Ứng dụng thiết bị statcom để nâng cao ổn định hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHÙNG VĂN THÁI ỨNG DỤNG THIẾT BỊ STATCOM ĐỂ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Kỹ Thuật Điện NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS TS LÃ VĂN ÚT Hà Nội – Năm 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan thuyết minh tơi thực Các số liệu có thuyết minh kết tính tốn tìm hiểu thông qua tài liệu tham khảo MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA .1 LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 10 III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10 IV BỐ CỤC LUẬN VĂN .10 CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN, HÌNH THÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN LIÊN KẾT VÀ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ FACTS 11 1.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ SỰ HÌNH THÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN LIÊN KẾT 11 1.1.1 Xu hướng phát triển hệ thống điện 11 1.1.2 Sự hình thành hệ thống điện liên kết 11 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN XOAY CHIỀU LINH HOẠT FACTS 13 1.2.1 Cơ hội phát triển công nghệ FACTS 13 1.2.2 Điều khiển thơng số đường dây truyền tải điện xoay chiều 17 1.2 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ FACTS ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 22 1.2.1 Các nguyên lý điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển FACTS 22 1.3.2 Giới thiệu thiết bị FACTS hệ thống điện 24 1.3.3 Các lợi ích ứng dụng thiết bị điều khiển FACTS: 37 1.4 KẾT LUẬN .42 CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA STATCOM 44 2.1 CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CƠ BẢN CẤU TẠO NÊN STATCOM 44 2.1.1 Đi-ốt .44 2.1.2 GTO ( Gate – Turn – Off thyristor) – Thyristor có cổng điều khiển khóa 45 2.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒN ÁP 48 2.2.1 Khái niệm biến đổi nguồn áp (Voltage-Sourced-Converter: VSC) 48 2.2.2 Bộ biến đổi nguồn áp pha sơ đồ cầu 50 2.2.3 Bộ biến đổi nguồn áp ba pha sơ đồ cầu .54 2.3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA STATCOM TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 55 2.3.1 Lịch sử đời phát triển STATCOM 55 2.3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động STATCOM .55 2.3.3 Hiệu STATCOM hệ thống điện .60 CHƯƠNG 3: KHAI THÁC PHẦN MỀM CONUS TÍNH TỐN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN 66 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM CONUS 66 3.1.1 Giới thiệu giao diện .66 3.1.2 Chức chương trình CONUS .76 3.1.3 Các tiêu đánh giá mức độ ổn định HTĐ phức tạp 79 3.2 MƠ HÌNH NGUỒN TRONG TÍNH TỐN CĐXL .81 3.2.1 Mơ hình máy phát điện đồng nhà máy điện 81 3.2.2 Mơ hình TĐT .82 3.2.3 Mơ hình TĐK .82 3.2.4 Mơ hình máy phát điện đồng tính tốn phân tích hệ thống điện 82 3.3 MƠ HÌNH STATCOM TRONG TÍNH TỐN HTĐ 83 3.3.1 STATCOM làm việc chế độ điều khiển siêu tĩnh .83 3.3.2 STATCOM làm việc chế độ điều khiển tĩnh 84 3.4 ỨNG DỤNG STATCOM TÍNH TỐN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HTĐ VIỆT NAM NĂM 2015 .85 3.4.1 Hiện trạng lưới điện truyền tải 500kV Việt Nam .85 3.4.2 Các giả thiết tính tốn phân tích ổn định HTĐ Việt Nam năm 2015 87 3.4.3 Kết tính tốn phần mềm CONUS .87 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 95 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt HTĐ STATCOM SVC Static Var Compensator TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor UPFC Unified Power Flow Controller TCPAR FACTS Ý Nghĩa Chú thích Hệ thống điện Static sychronous Compensator Bộ bù đồng tĩnh Bộ bù tĩnh Thyristor Controlled Phase Angle Flexible Alternating Current Transmission Systems NMĐ Nhà máy điện VSC Voltage Source Converter 10 DC Direct current 11 AC Alternate Current 12 CĐXL Chế độ xác lập Hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt Bộ biến đổi nguồn