đổi sinh họa tần điện áp dòng điện hai phía xoay chiều chiều Họa tần gây phát nóng tụ điện máy phát gần đó, gây nhiễu lên hệ thống thông tin Mạch lọc phải dùng hai phía chiều xoay chiều Nguồn cung cấp công suất kháng: Như trình bày mục kế tiếp, biến đổi chiều thực chất có tiêu thụ công suất kháng Trong vận hành bình thường, lượng công suất kháng tiêu thụ khoảng 50% lượng công suất tác dụng tải qua Trong tình trạng độ yêu cầu công suất kháng nhiều Đối với hệ thống xoay chiều lớn, công suất kháng tạo tụ bù ngang Phụ thuộc vào yêu cầu đặt cho kết nối chiều hệ thống xoay chiều mà phần nguồn công suất kháng máy bù đồng hay máy bù tónh Các tụ điện mạch lọc cung cấp phần công suất kháng yêu cầu Điện cực: Hầu hết kết nối DC thiết kế dùng đất dây trung tính thời điểm Việc nối đất đòi hỏi phải có bề mặt dẫn điện lớn để hạn chế mật độ dòng điện điện trường Dây dẫn nối đất xem điện cực Như nói trên, cần thiết phải hạn chế dòng điện qua đất dùng dây trở kim lọai phần tử đường DC Đường dây chiều: Là đường dây không hay cáp ngầm Ngoại trừ số dây dẫn khoảng cách dây, đường dây DC trông giống đường dây AC Máy cắt điện xoay chiều: Để loại trừ cố máy biến áp để đưa kết nối DC 560 CHƯƠNG 10 khỏi vận hành, máy cắt đặt phía xoay chiều Chúng không dùng để giải trừ cố phía chiều cố loại trừ nhanh chóng cách điều khiển biến đổi 14.4 THUẬN LI VÀ KHÔNG THUẬN LI CỦA HỆ THỐNG HVDC 14.4.1 Thuận lợi Những thuận lợi hệ thống HVDC liệt kê sau: Kinh tế phải tải lượng công suất lớn xa đường dây không Tải công suất nhiều dây dẫn xây dựng đường dây đơn giản Có thể dẫn dòng điện qua đất Không có dòng điện điện dung hiệu ứng mặt Vấn đề sụt áp nặng nề không đặt có sụt áp R.I điện trở sụt áp cảm kháng X.I không Cũng lý X = mà vấn đề ổn đònh tónh hệ thống không vấn đề lớn Dễ dàng đảo ngược chiều điều khiển công suất qua nối kết DC Đường dây DC nối kết không đồng có tính linh hoạt (không có yêu cầu tái đồng bộ) nối kết hai hệ thống xoay chiều mạnh, khác tần số Đối với đường dây DC đơn giản nối hai trạm biến đổi, không cần thiết phải dùng máy cắt điều khiển đổi điện hãm không cho dòng điện tăng cao trường hợp cố Trong đường dây lưỡng cực hay đồng cực, dây vận hành độc lập Ít choán hành lang Khoảng cách hai pha đường dây 400 kV xoay chiều khoảng 20 m đường DC điện áp khoảng cách giảm nửa khoảng 10 m 10 Tiết kiệm đáng kể cách điện Điện áp đỉnh đường dây 400 kV xoay chiều 440 = 564 kV Do đó, đường dây xoay chiều cần nhiều cách điện trụ dây dẫn khoảng cách từ dây đến mặt đất cao so với đường dây 400 kV DC 11 Không có giới hạn mặt kỹ thuật khoảng cách truyền tải dây dẩn không hay đường cáp ngầm dòng điện điện dung giới hạn ổn đònh 12 Tổn thất đường dây thấp 13 Có thể tải nhiều điện vào mạng xoay chiều mà không làm tăng dòng ngắn mạch đònh mức máy cắt 14 Không có yêu cầu bù công suất kháng đường DC 15 Tổn thất vầng quang nhiễu thông tin đường dây xoay chiều 16 Đường dây cao áp xoay chiều chiều vận hành song song hệ thống AC– DC 17 Sự góp phần đường HVDC vào dòng ngắn mạch hệ thống xoay chiều nhỏ so với đường xoay chiều Dòng ngắn mạch đường DC yêu cầu nhỏ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 561 14.4.2 Không thuận lợi Chi phí cao xây dựng trạm biến đổi phức tạp khí cụ đắt tiền Bộ biến đổi tiêu thụ công suất kháng đáng kể Phát sinh họa tần, đòi hỏi mạch lọc Bộ biến đổi có khả tải Việc thiếu máy cắt DC gây trở ngại vận hành mạng điện Không có khí cụ DC đóng cắt hoàn hảo đảm bảo bảo vệ (điều khiển đồng thời tất biến đổi khó khăn) Không thể có máy biến áp kiểu DC để thay đổi điện áp theo cách đơn giản Sự biến đổi điện áp phải thực bên phía xoay chiều hệ thống Yêu cầu công suất kháng phụ tải phải cung cấp chỗ công suất kháng không truyền tải đường dây DC Sự đóng bẩn sứ cách điện ảnh hưởng xấu điện áp chiều xoay chiều Yêu cầu phải thường xuyên lau chùi sứ cách điện 14.5 BỘ BIẾN ĐỔI VÀ CÁC PHƯƠNG TRÌNH 14.5.1 Mạch