Báo cáo môn học Thiết bị bù: Thiết bị bù điều khiển dòng công suất UPFC có nội dung trình bày tổng quan về bù công suất phản kháng, giới thiệu về UPFC,... Mời các bạn cùng tham khảo!
*BÁO CÁO MƠN HỌC THIẾT BỊ BÙ THIẾT BỊ BÙ ĐIỀU KHIỂN DỊNG CƠNG SUẤT UPFC GVHD: PGS.TS LÊ THÀNH BẮC (NHĨM 6) SVTH: NGUYỄN TRUNG KIÊN NGUYỄN HỮU THÀNH PHẠM VĂN PHƯƠNG PHẠM XN QN TRẦN CƠNG MINH PHAN HỒNG THÁI LÊ ĐỨC LƯƠNG *Nội dung trình bày: Tổng quan về bù cơng suất phản kháng. Giới thiệu về UPFC * Tổng quan về bù cơng suất phản kháng 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 Cơng suất phản kháng khơng trực tiếp chuyển hóa năng lượng điện thành công do vậy công 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 bù cơng suất phản kháng 2. Khái niệm về hệ số cơng suất cos?: Là tỷ số giữa cơng suất tác dụng và cơng suất biểu kiến trong mạch. Là cosin c ủa góc lệch pha giữa dịng điện và điện áp của dịng xoay chiều có dạng hình sin lý tưởng S Q P Biểu diễn cos? thơng qua tam giác cơng suất * Tổng quan về bù cơng suất phản kháng 3. Vai trị hệ số cơng suất cos?: Đánh giá hiệu quả của hệ thống truyền tải Vai trị của hệ số cơng suất Là 1chỉ tiêu đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm Dùng làm căn cứ để tính tốn nâng cao hệ số cơng suất Đánh giá mức độ tiêu thụ cơng suất phản kháng * Tổng quan về bù cơng suất phản kháng 4. Ý nghĩa hệ số công suất cos?: Tăng khả năng truyền tải của đường dây và MBA Ý nghĩa của hệ số công suất Tăng độ tin cậy cho việc cung cấp điện Giảm tổn thất điện áp và giảm tổn thất điện năng. * Tổng quan về bù cơng suất phản kháng 5. Biện pháp nâng cao hệ số cơng suất Trong lưới điện tồn tại 2 loại cơng suất : Cơng suất hữu dụng P (kW) là cơng suất sinh ra cơng có ích trong các phụ tải Cơng suất phản kháng Q (kVAr) là cơng suất vơ ích, gây ra do tính cảm ứng của các loại phụ tải như : động cơ điện, máy biến áp, các bộ biến đổi điện áp… CSPK Q khơng sinh cơng nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật. Vì vậy, ta cần có biện pháp bù CSPK Q để hạn chế ảnh hưởng của nó. Cũng tức là ta nâng cao hệ số Cos? Thiết bị UPFC 1. Đặt vấn đề Cùng với nhịp độ tăng trưởng của nền kinh tế và sự gia tăng dân số tồn cầu, nhu cầu tiêu thụ năng lượng khơng ngừng tăng lên trong đó năng lượng điện địng vai trị then chốt. Từ đó hệ thống điện (HTĐ) cũng liên tục mở rộng và phát triển cả về nguồn và các đường dây truyền tải. Do tính chất tiêu thụ điện ở các khu vực trong từng thời khác nhau cho nên trào lưu cơng suất trên các đường dây truyền tải liên tục thay đổi theo thời gian. Kinh nghiệm vận hành HTĐ cho thấy tại một thời điểm trên hệ thống có những đường dây bị q tải trong khi các đường dây khác non tải và ngược lại. Nếu có những biện pháp điều chỉnh thơng số HTĐ thích hợp có thể làm thay đổi trào lưu cơng suất làm giảm q tải cho một số đường dây mà khơng cần phải cải tạo nâng cấp Thiết bị UPFC 1. Đặt vấn đề A Ví dụ xét sơ đồ HTĐ như trên hình 1a, giả thiết khả năng mang tải của các đường đây là PAB = PAC = 2500MW, PBC = 800MW Trường hợp này đường dây BC bị q tải B C Hình 1a: q tải Cách khắc phục là trên dây AC lắp đặt một tụ bù dọc có Xc = 4Ω thì cơng suất sẽ đc phân bố lại như hình 1b Trường hợp này thì cơng suất đều nằm trong giới hạn cho phép A B C Hình 1b: lắp tụ bù Thiết bị UPFC 1. Đặt vấn đề Như vậy nếu tụ C trên đường dây AC có thể điều chỉnh được Xc sẽ giúp điều khiển linh hoạt trào lưu cơng suất truyền tải trên HTĐ theo chế độ vận hành đảm bảo khả năng tải của các đường dây. Từ năm 1980 cơng nghệ FACTs đã cho ra đời hàng loạt thiết bị có khả năng điều khiển linh hoạt trào lưu cơng suất