áp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: So sánh hiệu điều khiển số thiết bị FACTS Bảng 1.2: Các ứng dụng trạng thái xác lập FACTS Bảng 1.3: Các ứng dụng trạng thái động FACTS Bảng 3.1: Tổng hợp kết hệ số dự trữ ổn định tĩnh tăng dung lượng STATCOM Phụ lục 1: Danh mục trạm biến áp 500kV xây dựng đến năm 2015 Phụ lục 2: Danh mục đường dây 500kV xây dựng đến năm 2015 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Trào lưu cơng suất hệ thống điện đơn giản Hình 1.2 Điều khiển trào lưu cơng suất đường dây truyền tải Hình 1.3 Bộ điều khiển nối tiếp Hình 1.4 Bộ điều khiển song song Hình 1.5 Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp – nối tiếp Hình 1.6 Bộ điều khiển kết hợp nối tiếp - song song Hình 1.7 Cấu tạo chung SVC Hình 1.8 Cấu tạo STATCOM Hình 1.9 BESS Hình 1.10: TCBR Hình 1.11 SSSC dựa biến đổi nguồn áp SSSC có nguồn dự trữ Hình 1.12 Cấu tạo chung TCSC TSSC Hình 1.13 Cấu tạo chung TCSR TSSR Hình 1.14 Cấu tạo chung UPFC Hình 1.15 Cấu tạo chung TCPST Hình 1.16: TCVL Hình 1.17 TCVR loại dựa đầu phân áp loại dựa đưa thêm điện áp vào đường dây Hình 2.1 Điốt Hình 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động GTO Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý biến đổi nguồn áp Hình 2.4 Bộ biến đổi nguồn áp sơ đồ cầu pha Hình 2.5 Cấu tạo nguyên lý hoạt động VSC pha sơ đồ cầu Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý thay máy bù đồng Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý STATCOM Hình 2.8 Các trường hợp làm việc STATCOM Hình 2.9 Đặc tính U - I STATCOM Hình 2.10 Sơ đồ khối điều khiển STATCOM Hình 2.11: Sơ đồ thay hệ thống điện đơn giản Hình 2.12: Sự thay đổi điện áp nút phụ tải có khơng có STATCOM Hình 2.13: Mối quan hệ thời gian điện áp nút đặt STATCOM xảy điện áp Hình 2.14: Đặc tính cơng suất truyền tải hệ thống có khơng có STATCOM Hình 3.1 Bảng số liệu nút Hình 3.2 Bảng thơng số đường dây Hình 3.3 Bảng thơng số đường dây siêu cao áp Hình 3.4 Bảng số liệu nhánh máy biến áp Hình 3.5 Bảng thơng số máy biến áp Hình 3.6 Bảng nhánh chuẩn Hình 3.7 Bảng đặc tính tĩnh phụ tải Hình 3.8 Bảng làm biến thiên chế độ Hình 3.9 Bảng thơng số kháng, tụ bù, SVC Hình 3.10 Bảng lựa chọn Hình 3.11 Màn hình kết tính tốn hệ số dự trữ ổn định Hình 3.12 Màn hình kết phân tích độ nhậy Hình 3.13 Cấu trúc máy phát (a) mơ hình TĐT (b) TĐK (c) Hình 3.14:Đồ thị véctơ dịng điện điện áp máy phát điện tính tốn Hình 3.15 Đặc tính làm việc sơ đồ tính tốn STATCOM chế độ điều khiển siêu tĩnh Hình 3.16 Đặc tính làm việc sơ đồ tính tốn STATCOM chế độ điều khiển tĩnh Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý trào lưu công suất hệ thống điện Việt Nam năm 2015 chế độ làm việc bình thường cực đại Hình 3.18: Đồ thị mơ biến thiên điện áp số nút theo hệ số tải chưa lắp đặt STATCOM Hình 3.19: Đồ thị mơ biến thiên điện áp số nút theo hệ số tải có STATCOM (±100MVAr) nút 220kV Hiệp Hịa Hình 3.20: Đồ thị mơ biến thiên điện áp số nút theo hệ số tải có STATCOM (±200MVAr) nút 220kV Hiệp Hịa Hình 3.21: Đồ thị mơ tả mối quan hệ dung lượng STATCOM với Kôđ MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Xu hướng phát triển hệ thống điện đại ngày lớn mạnh quy mơ diện tích lãnh thổ để đáp ứng nhu cầu gia tăng phụ tải Nền kinh tế phát triển mạnh mẽ thúc đẩy hệ thống điện phải bước đại hóa từ khâu: Phát điện – truyền tải – phân phối đến hộ tiêu thụ Chính lí mà việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ vào khâu hệ thống điện làm giảm chi phí nâng cao độ tin cậy cung cấp điện thúc đẩy nhà nghiên cứu, kĩ sư điện toàn giới phát minh, ứng dụng rộng rãi công nghệ tiên tiến Một công nghệ FACTS (Flexible Alternate Curent Transmission System): Cơng nghệ truyền tải điện xoay chiều linh hoạt Trong trình tồn cầu hóa hội nhập quốc tế, kinh tế nước ta đà phát triển mạnh mẽ, ứng dụng hiệu khoa học công nghệ Hệ thống điện Việt Nam hình thành phát triển ngày lớn mạnh