biến đổi Bộ biến đổi thực biến đổi AC/DC hay ngược lại cung cấp phương tiện để điều chỉnh dòng công suất qua đường HVDC (H.14.5.) Các phần tử cầu van điện tử máy biến áp biến đổi Các đặc tính van Van biến đổi khóa điện tử có điều khiển, cho phép dẫn điện theo chiều từ anod sang cathod Hình 14.5: Mạch cầu toàn sóng ba pha Mạch đổi điện Phần tử biến đổi HVDC mạch cầu ba pha toàn sóng Máy biến áp đổi điện có đầu phân áp tải Cuộn dây phía xoay chiều mắc Y nối đất, cuộn dây phía van mắc ∆ hay Y không nối đất Mạch cầu toàn sóng ba pha dùng phổ biến biến đổi HVDC tương thích tốt với máy biến áp biến đổi có điện áp ngược thấp đặt lên van ngừng 562 CHƯƠNG 10 dẫn Điện áp ngược yếu tố quan trọng để chọn thông số đònh mức van 14.5.2 Phân tích mạch cầu toàn sóng ba pha Các giả thiết: - Hệ thống xoay chiều bao gồm máy biến áp biến đổi biểu diễn nguồn áp lý tưởng có điện áp, tần số không đổi nối tiếp với điện kháng tản máy biến áp - Dòng chiều Id không đổi không gợn sóng có cuộn kháng lọc Ld làm phẳng đặt phía DC - Các van điện khóa lý tưởng có điện trở không dẫn vô ngưng Điện áp pha nguồn điện áp: ea = Emcos(ωt+600) eb = Emcos(ωt–600) ec = Emcos(ωt–1800) (14.1) Điện áp daây: eac = ea – ec = Emcos(ωt+30 ) eba = eb – ea = Emcos(ωt–90 ) eca = ecb – eb = (14.2) Emcos(ωt+150 ) PHÂN TÍCH GIẢ THIẾT BỎ QUA ĐIỆN KHÁNG NGUỒN a Góc kích trễ không (H.14.6) Hình 14.6: Mạch tương đương mạch mạch biến đổi ba pha toàn sóng - Mỗi van dẫn 1200 - Khi dẫn, dòng điện qua van Id - Dòng điện pha phía nguồn xoay chiều gồm dòng điện chạy qua hai van có nối với pha Hình 14.7(a) trình bày dạng sóng điện áp dòng điện với van đánh số theo thứ tự kích dẫn Van dẫn ωt khoảng –1200 đến 00, van dẫn ωt –600 600 H.14.7(b) cho thấy chu kỳ dẫn van, độ lớn thời gian (góc) dòng điện qua Dòng điện pha a nguồn xoay chiều (trong cuộn dây nối nguồn xoay chiều) máy biến áp 563 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN trình bày H.14.7(c) Hình 14.7: Dạng sóng điện áp dòng điện mạch cầu H.14.6 a) Điện pha điện áp dây nguồn xoay chiều; b) Dòng điện qua van chu kỳ dẫn; c) Dòng điện pha a Điện áp DC trung bình cho công thức Vd0 = 3 Em = 1,65 Em π (14.3a) Em: Trò số đónh điện áp pha Tính theo điện áp hiệu dụng pha (ELN) điện áp dây hiệu dụng (ELL) Vd0 = = ELN = 2,34 ELN π ELL = 1,35 ELL π (14.3b) (14.3c) b Với góc kích trễ (H.14.8) Gọi α góc kích trễ (delay angle) tương ứng với thời gian trễ α giây Góc trễ giới hạn ω 1800 Điện áp trung bình Vd có góc trễ α: Vd = Vd0 cosα (14.4) Vì α thay đổi từ đến 180 , cosα thay đổi từ –1 đến 1, Vd thay đổi từ –Vd0 đến Vd0 Số âm Vd ứng với chế độ nghòch lưu 564 CHƯƠNG 10 Hình 14.8: Dạng sóng điện áp dòng điện qua van với góc kích trễ α c Các quan hệ dòng điện góc pha Khi góc trễ α tăng, góc lệch pha điện áp dòng xoay chiều thay đổi Điều minh họa H.14.9 pha a Dạng sóng dòng điện xoay chiều bao gồm nhiều xung hình chữ nhật tương ứng với dòng điện qua van Dòng điện chiều giả thiết không đổi Id (cuộn kháng Ld H.14.6 làm cho Id không thay đổi) Vì van dẫn trong khoảng thời gian ứng với 1200 điện, dòng điện xoay chiều đường dây bao gồm xung chữ nhật có biên độ Id kéo dài 1200 hay 2π/3 radian (H.14.10) Với giả thiết chồng chập chuyển mạch dạng dòng điện dây xoay chiều độc lập với α Trò số đỉnh thành phần tần số dòng điện xoay chiều đường dây: ILM = 3Id = 1, 11Id π (14.5a) Trò số hiệu dụng dòng điện thành phần dòng điện bản: ILI = Id = 0,78 Id π (14.5b) Boû qua tổn thất biến đổi, công suất phía xoay chiều phải với công suất phía chiều: 3ELNILIcosϕ = VdId = Vd0cosαId Thay Vd0 từ (14.3b) ILI từ (14.5b) có được: (3ELN Id )cosϕ = ( ELNId)cosα π π Suy ra: cosϕ = cosα (14.6) ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 565 Bộ biến đổi hoạt động thiết bò biến đổi dòng xoay chiều chiều (hay ngược lại) cho tỷ số dòng điện không đổi tỷ số điện áp thay đổi tùy theo góc kích (xem (14.3), (14.4) (14.5)) Hình 14.9: Sự thay đổi góc lệch pha điện áp dòng điện theo góc kích trễ α Hình 14.10: Dạng sóng dòng điện dây ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 577 phạm vi điều khiển Đặc tính thực tế (Hình10.20) Bộ chỉnh lưu trì dòng điện không đổi cách thay đổi góc kích α Tuy α không nhỏ trò số cực tiểu αmin Tại αmin, điện áp tăng thêm chỉnh lưu hoạt động chế độ góc kích không đổi (CIA) Do đặc tính chỉnh lưu gồm hai đoạn (AB FA) Đoạn FA ứng với góc kích tối thiểu biểu diễn cho chế độ CIA, đoạn AB biểu diễn cho chế độ CC Thực tế đặc tuyến dòng điện không đổi CC không hoàn toàn thẳng đứng mà phụ thuộc vào đặc tính điều chỉnh dòng điện Bộ điều khiển tỷ lệ có độ dốc âm cao độ lợi hữu hạn điều chỉnh dòng điện Đối với điều khiển vừa tỷ lệ tích phân, đặc tính CC gần thẳng đứng Đặc tính đầy đủ chỉnh lưu điện áp bình thường biểu diễn FAB Ở điện áp sụt giảm, đặc tính trở thành F’A’B Hình 14.20: Đặc tính điều khiển xác lập thực tế biến đổi Đặc tính CEA nghòch lưu cắt đặc tính CC chỉnh lưu điểm E chế độ điện áp bình thường Tuy đặc tính CEA không cắt đặc tính chỉnh lưu điện áp giảm thấp biểu diễn F’A’B Do đó, có sụt áp lớn điện áp chỉnh lưu dòng điện điện áp giảm không thời gian ngắn phụ thuộc vào kháng điện chiều hệ thống xem bò rã lưới Để tránh tượng trên, mạch nghòch lưu trang bò điều khiển dòng điện, chỉnh đònh trò số thấp dòng chỉnh đònh chỉnh lưu Đặc tuyến đầy đủ nghòch lưu biểu diễn DGH bao gồm hai đoạn: chế độ CEA chế độ dòng điện không đổi CC Hiệu số “lệnh dòng điện” chỉnh lưu “lệnh dòng điện” nghòch lưu gọi “vùng biên” dòng điện Im Thường Im chỉnh đònh từ 10 đến 15% dòng đònh mức nhằm đảm bảo hai đặc tính dòng điện không đổi (CC) không trùng hay cắt sai số phép đo hay nguyên nhân khác Trong vận hành bình thường (biểu diễn giao điểm E), chỉnh lưu điều khiển dòng điện nghòch lưu điều khiển điện áp chiều Với điện áp chỉnh lưu bò sụt giảm (do cố gần đó), tình trạng vận hành biểu diễn điểm E’ Khi đó, nghòch lưu điều khiển dòng điện chỉnh lưu hình thành điện áp Trong 578 CHƯƠNG 10 kiểu vận hành vai trò chỉnh lưu nghòch lưu việc điều khiển điện áp dòng điện bò đảo ngược gọi đổi kiểu hoạt động Kết hợp đặc tính chỉnh lưu nghòch lưu Trong hầu hết hệ thống HVDC, biến đổi yêu cầu hoạt động hai chế độ chỉnh lưu nghòch lưu Như biến đổi có đường đặc tính kết hợp H.14.21: Hình 14.21: Vận hành với biến đổi có kết hợp đặc tính chỉnh lưu nghòch lưu Đường đặc tính biến đổi gồm ba đoạn: đoạn góc kích không đổi (CIA), đoạn dòng điện không đổi (CC) đoạn góc tắt không đổi (CEA) Công suất truyền tải từ biến đổi đến biến đổi ứng với đường đặc tính vẽ liền nét, tình trạng hoạt động biểu diễn điểm E1 Công suất truyền tải theo chiều ngược lại ứng với đường đặc tính vẽ đứt nét Điều đạt cách đảo ngược vùng biên dòng điện Khi “lệnh dòng điện biến đổi chỉnh đònh lớn “lệnh dòng điện” biến đổi Tình trạng hoạt động biểu diễn điểm E2 Dòng điện Id trước Vd có cực tính bò đảo ngược Tóm tắt nguyên tắc điều khiển Hệ thống HVDC điều khiển theo dòng điện không đổi hai lý quan trọng sau: - Giới hạn dòng điện giảm thiểu thiệt hai cố - Tránh cho hệ thống ngừng hoạt động dao động điện áp phía xoay chiều Do điều khiển dòng điện không đổi tác động nhanh mà hệ thống HVDC hoạt động ổn đònh Tóm tắt nét hệ thống điều khiển sau: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 579 a) Chỉnh lưu cung cấp điều khiển dòng điện điều khiển góc α giới hạn Chuẩn tối thiểu α khoảng 50 cho có đủ điện áp dương đặt lên van lúc kích dẫn để đảm bảo chuyển mạch thành công Trong kiểu điều khiển dòng điện, điều chỉnh điều khiển góc kích điều khiển điện áp DC nhằm trì dòng điện với “lệnh dòng điện” Trong đó, điều chỉnh đầu phân áp máy biến áp biến đổi nhằm giữ góc α khoảng từ 100 đến 200 Một thời gian trễ chỉnh đònh để tránh thay đổi không cần thiết đầu phân áp vượt độ góc α b) Nghòch lưu cung cấp điều khiển góc tắt không đổi (CEA) điều khiển