quy mô chất lượng Sự xuất đường dây 500 kV mạch mạch đảm bảo liên kết miền, nâng cao dự trữ cho hệ thống Tuy nhiên gia tăng nhanh chóng phụ tải xảy vào cao điểm phải sa thải lượng phụ tải lớn ảnh hưởng khơng nhỏ đến tình hình phát triển kinh tế đời sống nhân dân Việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ đại sử dụng thiết bị FACTS hay truyền tải điện chiều vấn đề đặt Với gia tăng phụ tải lớn nguồn cung cấp huy động nguồn cao điểm gặp nhiều khó khăn Một hướng nghiên cứu áp dụng công nghệ vào hệ thống điện Việt Nam giai đoạn tới nhằm cải thiện phần chất lượng điện hệ thống điện 500 kV đề tài nghiên cứu cần thiết Từ lý cho thấy việc nghiên cứu, ứng dụng thiết bị FACTS vào hệ thống điện 500 kV đề tài cấp bách thực tiễn hệ thống điện Việt Nam thiếu nguồn điện trầm trọng Một thiết bị FACTS quan trọng STATCOM II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động STATCOM việc nâng cao ổn định hệ thống điện - Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng thiết bị STATCOM vào hệ thống điện Việt Nam để nâng cao ổn định hệ thống điện năm 2015 III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tổng quan nguyên lý cấu tạo hoạt động STATCOM - Hiệu việc ứng dụng thiết bị STATCOM vào hệ thống điện siêu cao áp - Mô thiết bị STATCOM phần mềm CONUS tính tốn phân tích ổn định HTĐ - Phân tích hiệu STATCOM HTĐ Việt Nam năm 2015 IV BỐ CỤC LUẬN VĂN Với phạm vi nghiên cứu trên, luận văn bố cục thành chương gồm nội dung sau: Chương 1: Sự phát triển, hình thành hệ thống điện liên kết giới thiệu chung công nghệ FACTS Chương 2: Cấu tạo nguyên lý hoạt động STATCOM Chương 3: Khai thác phần mềm CONUS tính tốn, phân tích ổn định hệ thống điện Với hạn chế lực thời gian, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong góp ý chân thành tất quý Thầy, Cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện 10 3.4 ỨNG DỤNG STATCOM TÍNH TỐN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HTĐ VIỆT NAM NĂM 2015 3.4.1 Hiện trạng lưới điện truyền tải 500kV Việt Nam Hệ thống điện 500kV góp phần lớn đến việc cung cấp điện cho miền đất nước, tạo điều kiện cho kinh tế phát triển Cùng với việc phát triển kinh tế đất nước, nhu cầu điện ngày đòi hỏi cao mặt số lượng Do hệ thống điện 500kV Việt Nam tiếp tục đầu tư phát triển, loạt đường dây lên kế hoạch xây dựng nhằm đưa vào vận hành Hệ thống 500kV thực trở thành xương sống hệ thống điện Quốc gia, vượt khỏi vai trò đường dây liên lạc hệ thống điện miền Trong giai đoạn đến năm 2010, lưới điện 500kV liên kết hệ thống Bắc, Trung, Nam cung cấp từ mạch lên thành mạch qua việc xây dựng đường dây 500kV mạch Nho Quan - Hà Tĩnh, Hà Tĩnh - Đà Nẵng, Đà NẵngDốc Sỏi- Pleiku, Pleiku - ĐăkNơng - Phú Lâm Ngồi đồng với dự án nguồn điện Sơn La, Quảng Ninh, Ơ Mơn, Phú Mỹ xuất đường dây liên kết 500kV Sơn La – Pitoong - Nho Quan, Pitoong - Hiệp Hòa, Quảng Ninh - Thường Tín - Nho Quan, Ơ Mơn - Nhà Bè, Phú Lâm -Ơ Mơn, Nhà Bè - Phú Lâm, Sơng Mây-Tân Định Giai đoạn 2011-2015: Khu vực miền Bắc hình thành lưới điện mạch vịng 500kV Quảng Ninh-Hiệp Hịa - Việt Trì- Sơn La - Hịa Bình - Nho Quan-Thường Tín nhằm cung cấp điện an tồn cho TBA 220kV phụ tải quan trọng hệ thống điện miền Bắc Khu vực miền Trung nhu cầu phụ tải không lớn, hệ thống điện 500kV khu vực trì đường dây 500kV mạch đơn xuất phát từ TBA 500kV Hà Tĩnh kết thúc TBA 500kV Dốc Sỏi Sau năm 2015, dự kiến có đường dây 500kV chạy dọc theo bờ biển Duyên hải Miền Trung với điểm xuất phát TBA 500kV Dốc Sỏi, kết nối với nhà máy nhiệt điện dự kiến Bình Định, Cam Ranh điểm kết thúc số TBA 500kV khu vực phía Bắc miền Nam Việc hình thành đường ̀dây 500kV nhằm bảo đảm cung cấp điện an toàn cho khu vực chỗ đồng thời giải tốn truyền tải cơng suất vào đáp ứng cho miền Nam Khu vực miền Nam với ba mạch vòng 500kV Phú Mỹ-Nhơn Trạch -Nhà Bè -Phú Lâm - Hóc Mơn - Tân Định - Sơng Mây, Ơ Mơn - Nhà Bè - Phú Lâm, Phú Mỹ - Sông Mây - Tân