dòng điện Trong kiểu điều khiển CEA, góc γ điều chỉnh trò số khoảng 150 Trò số tượng trưng cho phối hợp mức tiêu thụ công suất kháng chấp nhận thất bại chuyển mạch xảy Điều khiển đầu phân áp dùng để giữ góc γ phạm vi mong muốn từ 150 đến 200 c) Trong điều khiển bình thường, chỉnh lưu cách điều khiển dòng điện CC nghòch lưu cách điều khiển CEA Nếu có sụt giảm điện áp xoay chiều đầu chỉnh lưu góc kích chỉnh lưu giảm xuống đến giới hạn αmin hoạt động theo cách điều khiển αmin CIA nghòch lưu hoạt động theo điều khiển dòng điện CC 14.8 NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY DC Ngắn mạch đường dây DC thường ngắn mạch cực với đất Ngắn mạch cực xảy Theo nghiên cứu sét đánh không gây ngắn mạch hai cực Ngắn mạch cực chạm đất khóa dòng công suất cực cực lại không bò ảnh hưởng Như nói đây, ảnh hưởng ngắn mạch đường dây chiều lên hệ thống điện xoay chiều không nặng nề ngắn mạch lưới xoay chiều Ngắn mạch làm cho dòng điện chỉnh lưu tăng lên (vì chỉnh lưu cung cấp cho tổng trở ngắn mạch thấp cung cấp cho sức phản điện cao bên nghòch lưu) dòng điện phía nghòch lưu giảm xuống Bộ điều khiển chỉnh lưu tác động nhanh làm giảm điện áp chiều đưa dòng điện trò số chỉnh đònh ban đầu (Ior d) Ở nghòch lưu, dòng điện trở nên nhỏ trò số chỉnh đònh chuẩn (Ior d – Im) Như kiểu hoạt động nghòch lưu chuyển từ điều khiển CEA điều khiển CC Điều làm cho điện áp giảm không đổi dấu đường H.14.22 hoạt động chỉnh lưu Điện áp chỉnh lưu nghòch lưu sụt áp RI đường dây từ biến đổi đến điểm ngắn mạch Dòng điện chỉnh lưu Ior d dòng điện nghòch lưu Ior d – Im Dòng điện điểm ngắn mạch với biên dòng điện Im khoảng 15% dòng điện đònh mức (H.14.22) Điều khiển biến đổi tác động theo chuẩn bình thường nói có đặc điểm có khả giới hạn dòng ngắn mạch đến giá trò Im không dập tắt hồ quang Do điều khiển bổ sung thêm để giảm dòng điện điện áp phục hồi chỗ ngắn mạch trò số không 580 CHƯƠNG 10 Sự cố phát từ sụt giảm điện áp chỉnh lưu từ việc giảm dòng điện phía nghòch lưu Cả độ lớn tốc độ thay đổi điện áp dùng để phát cố Sự cố hệ thống xoay chiều bên kết nối DC không tạo sụt giảm điện áp nhanh Để loại trừ cố, nghòch lưu giữ chế độ nghòch lưu chỉnh lưu chuyển sang làm việc nghòch lưu Để hình thành điện áp theo cực tính ứng với chế độ làm việc đề nghò góc β giữ giới hạn tối đa khoảng 800 (cho phép điện áp nghòch lưu giảm thấp không đổi ngược dấu) góc trễ α chỉnh lưu dòch chuyển lên 900 đến khoảng 1400 Kết có trắc đồ điện áp đường Dòng điện cực có khuynh hướng đổi chiều theo mô tả trắc đồ Nhưng dòng qua chỉnh lưu đảo ngược tính chất dòng điện theo chiều qua van nên bắt buộc dòng điện phải giảm nhanh chóng giảm số không (khoảng 10 ms) Quá trình loại trừ cố gọi trình “trễ cưỡng “ tác động nhanh Trong vận hành bình thường Với ngắn mạch đường DC điều khiển theo chuẩn bình thường Hình 14.22: Trắc đồ điện áp đường dây DC Với bảo vệ tác động nhanh 14.9 MÔ HÌNH HỆ THỐNG HVDC Trong mục khảo sát mô hình hóa hệ thống HVDC phân bố công suất khảo sát ổn đònh Biểu diễn hệ thống HVDC đòi hỏi xem xét sau: - Mô hình biến đổi - Mô hình đường dây truyền tải DC mạng điện - Giao tiếp hệ thống DC AC - Mô hình hệ thống điều khiển DC Biểu diễn biến đổi dựa vào giả thiết sau: a) Dòng điện chiều không gợn sóng b) Hệ thống AC phía chỉnh lưu nghòch lưu hoàn toàn hình sin, tần số không đổi, nguồn điện áp cân đặt sau tổng trở tương đương cân pha Điều giả thiết họa tần dòng điện điện áp gây hệ thống chuyển mạch không lan truyền vào hệ thống xoay chiều có mạch lọc lý tưởng c) Máy biến áp biến đổi không bảo hòa Biểu diễn cho lời giải phân bố công suất Từ phân tích trên, phương trình biến đổi tóm tắt sau: Vd0 = B.T.E AC π ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN hay: Vd = Vd0cosα – X c Id B π Vd = Vd0cos γ – X c Id B π 581 (14.36) ϕ = arccos(Vd/Vd0) P = VdId = PAC Q = P.tgϕ đó: EAC: điện áp dây hiệu dụng cao áp T: tỷ số biến áp B: số cầu