Định - Di Linh đảm bảo cung cấp điện an toàn cho phụ tải kinh tế trọng điểm Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai Ngồi giai đoạn với dự kiến xuất nhà máy nhiệt điện chạy than tiến hành xây dựng mạch đường dây truyền tải 500kV Vĩnh Tân - Sông Mây, than Sơn Mỹ - rẽ Phú Mỹ - Sông Mây, Kiên Giang- Thốt Nốt, Kiên Giang - Đức Hòa Danh mục trạm biến áp đường dây 500kV hệ thống điện Việt Nam đến năm 2015 theo tổng sơ đồ VI phụ lục 1, 85 HE THONG DIEN VIET NAM 2015 Son La PITTOONG kV kV MF SON LA MW MVAr Quang Ninh Hiep Hoa Viet Tri kV kV kV MW MVAr kV MF ND QUANG NINH kV kV kV ND Mong Duong kV Hoa Binh MW MVAr kV MF MONG DUONG Thuong Tin Pho Noi kV kV kV Nho Quan kV kV kV kV Vung Ang MW MVAr Ha Tinh kV kV kV kV Da Nang kV Doc Soi YaLy kV kV kV MF TD Yaly kV MW MVAr kV Pleiku Thach My kV kV kV Di Linh Dak Nong kV kV kV kV My Phuoc kV ND Vinh Tan kV MF ND Vinh Tan MW MVAr kV Cau Bong Tan Dinh Song May kV kV kV kV kV kV kV Duc Hoa kV Thu Duc Bac kV kV kV Phu Lam Nha Be kV Phu My kV kV MW MVAr kV MF ND PHU MY kV kV MW MVAr My Tho kV kV ND Duyen Hai MW MVAr MF ND DUYEN HAI kV kV ND Long Phu MF ND LONG PHU kV O Mon MW MVAr kV MW MVAr kV MF ND O MON kV Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý trào lưu công suất hệ thống điện Việt Nam năm 2015 chế độ làm việc bình thường cực đại 86 3.4.2 Các giả thiết tính tốn phân tích ổn định HTĐ Việt Nam năm 2015 Nội dung luận văn đề cập đến tính tốn phân tích ổn định tĩnh HTĐ Việt Nam năm 2015 có sử dụng thiết bị STATCOM đặt nút yếu HTĐ Tiến độ lưới nguồn xét đến năm 2015 dựa theo: “ Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn VI ( QHD VI)” Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quyết định số 110/ QĐ-CP ngày 18/07/2007 Phụ tải hệ thống điện Việt Nam tính tốn dự báo đến năm 2015 theo quy hoạch điện VI Với giả thiết xét cho hệ thống điện 500kV nên ta tính tốn phân tích ổn định hệ thống quy đổi phụ tải 220kV trạm biến áp 500kV Đánh giá hiệu việc sử dụng thiết bị STATCOM hệ thống điện thông qua chức tính hệ số dự trữ ổn định tĩnh phần mềm CONUS Thông qua việc đánh giá thông tin nút Tìm nút yếu gây sụp đổ điện áp ổn định hệ thống theo hệ số làm nặng Đặt STATCOM nút giữ điện áp, nâng cao giới hạn ổn định điện áp từ nâng cao độ dự trữ ổn định tồn hệ thống 3.4.3 Kết tính tốn phần mềm CONUS 3.4.3.1 Trào lưu công suất đánh giá chung hệ thống điện chưa lắp đặt STATCOM chế độ làm việc bình thường cực đại Trào lưu cơng suất chế độ làm việc bình thường cực đại hình 3.17 Kết phân tích thông tin nút tăng phụ tải theo hệ số 10% phụ tải nút phần phụ lục cho thấy nút 2031 (TC 220kV Hiệp Hịa) có hệ số KU lớn nhất: KU= 24,36% Đây nút tải nặng nút yếu hệ thống điện Việt Nam năm 2015 Phần mềm CONUS có chức mô độ biến thiên điện áp nút theo hệ số làm nặng kt Từ đồ thị ta phân tích trực quan số nút cụ thể 87 Hình 3.18: Đồ thị mơ biến thiên điện áp số nút theo hệ số tải chưa lắp đặt STATCOM Khi làm nặng chế độ theo kịch tăng đồng thời phụ tải nút theo hệ số 1% công suất phụ tải để tìm giới hạn ổn định xác định hệ số dự trữ ổn định tĩnh theo công thức sau: K dt = ∑ P -∑ P ∑P gh 100% Trong đó: ΣP0: tổng cơng suất phát chế độ làm việc bình thường ΣPgh: tổng cơng suất phát lớn chế độ giới hạn Với hệ thống điện Việt Nam năm 2015 có: - Tổng cơng suất phát chế độ làm việc bình thường là: ΣP0= 9308,413MW - Tổng công suất phát lớn chế độ giới hạn là: ΣPmax= 12106,520MW Hệ số dự trữ ổn định tĩnh chưa lắp đặt STATCOM là: 88 K dt = ∑ P -∑ P ∑P gh 0 100%= 12106,520-9308,413 100% = 30, 06% 9308,413 Điện áp nút 2031 có nguy xảy sụp đổ tăng hệ số làm nặng lên Kt=1,26 Để đánh giá hiệu việc ứng dụng STATCOM vào hệ thống điện Việt Nam năm 2015 tác giả đưa hướng sau: a Tính tốn phân tích độ nhạy biến thiên điện áp nút chương trình CONUS Trong chương trình độ nhạy biến thiên điện áp nút đánh giá theo hệ số sụt áp KU% Nút có KU% lớn tương ứng với độ nhạy cao, đặt STATCOM để ổn định điện áp nút nâng cao hệ số dự trữ ổn định tĩnh b Tính tốn hệ số dự trữ ổn định tĩnh hệ thống có lắp đặt STATCOM (lần lượt vào nút "yếu", kể số nút bình thường) chương trình CONUS So sánh với hệ số dự trữ ổn định trước có lắp đặt STATCOM c Xét hiệu STATCOM thay đổi dung lượng bù nút có KU% lớn 3.4.3.2 Hiệu nâng cao ổn định tĩnh STATCOM - Ta tiến hành tính tốn phân tích đặt STATCOM vào nút 2031 với dung lượng ±100MVAr Ta thấy tác động STATCOM: làm tăng hệ số dự trữ ổn định tĩnh lên 35,8% điện áp nút 2031 giữ phạm vi cho phép hệ số làm nặng tăng lên Kt=1,32 Do làm tăng ổn định điện áp nút 2031 89 Hình 3.19: Đồ thị mô biến thiên điện áp số nút theo hệ số tải có STATCOM nút 220kV Hiệp Hòa - Ta tiếp tục tăng dung lượng STATCOM nút 2031 lên: ±200MVAr Hệ số dự trữ ổn định tĩnh hệ thống điện Việt Nam tăng lên 41,3% Điện áp nút đặt STATCOM giữ phạm vi cho phép hệ số làm nặng tăng đến 1,38 90 Hình 3.20: Đồ thị mô biến thiên điện áp số nút theo hệ số tải STATCOM nút 220kV Hà Tĩnh Bằng phần mềm CONUS, ta tiếp tục tăng dụng lượng STATCOM từ ±200MVAr lên ±500MVAr có kết hệ số dự trữ ổn định tĩnh tăng lên tóm tắt bảng: Bảng 3.1: Tổng hợp kết hệ số dự trữ ổn định tĩnh tăng dung lượng STATCOM Dung lượng STATCOM 100 200 300 400 (MVAr) Kdt (%) 30 35.8 41.3 46.3 50.8 91 500 54.4 54.4 Hệ số dự trữ ổn định tĩnh(%) 60 46.3 50 50.8 41.3 35.8 40 30 30 20 10 Dung lượng STATCOM (MVAr) Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ dung lượng STATCOM Kdt Nhìn vào đồ thị ta thấy tăng dung lượng STATCOM hệ số dự trữ ổn định tăng tăng gần tuyến tính Nếu xem xét đến ảnh hưởng chi phí đầu tư thiết bị STATCOM ta chọn dung lượng STATCOM hợp lý đảm bảo hiệu STATCOM 92 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ An ninh lượng vấn đề toàn cầu hóa Sự thiếu hụt nguồn lượng sơ cấp dẫn tới điện không đáp ứng đủ nhu cầu phụ tải Một giải pháp nhằm sử dụng hiệu nguồn lượng sử dụng thiết bị FACTS Các thiết bị FACTS phương tiện điều khiển điện áp công suất áp dụng hệ thống điện chế tạo sở áp dụng kỹ thuật điện tử công suất lớn Ưu thiết bị có tốc độ điều chỉnh nhanh cơng suất lớn, có qn tính tổn thất nhỏ khả đáp ứng nhanh theo yêu cầu hệ thống điện Có loại thiết bị FACTS khác với chức ứng dụng đa dạng, có bù đồng tĩnh STATCOM Thiết bị STATCOM có hiệu cao để ổn định điện áp nút, nâng cao ổn định tĩnh HTĐ, ổn định độ tình cố Đối với hệ thống điện Việt Nam năm 2015 nút phụ tải có cơng suất lớn u cầu đảm bảo cung cấp đủ công suất chất lượng điện áp nên lắp đặt STATCOM nút tải nặng cung cấp điện cho trung tâm phụ tải lớn, nâng cao hệ số dự trữ ổn định tĩnh cho hệ thống điện Để đảm bảo hiệu cho STATCOM cần lựa chọn vị trí đặt dung lượng hợp lý Có thể sử dụng tiêu chuẩn độ nhạy biến thiên điện áp nút để lựa chọn vị trí đặt cho STATCOM HTĐ sơ đồ phức tạp 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TS LÃ Văn út (2001), Phân tích & điều khiển ổn định hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội PGS TS Trần Bách (2000), ổn định hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Viện lợng (2008), Cân đối cung cầu vùng miền đến năm 2025, xem xét tăng cờng ĐZ 500kV Bắc - Nam nâng cấp truyền tải siêu cao áp 500kV, Viện lợng, Bộ Công Thơng Bộ công thơng (2007), Quy hoạch phát triển Điện lực quốc gia giai đoạn VI ( QHĐ VI) Vijay K Sood (2004), HVDC and FACTS controller: Aplications of Static Converters in Power systems, Kluwer Academic Publishers, Boston, English, pp 1-39 Hingorani Narain G., Gyugyi (2000), Understanding FACTS: Concept and Technology of Flexible AC Transmission Systems, IEEE PRESS, USA , pp 1207 Mathur R Mohan, Varma Rajiv K., (2002), Thyristor - based FACTS controllers for electrical transmission systems, IEEE PRESS, USA, pp 413 – 433 94 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Danh mục trạm biến áp 500kV xây dựng đến năm 2015 STT Tên trạm biến áp 