mắc nối tiếp P: công suất tác dụng Q: công suất phản kháng Xc = ωLc: điện kháng chuyển mạch cầu/pha Vd, Id: điện áp, dòng điện cực Phương trình xác đònh hệ số công suất gần nhằm đơn giản tính toán cho kết với độ xác chấp nhận Để minh họa, xét đường dây DC có hai đầu ký hiệu r i đại lượng chỉnh lưu nghòch lưu, phương trình đường dây DC có điện trở RL viết: Vdr = Vdi + RLId Giao tiếp AC/DC cao áp (H.14.23): Hình 14.23: Giao tiếp hệ thống AC DC Khảo sát phân bố công suất yêu cầu lời giải phương trình hệ thống DC AC Một phương pháp dùng phép lặp hai hệ phương trình với cao áp máy biến áp biến đổi (phía AC) tạo giao tiếp phương trình AC DC Ở Eacr Eaci xem liệu đầu vào phép giải phương trình hệ thống DC có từ lời giải hệ thống xoay chiều bước trước Các biến Pr, Qr, Pi, Qi coi lời giải phương trình hệ thống DC Chúng 582 CHƯƠNG 10 dùng làm liệu đầu vào lần lặp để giải phương trình hệ thống AC Các biến độc lập phụ thuộc phép giải phương trình DC phụ thuộc vào cách điều khiển chỉnh lưu nghòch lưu Có hai cách vận hành: - Cách 1: Chỉnh lưu điều khiển CC, nghòch lưu điều khiển CEA - Cách 2: Chỉnh lưu điều khiển CIA, nghòch lưu điều khiển CC Ngoài cách vận hành theo đặc tính có bổ hay dùng khảo sát ổn đònh, đề cập hai cách vận hành chủ yếu nói Cách 1: Chỉnh lưu CC, nghòch lưu CEA (H.14.24) Trong cách này: - Góc kích nghòch lưu điều chỉnh để có góc γ = γmin - Góc kích chỉnh lưu điều chỉnh Id = Ior d (lệnh dòng điện) - Đầu phân áp máy biến áp phía chỉnh lưu điều chỉnh để có góc α khoảng mong muốn - Đầu phân áp máy biến áp phía nghòch lưu điều chỉnh để có điện áp mong muốn Hình 14.24: Điều khiển theo cách Từ phương trình (14.36) với Id = Iord, viết phương trình nghòch lưu sau: Vd0i = Bi Ti E AC i π Vdi = Vdoi.cosγmin – X ci Bi Iord π (14.37) ϕi = arccos(Vdi/Vdoi) Pi = VdiIor d Qi = Pi.tgϕi Vì γmin Iord biết EACi có từ lời giải xoay chiều trước nên tính Vdi, Pi, Qi Đầu phân áp điều chỉnh Vdi khoảng mong muốn Các phương trình chỉnh lưu: Vdr = Vdi + RLIord Vdor = EAC r Br Tr π (14.38) 583 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ÑIEÄN V X cr Iord dr + Vd0r 2E AC r Tr α = arccos Trong phương trình trên, điện áp EACr biết từ lời giải xoay chiều trước đó, tỷ số biến áp Tr điều chỉnh để có α khoảng mong muốn ϕr = arccos (Vdr/Vdor) Pr = Vdr.Ior d Qr = Prtgϕr Do đó, Pi, Pr, Qi, Qr số liệu đầu hệ thống DC dùng làm số liệu đầu vào để tìm lời giải hệ thống AC bước lặp Cách 2: Chỉnh lưu CIA, nghòch lưu CC (H.14.25.) Hình 14.25: Điều khiển theo cách Trong cách có điều kiện sau: - Góc kích chỉnh lưu α = αmin - Góc kích nghòch lưu điều chỉnh để có Id = Iord – Im - Đầu phân áp máy biến áp chỉnh lưu điều chỉnh để có điện áp DC lớn - Đầu phân áp máy biến áp nghòch lưu điều chỉnh cho góc γ = γmin tiêu thụ công suất kháng Các phương trình phía chỉnh löu: Vd0r = Br Tr E AC r π Vdr = Vd0rcosαmin – Xcr(Ior d – Im)Br π ϕr = arccos(Vdr/Vd0r) Pr = Vdr(Ior d – Im) Qr = Prtgϕr Trong biểu thức trên, EACr biết từ lời giải xoay chiều trước Id giữ trò số Ior d – Im nghòch lưu Tỷ số biến áp điều chỉnh để có Vdr lớn Với EACi biết từ lời giải xoay chiều trước đó, phương trình nghòch lưu giải sau: 584 CHƯƠNG 10 Vdoi = E AC i Bi Ti π Vdi = Vdr – RLId = Vdr – RL(Ior d – Im) V X (I − I ) di + ci ord m 2EAC i Ti Vd0i γ = arccos ϕi = arccos(Vdi /Vd0i) Pi = Vd.Id = Vdi (Ior d – Im) Qi = Pi.tgϕi Tyû số biến áp Ti điều chỉnh để đảm bảo góc γ > γmin có mức tiêu thụ công suất kháng thấp Pi, Pr, Qi, Qr số liệu đầu hệ thống DC dùng làm số liệu đầu vào để tìm lời giải hệ thống AC bước lặp Ví dụï 14.2 Một đường dây DC lưỡng cực công suất 1000 MW, ± 250 kV, điện trở đường dây 10 Ω/dây Mạch đổi điện cầu 12 xung với Rc = X c =12 Ω (6 Ω cho cầu chỉnh lưu xung) π Vận hành đường dây lưỡng cực (H.14.26) phân tích cách xem đường dây đơn cực +500 kV Góc kích trễ tối thiểu chỉnh lưu αmin = 50 Bỏ qua tổn hao sụt áp thuận van Đường dây DC vận