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Sơn La Việt Trì Hiệp Hịa Quảng Ninh Phố Nối Thường Tín Hịa Bình Nho Quan Hà Tĩnh Vũng Áng Đà Nẵng Dốc Sỏi Thạch Mỹ Pleiku ĐăkNông Di Linh Mỹ Phước Cầu Bông Tân Định Sông Mây NĐ Vĩnh Tân Đức Hòa Thủ Đức Bắc Phú Lâm Nhà Bè Phú Mỹ Mỹ Tho NĐ Duyên Hải NĐ Long Phú Ơ Mơn Tổng Số máy x MVA 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 95 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 450 450 600 450 450 600 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 600 450 600 450 450 450 Công suất (MVA) 900 900 1200 450 450 1200 900 900 900 450 900 450 900 900 900 450 900 900 900 900 450 900 900 900 1200 450 1200 450 900 900 24600 Phụ lục 2: Danh mục đường dây 500kV xây dựng đến năm 2015 STT Đường dây 500kV 10 TĐ Sơn La Pitoong Việt Trì Hiệp Hồ (Sóc Sơn) Quảng Ninh Quảng Ninh Phố Nối TĐ Sơn La Pitoong Thường Tín 11 Số mạch x km x x 178 x 62,5 - Pitoong Việt Trì Hiệp Hồ (Sóc Sơn) - Quảng Ninh x - Mơng Dương Phố Nối Thường Tín Hịa Bình Nho Quan Nho Quan 2 1 1 Hà Tĩnh - Nho Quan x 12 Hà Tĩnh - Nho Quan x 289,26 13 Hà Tĩnh - Vũng Áng x 87 14 Vũng Áng - Đà Nẵng x 320 15 Đà Nẵng - Dốc Sỏi x 70 16 Dốc Sỏi - Plêiku x 190 17 Đà Nẵng - Thạch Mỹ x 60 18 Thạch Mỹ - Plêiku x 210 19 Yaly - Plêiku x 18 20 Plêiku - Đăk Nông x 250 21 Plêiku - Di Linh x 260 22 Plêiku - Mỹ Phước x 350 23 Đăk Nông - Mỹ Phước x 155 24 Cầu Bông - Phú Lâm x 25 25 Cầu Bông - Đức Hòa x 30 26 Đức Hòa - Phú Lâm x 30 27 Đức Hòa - Mỹ Tho x 50 28 Phú Lâm - Mỹ Tho x 50 96 x x x x x x 140 23,3 129 24,37 208 221 68 307 29 Cầu Bông - Tân Định x 15 30 Di Linh - Tân Định x 170 31 Tân Định - Sông Mây x 41 32 Sông Mây - NĐ Vĩnh Tân x 80 33 Sông Mây - Thủ Đức Bắc x 35 34 Phú Mỹ - Sông Mây x 66 35 Phú Mỹ - Nhà Bè x 43 36 Nhà Bè - Phú Lâm x 16 37 Nhà Bè - Mỹ Tho x 55 38 Mỹ Tho - NĐ Duyên Hải x 113 39 Mỹ Tho - Ơ Mơn x 110 40 Ô Môn - NĐ Long Phú x 84 Phụ lục 3: Kết phân tích thơng tin nút hệ thống điện Việt Nam năm 2015 làm việc chế độ bình thường cực đại phần mềm CONUS Nut 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 U0(kV) 517.906 517.906 505.397 505.397 510.631 510.631 511.869 514.223 499.98 499.98 514.13 514.13 515.537 515.537 520.45 533.453 535.362 541.541 541.541 536.602 533.059 533.059 529.756 529.756 524.874 508.924 508.924 507.736 507.736 509.633 509.633 510.403 510.403 523.537 510.155 510.155 509.112 510.857 510.857 507.139 507.139 KET QUA PHAN TICH THONG TIN NUT Ugh(kV) kU(%) dQ/dU Delta0 505.956 2.3 -0.79 7.91 505.956 2.3 -0.79 7.91 465.642 7.86 -0.24 2.357 465.642 7.86 -0.24 2.357 476.05 6.77 -0.27 2.376 476.05 6.77 -0.27 2.376 489.691 4.33 -0.41 2.943 504.919 1.8 -0.6 -1.297 499.973 *** 499.973 *** 507.859 1.21 -0.67 -1.843 507.859 1.21 -0.67 -1.843 529.51 -2.71 -3.04 -3.829 529.51 -2.71 -3.04 -3.829 587.258 -12.83 0.69 -11.853 633.714 -18.79 0.38 -16.004 674.689 -26.02 0.24 -19.953 713.525 -31.75 0.19 -23.043 713.525 -31.75 0.19 -23.043 691.054 -28.78 0.21 -22.227 730.243 -36.99 0.16 -26.258 730.243 -36.99 0.16 -26.258 749.15 -41.41 0.14 -28.637 749.15 -41.41 0.14 -28.637 752.653 -43.39 0.14 -31.252 758.643 -49.06 0.13 -35.533 758.643 -49.06 0.13 -35.533 763.62 -50.39 0.13 -36.814 763.62 -50.39 0.13 -36.814 765.921 -50.28 0.13 -37.08 765.921 -50.28 0.13 -37.08 769.895 -50.84 0.13 -37.256 769.895 -50.84 0.13 -37.256 780.162 -49.01 0.13 -36.093 769.428 -50.82 0.13 -37.956 769.428 -50.82 0.13 -37.956 769.979 -51.23 0.13 -36.937 771.122 -50.94 0.13 -36.668 771.122 -50.94 0.13 -36.668 767.621 -51.36 0.13 -37.281 767.621 -51.36 0.13 -37.281 97 DeltaM 10.482 10.482 2.706 2.706 2.846 2.846 3.549 -2.405 0 -3.171 -3.171 -5.872 -5.872 -16.651 -21.177 -25.86 -28.506 -28.506 -27.935 -31.506 -31.506 -33.655 -33.655 -35.404 -38.31 -38.31 -39.107 -39.107 -39.259 -39.259 -39.382 -39.382 -38.694 -39.794 -39.794 -39.214 -39.067 -39.067 -39.412 -39.412 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * dP/dDelta -9.52 -9.52 *** *** -62.49 -62.49 -58.82 15.15 *** *** 12.98 12.98 9.61 9.61 4.36 3.93 3.48 3.54 3.54 3.49 3.52 3.52 3.63 3.63 3.89 4.34 4.34 4.52 4.52 4.56 4.56 4.58 4.58 4.4 4.67 4.67 4.52 4.48 4.48 4.58 4.58 44 45 46 47 48 49 50 51 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1041 1042 1051 1052 1053 1161 1162 1163 1164 2011 2021 2031 2051 2061 2071 2081 2091 2101 2111 2121 2131 2141 2151 2171 2181 2191 2201 2211 2221 2231 2241 2251 2261 2271 2281 2291 2301 2311 2321 3011 3021 3031 3051 3061 3071 3081 3091 3101 3111 3121 3131 3141 3151 3171 3181 3191 3201 3211 3221 3231 3241 3251 3261 3271 3281 3291 3301 3311 507.382 507.382 514.212 531.007 540.021 540.021 542.713 542.713 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 15.75 15.75 15.75 15.75 230.882 233.418 214.687 245.723 229.036 211.529 235.541 241.461 234.663 231.841 229.551 229.078 237.749 235.638 237.524 233.54 232.048 228.766 231.288 239.745 231.323 237.889 233.303 222.979 208.088 233.726 230.753 237.305 213.829 249.753 36.253 37.248 38.655 32.555 37.898 34.999 38.92 37.995 36.431 38.302 35.709 37.562 37.908 37.314 35.335 36.741 38.526 38.436 38.579 39.69 35.728 40.731 35.638 38.672 35.517 39.455 37.897 41.312 42.014 767.61 767.61 775.341 789.563 796.9 796.9 798.179 798.179 18 18 18 18 18 18 18.95 18.95 19 19 19 20.454 20.454 20.454 20.454 226.155 213.094 162.381 249.177 219.164 208.638 228.178 248.624 265.003 276.154 288.794 297.318 313.716 322.664 329.116 333.645 352.906 353.348 355.393 368.564 341.2 366.642 347.54 352.399 326.059 364.048 354.916 366.963 349.699 376.965 35.417 34.318 36.037 31.144 37.213 34.998 38.445 39.025 41.108 45.501 45.002 48.374 49.947 51.117 49.968 52.686 57.429 57.806 57.98 59.861 53.893 60.697 53.899 58.374 53.733 59.721 57.143 61.428 61.999 -51.28 -51.28 -50.78 -48.69 -47.56 -47.56 -47.07 -47.07 0 0 0 0.26 0.26 0 -29.86 -29.86 -29.86 -29.86 2.04 8.7 24.36 * -1.4 4.31 1.36 3.12 -2.96 -12.92 -19.11 -25.8 -29.78 -31.95 -36.93 -38.56 -42.86 -52.08 -54.45 -53.65 -53.73 -47.49 -54.12 -48.96 -58.04 -56.69 -55.75 -53.8 -54.63 -63.54 -50.93 2.3 7.86 6.77 4.33 1.8 1.22 -2.71 -12.83 -18.79 -26.02 -28.78 -31.75 -36.99 -41.41 -43.39 -49.06 -50.39 -50.28 -50.82 -50.84 -49.01 -51.24 -50.94 -51.28 -51.36 -50.78 -48.69 -47.56 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** 4.97 4.97 4.97 4.97 -1.83 -0.49 -0.17 -2.16 -0.95 -10.98 -1.1 -7.81 1.5 0.86 0.58 0.49 0.43 0.36 0.35 0.32 0.28 0.27 0.27 0.26 0.3 0.26 0.29 0.27 0.29 0.26 0.27 0.26 0.26 0.26 -11.23 -3.32 -3.69 -6.57 -8.26 *** -8.92 -41.66 9.99 5.29 3.71 3.1 2.72 2.3 2.23 2.06 1.79 1.75 1.75 1.69 1.88 1.7 1.87 1.73 1.87 1.68 1.77 1.69 1.7 98 -37.347 -37.347 -36.07 -35.268 -32.14 -32.14 -31.048 -31.048 14.573 14.573 14.573 14.573 14.573 14.573 13.641 13.641 10.179 10.179 10.179 -19.789 -19.789 -19.789 -19.789 13.283 -4.952 -12.976 5.999 -11.235 -0.51 -9.261 -6.202 -15.879 -11.777 -29.914 -29.563 -17.227 -20.812 -22.664 -33.8 -43.048 -45.481 -43.918 -45.056 -43.93 -28.953 -43.244 -49.651 -46.666 -44.937 -48.741 -36.474 -38.933 -36.238 7.91 2.357 2.376 2.944 -1.297 -1.843 -3.829 -11.853 -16.004 -19.953 -22.227 -23.043 -26.258 -28.637 -31.252 -35.533 -36.814 -37.08 -37.956 -37.256 -36.093 -36.937 -36.668 -37.347 -37.281 -36.07 -35.268 -32.14 -39.45 * -39.45 * -38.722 * -38.233 * -36.392 * -36.392 * -35.712 * -35.712 * 19.496 19.496 19.496 19.496 19.496 19.496 18.356 18.356 13.521 13.521 13.521 -26.622 -26.622 -26.622 -26.622 17.918 -8.833 -26.926 7.717 -16.464 -0.684 -13.45 -8.84 -20.829 -17.227 -34.155 * -33.734 * -24.085 -27.669 -29.628 -37.048 * -42.686 * -44.028 * -43.169 * -43.836 * -43.343 * -34.59 * -42.911 * -46.221** -44.632 * -43.698 * -45.908** -38.927 * -40.108 * -38.801 * 10.482 2.706 2.846 3.549 -2.405 -3.171 -5.872 -16.651 -21.177 -25.86 -27.935 -28.506 -31.506 * -33.655 * -35.404 * -38.31 * -39.107 * -39.259 * -39.794 * -39.382 * -38.694 * -39.214 * -39.067 * -39.45 * -39.412 * -38.722 * -38.233 * -36.392 * 4.58 4.58 4.38 4.29 3.92 3.92 3.8 3.8 -5.1 -5.1 -5.1 -5.1 -5.1 -5.1 -5.07 -5.07 -7.19 -7.19 -7.19 2.95 2.95 2.95 2.95 -5.05 3.43 0.68 * -13.15 3.49 166.66 4.46 7.75 4.16 3.89 3.98 3.96 3.18 3.11 3.16 4.16 5.71 6.32 5.88 6.17 5.88 3.59 5.68 7.75 6.62 6.13 7.35 4.46 4.85 4.42 -9.52 *** -62.49 -58.82 15.15 *** 13.15 9.61 4.36 3.93 3.48 3.49 3.54 3.52 3.63 3.89 4.34 4.52 4.56 4.67 4.58 4.4 4.52 4.48 4.58 4.58 4.38 4.29 3.92 3321 5001 5011 5021 5031 5041 5051 5061 5071 5081 5091 5094 5095 5101 5102 5103 5111 5112 5113 5121 5122 5123 5131 5141 5142 5151 5152 5153 5154 5156 5161 5171 5172 5181 5182 5191 5192 5201 5211 5221 5231 5241 5251 5261 5271 5281 5291 5301 5311 5321 42.223 518.56 518.253 505.009 501.598 520.152 519.567 512.219 500 511.359 515.946 504.02 503.44 521.34 526.794 529.327 531.853 506.756 506.756 535.747 546.552 546.552 535.104 541.245 534.288 533.069 535.003 523.876 526.322 533.401 532.335 532.346 530.753 525.289 524.452 507.04 507.954 505.329 507.624 508.402 511.327 520.46 510.499 504.393 504.344 504.647 512.163 527.543 527.083 540.158 Psum = 9308.413 MW; 62.098 507.334 506.25 464.582 454.475 501.285 499.67 501.533 500 503.573 530.014 495.105 491.713 588.293 622.027 628.251 631.952 563.208 563.208 675.305 725.773 725.773 689.661 713.326 671.32 730.353 762.658 701.439 702.609 681.928 724.708 751.759 765.037 753.062 762.583 757.229 787.567 761.861 764.381 768.126 770.196 777.726 771.38 766.786 765.396 765.742 774.245 786.607 786.718 796.051 -47.07 2.16 2.31 9.39 3.62 3.82 2.08 1.52 -2.72 1.76 2.32 -12.84 -18.07 -18.68 -18.82 -11.13 -11.13 -26.04 -32.79 -32.79 -28.88 -31.79 -25.64 -37 -42.55 -33.89 -33.49 -27.84 -36.13 -41.21 -44.14 -43.36 -45.4 -49.34 -55.04 -50.76 -50.58 -51.08 -50.62 -49.43 -51.1 -52.02 -51.76 -51.73 -51.17 -49.1 -49.25 -47.37 1.71 -0.83 -0.78 -0.24 -0.2 -0.46 -0.43 -0.58 *** -0.64 -3.07 -0.94 -0.87 0.69 0.4 0.38 0.38 0.93 0.93 0.24 0.18 0.18 0.21 0.19 0.25 0.16 0.13 0.17 0.17 0.19 0.15 0.14 0.14 0.14 0.13 0.13 0.12 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 PsumMax =12106.520 MW He so du tru on dinh tinh: 30% 99 -31.048 8.536 8.322 1.806 0.699 3.961 3.219 -2.021 -2.723 -4.011 -0.389 0.045 -12.165 -15.744 -16.142 -15.695 -10.756 -10.756 -20.722 -25.133 -25.133 -22.767 -22.604 -18.4 -25.844 -30.015 -24.095 -22.581 -17.782 -25.097 -28.155 -29.865 -31.447 -33.718 -36.08 -44.551 -37.438 -37.576 -38.474 -37.775 -35.589 -37.432 -38.138 -38.007 -37.83 -36.997 -35.353 -32.832 -31.421 -35.712 11.334 11.053 1.845 0.218 4.994 3.946 -3.401 -4.368 -6.1 -1.048 -0.442 -16.974 -20.651 -21.007 -20.888 -15.818 -15.818 -26.499 -29.962 -29.962 -28.365 -28.171 -24.948 -31.214 -33.901 -29.889 -28.831 -25.39 -30.643 -33.336 -34.491 -35.529 -36.983 -38.635 -43.296 -39.47 -39.549 -40.094 -39.684 -38.394 -39.501 -39.914 -39.83 -39.728 -39.26 -38.284 -36.807 -35.939 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3.8 -8.69 -8.84 49.99 20 -25.64 -41.66 12.49 *** 10.86 9.52 28.57 38.46 4.36 4.09 4.09 3.93 4.27 4.27 3.52 3.74 3.74 3.52 3.52 3.27 3.48 3.95 3.36 3.25 2.93 3.42 3.58 3.74 3.9 4.14 4.4 6.09 4.6 4.62 4.76 4.65 4.34 4.6 4.71 4.69 4.65 4.52 4.29 3.84 ... động STATCOM việc nâng cao ổn định hệ thống điện - Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng thiết bị STATCOM vào hệ thống điện Việt Nam để nâng cao ổn định hệ thống điện năm 2015 III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tổng... cấu tạo hoạt động STATCOM - Hiệu việc ứng dụng thiết bị STATCOM vào hệ thống điện siêu cao áp - Mô thiết bị STATCOM phần mềm CONUS tính tốn phân tích ổn định HTĐ - Phân tích hiệu STATCOM HTĐ Việt... việc nghiên cứu, ứng dụng thiết bị FACTS vào hệ thống điện 500 kV đề tài cấp bách thực tiễn hệ thống điện Việt Nam thiếu nguồn điện trầm trọng Một thiết bị FACTS quan trọng STATCOM II ĐỐI TƯỢNG