hành với mạch chỉnh lưu điều khiển CC với α0 = 18,1670 nghòch lưu điều khiển CEA với γ0 = 18,1670 Biên dòng điện Im điều chỉnh 15% dòng đònh mức tỷ số biến áp máy biến áp biến đổi 0,50 Ở đầu nghòch lưu, công suất chiều 1000 MW điện áp chiều 500 kV (tương đương với đường dây đơn cực) Trong ví dụ qui ước gọi cao áp máy biến áp phía nối với điện xoay chiều a) Với điều kiện vận hành nói trên, tính: i) Hệ số công suất công suất kháng phía cao áp nghòch lưu ii) Góc chồng chập chuyển mạch µ nghòch lưu iii) Trò số hiệu dụng điện áp đường dây xoay chiều, thành phần dòng điện đường dây công suất phản kháng cao áp chỉnh lưu b) Nếu sụt áp cao áp phía chỉnh lưu 20%, tính: i) Điện áp chiều đầu chỉnh lưu nghòch lưu ii) Góc α phía chỉnh lưu, góc γ µ phía nghòch lưu iii) Công suất tác dụng phản kháng cao áp chỉnh lưu nghòch lưu Giả thiết đầu phân áp máy biến áp không thay đổi điện áp xoay chiều phía nghòch lưu giữ không đổi c) Nếu sụt áp cao áp xoay chiều phía nghòch lưu 15% điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu giữ trò số ban đầu, xác đònh sau điều chỉnh đầu phân áp: i) Điện áp DC đầu chỉnh lưu nghòch lưu ii) Góc α phía chỉnh lưu góc γ phía nghòch lưu iii) Công suất tác dụng phản kháng đầu chỉnh lưu nghòch lưu ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 585 Tác dụng điều chỉnh đầu phân áp phía chỉnh lưu nhằm giữ cho góc α khoảng từ 150 đến 200 điều chỉnh đầu phân áp phía nghòch lưu nhằm giữ cho điện áp DC phía nghòch lưu khoảng từ 500 đến 510 kV Giả thiết vò trí cao thấp đầu phân áp ứng với 1,2 0,8 đvtđ nấc phân áp thay đổi 0,01 đvtđ Hình 14.26: Sơ đồ hệ thống HVDC Ví dụï 14.2 Giải Mạch tương đương hệ thống trình bày H.14.27 a) Điều kiện vận hành ban đầu α0 = γ0 = 18,1670 PI = 1000 MW Tr = Ti = 0,50 Vdi = 500 kV Dòng điện chiều: Id = Pd 1000 = = kA Vd 500 Điện áp không tải phía nghòch lưu (theo (14.16)): Vd0i = Vdi + Bi R ci Id 500 + ⋅ ⋅ = = 576, 75 kV cos γ cos 18, 1670 Hình 14.27: Mạch tương đương i) Hệ số công suất cao áp nghòch lưu: 586 CHƯƠNG 10 cosϕi = Vdi 500 = = 0, 867 suy ϕi = 29,896 Vd0i 576, 75 Công suất kháng cao áp nghòch lưu: Qi = Pitgϕi = 1000 tg29,8960 = 574,94 MVAr ii) Vì Vdi = Vd0i (cosγ0 + cosβ )/2 (theo (14.14)): cosβ = Vdi 500 − cos γ = − cos 18, 1670 = 0, 7837 Vd0i 576, 75 suy β = 38,3990 Do góc chuyển mạch nghòch lưu (theo (14.13)): µi = β i – γ0 = 38,999 – 18,167 = 20,2320 iii) Ở mạch chỉnh lưu : Vdr = Vdi + RLId = 500 + 20.2 = 540 kV vaø theo (14.30): Vdr + Br R cr Id 500 + 4.6.2 = = 618, 85 kV cos α0 cos 18, 1670 Vd0 r = Trò số hiệu dụng điện áp xoay chiều cao áp (theo (14.29)): EAcr = Vd0r 618, 85 = = 229, 85 kV 1, 3505.Br Tr 1, 3505.4.0, Tổng dòng điện dây hiệu dụng tần số qua máy biến áp (theo (14.32)): ILIr = Br Tr Id = 0,7797 0.5 = 3,119 kA π Công suất chiều đầu chỉnh lưu: Pr = VdrId = 540 = 1080 MW Hệ số công suất cao áp chỉnh lưu: cosϕr = Vdr 540 = = 0, 8726 suy ϕr = 29,24 Vd0r 618, 85 Công suất phản kháng cao áp chỉnh lưu: Qr = Pr tgϕr = 1080tg29,240 = 604,57 MVAr b) Sụt áp cao áp phía chỉnh lưu Với đầu phân áp máy biến áp không thay đổi, Vd0 tỷ lệ với EAC Do sụt áp cao áp HT chỉnh lưu 20% thì: Vd0r = 0,80 618,85 = 495,08 kV Giả thiết đường dây DC vận hành theo cách 1: chỉnh lưu điều khiển CC với Id = Ior d = kA nghòch lưu điều khiển theo CEA với Vdi = 500 kV Điện áp chiều tương ứng đầu chỉnh lưu: Vdr = Vdi + RLId = 500 + 20 = 540 kV Do ñoù theo (14.36): cosα = Vdr + Br R cr Id 540 + 4.6.2 = >1 Vd0r 495, 08 Do cách không thỏa mãn Điều khiển chuyển sang cách 2: chỉnh lưu điều khiển theo CIA với α = αmin = 50 nghòch lưu điều khiển theo CC với: 587 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ÑIEÄN Id = Ior d – Im = 2– 0,15 = 1,7 kA i) Điện áp DC chỉnh lưu nghòch lưu theo (14.36): Vdr = Vdorcosαmin – BrRcrId = 495,08cos50 – 1,7 = 452,39 kV Vdi = Vdr – RLId = 452,39 – 20 1,7 = 418,39 kV ii) Vì điện áp AC nghòch lưu không thay đổi, Vd0i = 576,75 kV Với Id = 1,7 kA, theo (14.36): cosγ = Vdi + BR ci Id 418, 39 + 4.6.1, = = 0, 796 Vd0 576, 75 suy γ = 37,230 Bieát rằng: Do đó: Vdi = Vd0i cos γ + cos β (theo (14.14)) cosβ = 2Vdi 2.18, 39 − cos γ = − 0, 796 = 0, 655 Vd0i 576, 75 suy β = 49,100 Góc chuyển mạch nghòch lưu: µi = β – γ = 49,10 – 37,23 = 11,870 iii) Công suất chiều nghòch löu: Pi = Vdi Id = 418,39 1,7 = 711,26 MW Hệ số công suất cao áp phía nghòch lưu: cosϕi = Vdi 418, 39 = = 0, 725 suy ϕi = 43,49 Vd0i 576, 75 Công suất kháng cao áp nghòch löu: Qi = Pi tgϕi = 711,26 tg43,490 = 674,85 MVAr Công suất chiều chỉnh lưu Pr = Vdr Id = 452,39 1,7 = 769,06 MW Hệ số công suất cao áp phía chỉnh lưu: cosϕr = Vdr 452, 39 = = 0, 914 suy ra: ϕr = 23,97 Vd0r 495, 08 Công suất kháng cao áp phía chỉnh lưu: QR = Pr tgϕr = 769,06.tg23,970 = 341,87 MVAr c) Sụt áp cao áp phía nghòch lưu Khi sụt áp phía xoay chiều nghòch lưu 15% điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu giữ bình thường, chọn vận hành theo cách Như chỉnh lưu điều khiển CC với: Id = Ior d = kA nghòch lưu điều khiển CEA với γ = 18,1670 Do có sụt áp điện áp xoay chiều, điện áp DC nghòch lưu sụt giảm Góc α chỉnh lưu tăng lên làm giảm điện áp DC phía chỉnh lưu cho Id giữ không đổi Đầu phân áp phía chỉnh lưu thay đổi để giữ α khoảng từ 150 đến 200 đầu phân áp phía nghòch lưu thay đổi để giữ cho Vd khoảng từ 500 đến 510 kV Điện áp không tải lý tưởng tỷ lệ thuận với điện áp xoay chiều tỷ số biến áp Trong a) 588 CHƯƠNG 10 tính điện áp không tải lý tưởng chỉnh lưu nghòch lưu điện áp xoay chiều bình thường đầu phân áp vò trí đònh mức (tỷ số biến áp 0,5) Vd0r = 618,85 kV vaø Vd0i = 576,75 kV Với điện áp điện áp xoay chiều bình thường a) thay đổi đầu phân áp điện áp không tải lý tưởng phía chỉnh lưu cho bởi: Vd0r = 618,75 tr’ kV với tr’ vò trí đầu phân áp đvtđ (thay đổi từ 0,8 đến 1,2) Tương tự, nghòch lưu với điện áp xoay chiều giảm 15% Vd0i = 576,75 0,85 ti’ = 490,24.t’i Như vậy, điện áp DC phía nghòch lưu: Vdi = Vd0i cosγ – BiRciId = 490,24ti’cos18,1670 – = 465,72.ti’– 48 kV (td.1) Điện áp chiều phía chỉnh lưu yêu cầu để giữ Id mức kA Vdr = Vdi + RLId = Vdi + 20 = Vdi + 40 kV (td.2) Ngoaøi tính theo phía chỉnh lưu: Vdr = Vd0r cosα – BrRcrId = 618,85tr’ cosα – 48kV (td.3) Suy ra: cosα = Vdi + 88 (td.4) 618, 85.t'r Bảng số sau trình bày biến thiên Vdi α ti’ tr’ thay đổi từ trò số ban đầu chúng để thỏa mãn yêu cầu điều khiển (Dùng pt (td.1) đến (td.4)) tI’ tr ’ Vdi (kV) α (độ) 1,0 1,0 417,7 35,2 1,01 0,99 422,4 33,6 … … … … 1,07 0,93 450,3 20,7 1,08 0,93 455,0 19,4 … … … … 1,10 0,93 464,3 16,3 1,11 0,93 468,9 14,6 1,12 0.94 473,6 15,1 1,13 0.95 478,3 15,6 … … … … 1,17 0.98 496,9 15,3 1,18 0.99 501,5 15,8 Ghi chú: Vdi dùng phương trình (td.1) α dùng phương trình (td.4) ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 589 Từ bảng số nhận xét đầu phân áp phía nghòch lưu tăng ti’ = 1,18 tương ứng ứng với Vdi = 501,55 kV Vò trí đầu phân áp phía chỉnh lưu tr’ thỏa mãn yêu cầu điều khiển 0,99 tương ứng góc α = 15,8 điện áp chiều phía chỉnh lưu suy từ phương trình (td.3): Vdr = 615,85 0,99 cos15,80 – 48 = 541,51 kV Công suất đầu chỉnh löu ; Pr = Vdr Id = 541,51 = 1083,02 MW Hệ số công suất cao áp phía chỉnh lưu: cosϕr = Vdr 541, 51 = = 0, 884 Vd0r 618, 55.0, 99 Công suất kháng: Qr = Pr tgϕr = 1083,02.tgϕr = 573,2 MW Ở đầu nghòch lưu: Pi = Vdi Id = 501,55 = 1003,1 MW cosϕi = Vdi 501, 55 = = 0, 867 Vd0i 490, 24.1, 18 Qi = Pi tgϕi = 1003,1 tgϕi = 576,7 MVAr 14.10 SO SÁNH VỀ KINH TẾ CỦA HAI ĐƯỜNG AC VÀ DC Xét hai đường dây xoay chiều chiều có số dây dẫn sứ cách điện Hãy so sánh công suất tải dây hai trường hợp Nếu hai có giới hạn phát nóng, dòng điện chiều với dòng hiệu dụng xoay chiều Giả thiết sứ cách điện chòu điện áp đỉnh so với đất Như điện áp chiều lần trò số hiệu dụng điện áp xoay chiều Công suất DC dây: Pdc = Vd Id Công suất AC dây pha: Pac = VacIaccosϕ Id Iac dòng điện dây; Vdc Vac điện áp dây đất; cosϕ: hệ số công suất Pdc Vdc Idc = = Pac Vac Iac cos ϕ cos ϕ Giả sử cosϕ = 0,945 ⇒ Pdc = 1, Pac Bây so sánh đường dây ba pha ba dây AC với đường dây DC lưỡng cực hai dây Khả tải công suất đường là: P’dc = 2Pdc vaø P’ac = Pac Suy ra: ' Pdc ' Pac = 1,5 = 590 CHƯƠNG 10 Như hai đường DC AC có khả tải công suất Tuy vậy, đường dây DC đơn giản rẻ tiền có hai dây thay ba dây dẫn Hơn nữa, đường dây không DC tốn 2/3 số sứ cách điện so với đường AC kết cấu trụ đơn giản, rẻ tiền hơn, hẹp Đường choán hành lang Cả hai đường dây có tổn thất công suất dây phần trăm tổn thất đường DC 2/3 đường AC Nếu dùng cáp ngầm thay dây không độ bền cách điện (tính điện áp làm việc cho phép đơn vò bề dày cách điện) cao đường DC, nữa, hệ số công suất đường DC đơn vò hệ số công suất đường AC thấp trò số cosϕ giả thiết Các thuận lợi nghiêng phía đường DC cho phép tăng tỷ số Pdc/Pac cao Vì giới hạn truyền công suất đường dây AC không thường qui đònh yếu tố khác giới hạn phát nóng, tỷ số công suất dây tăng đến lần Tuy vậy, chi phí cho trạm biến đổi hai đầu đường DC cao so với chi phí trạm biến áp đường dây AC Nếu vẽ đường biểu diễn chi phí theo khoảng cách truyền tải (H.14.28), độ dốc đồ thò cho biết chi phí đơn vò chiều dài thiết bò Giao điểm P gọi điểm tới hạn cho thấy khoảng cách truyền tải lớn Op dùng điện chiều Hiện có khuynh hướng giảm chi phí thiết bò trạm xoay chiều, với phát triển công nghệ biến đổi khoảng cách tới hạn giảm xuống theo phát triển thiết bò DC Hình 14.28: So sánh chi phí đường dây DC AC Ngày nay, khoảng cách tới hạn truyền tải DC khoảng 700 km đường dây không Tuy vậy, khoảng cách tới hạn thay đổi tùy theo dự án kiểm chứng Sự chênh lệch chi phí xây dựng đường cáp ngầm AC đường DC biển hay đất cao gấp nhiều lần so với đường dây không Điều cho thấy khoảng cách tới hạn tải điện cáp ngầm nhỏ nhiều khoảng từ 30 đến 50 km 14.11 CÁC DỰ KIẾN TRONG TƯƠNG LAI Nhiều công trình nghiên cứu phát triển tiến hành nhằm có hiểu biết tốt vận hành đường dây DC Mục tiêu đặt có công nghệ hiệu kinh tế việc chế tạo van thyristor hay linh kiện điện tử công suất đại thiết ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 591 bò có liên quan nhằm minh chứng cho việc sử dụng phương án cấu hình hệ thống HVDC Các hệ thống điện tương lai bao gồm truyền tải hỗn hợp hai hệ thống AC DC Các điều khiển tương lai đặt sở vi xử lý bổ sung hay nâng cấp mà không cần phải thay đổi kết cấu phần cứng không gây điện toàn hệ thống Trong điều khiển hoạt động điều khiển thứ hai tình trạng dự trữ “nóng” để dùng đến trường hợp khẩn cấp Trong tương lai gần, hệ thống sợi quang học dùng để tạo tín hiệu kích dẫn kích dẫn trực tiếp thyristor ánh sáng dùng biến đổi HVDC Mặc dầu sơ đồ HVDC vận hành tốt mà không cần đến máy cắt điện chiều, rõ ràng phát triển tương lai dần đến cấu hình hệ thống HVDC tính linh hoạt vận hành đạt với việc sử dụng máy cắt DC Việc dòng điện không qua trò số không tồn vấn đề khó khăn việc cắt dòng điện chiều Điều rõ ràng truyền tải HVDC cho thấy tính hiệu tin cậy phương án hiệu chi phí so với tải điện xoay chiều số ứng dụng Hiện có nhiều nỗ lực nghiên cứu phát triển công nghệ bán dẫn, hy vọng biến đổi HVDC hệ thống tải điện chiều liên kết nhiều đầu (MTDC) đóng vai trò lớn kyû 21 ... động theo cách điều khiển αmin CIA nghòch lưu hoạt động theo điều khiển dòng điện CC 14.8 NGẮN MẠCH TRÊN ĐƯỜNG DÂY DC Ngắn mạch đường dây DC thường ngắn mạch cực với đất Ngắn mạch cực xảy Theo... hành theo cách 1: chỉnh lưu điều khiển CC với Id = Ior d = kA nghòch lưu điều khiển theo CEA với Vdi = 500 kV Điện áp chiều tương ứng đầu chỉnh lưu: Vdr = Vdi + RLId = 500 + 20 = 540 kV Do theo... nghóa theo vượt trước so với thời điểm điện áp chuyển mạch không (eab = van 3) giảm (xem H.14.12b): β=π–α γ=π–δ (14.13a) µ=δ–α=β–γ Vì cosα = –cosβ cosδ = – cosγ, phương trình (14.11) viết theo γ