trong hệ thống như: SVC, TCSC, STATCOM, TCPAR và UPFC Trong đó UPFC là thiết bị có khả năng điều khiển dịng cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng và cả góc pha điện áp. Để tạo ra một cơng cụ cho phép nghiên cứu khả năng điều khiển của thiết bị UPFC, ta xây dựng đề tài mơ phỏng hoạt động của thiết bị UPFC. 10 Thiết bị UPFC 5. Mơ hình tính tốn Nguồn áp nối tiếp trên có thể được thay thế bằng một nguồn dịng Int mắc song song với đường dây truyền tải như hình 4. (3) Trong đó Nguồn dịng Int cũng có thể được mơ tả bằng các nguồn cơng suất bơm vào hai nút i và j như hình 5, từ đó có thể xác định các dịng cơng suất này như sau: 16 Thiết bị UPFC 5. Mơ hình tính tốn Thay (3) vào (4) và (5), sử dụng cơng thức Ơ le và một số phép biến đổi để tách riêng phần thực và phần ảo của số phức Sis và Sjs , cho phép xác định được 17 Thiết bị UPFC 5. Mơ hình tính tốn Cơng suất biểu kiến cung cấp bởi bộ biến đổi nối tiếp được tính như sau: Qua một số phép biến đổi có thể xác định được: Cơng suất phản kháng của bộ biến đổi 1 (nhánh song song) khơng đáng kể nên có thể xem Qss = 0 18 Thiết bị UPFC 5. Mơ hình tính tốn Xếp chồng hai mơ hình từ hình 5 và hình 6 ta có mơ hình tính tốn của thiết bị UPFC trên hình 7 Thành phần cơng suất bơm vào nút i và j như sau 19 Thiết bị UPFC 6. Nghiên cứu xây dựng chương trình mơ phỏng vận hành 6.1. Sơ đồ hệ thống điện nghiên cứu Hình 8: Sơ đồ điện khi có UPFC 20 Thiết bị UPFC 6. Nghiên cứu xây dựng chương trình mơ phỏng vận hành 6.2. Sơ đồ mơ phỏng khi chưa có thiết bị UPFC Hình 9: sơ đồ mơ phỏng khi chưa có UPFC 21 Thiết bị UPFC 6. Nghiên cứu xây dựng chương trình mơ phỏng vận hành 6.3. Sơ đồ mơ phỏng khi có thiết bị UPFC Hình 10: sơ đồ mơ phỏng khi có UPFC 22 Thiết bị UPFC 6. Nghiên cứu xây dựng chương trình mơ phỏng vận hành 6.4. Các khối trong sơ đồ mơ phỏng Khối đo sự biến thiên cơng suất trên các bus ối ngu ồKh n (nhà máy đi ện) ụng ối UPFCất tác d KhốKh i đo đi ện áp, công su Khối đường đây và cơng suất phản kháng 23 Thiết bị UPFC 6.5. Kết quả mơ phỏng Hình 11: Sự biến đổi cơng suất trên thanh cái khi chưa có UPFC Hình 12: Sự biến đổi cơng suất trên thanh cái khi có UPFC 24 Thiết bị UPFC 6.5. Kết quả mơ phỏng Hình 14: Sóng điện ap trên thánh cái khi chưa có UPFC Hình 15: Sóng điện ap trên thánh cái khi có UPFC 25 Thiết bị UPFC 6.5. Kết quả mơ phỏng Hình 16: Sóng điện áp chạy trong UPFC 26 Thiết bị UPFC 6.5. Kết quả mơ phỏng Hình 17: Khu vực kiểm sốt của UPFC 27 Thiết bị UPFC 7. Kết luận Nhờ khả năng điều khiển vectơ điện áp nối tiếp trên đường dây truyền tải cả về modul lẫn góc pha cho nên thiết bị UPFC cho phép điều khiển linh hoạt dịng cơng suất truyền tải trên đường dây và điện áp cuối đường dây theo chế độ vận hành. Qua nghiên cứu ngun lý làm việc và mơ hình tính tốn đề tài đã xây dựng được mơ hình mơ phỏng vận hành thiết bị UPFC lắp đặt trên một đường dây truyền tải nối liền hai hệ thống điện có trao đổi cơng suất qua lại với nhau. Mơ hình cho phép nghiên cứu khả năng điều khiển dịng cơng suất truyền tải trên đường dây và tự động khống chế dịng cơng suất truyền tải theo một giá trị định trước khi cho các thơng số vận hành thay đổi. 28 II. Thiết bị UPFC 7. Kết luận UPFC là một loại thiết bị mới thuộc hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTs), giá thành cao hơn nữa việc lắp đặt một thiết bị trên một đường dây truyền tải thực tế để phục vụ cho việc nghiên cứu là khơng thể thực hiện được. Cho nên mơ hình mơ phỏng vận hành thiết bị UPFC là một cơng cụ tốt giúp cho sinh viên và cán bộ nghiên cứu khả năng ứng dụng loại thiết bị này để điều khiển trào lưu cơng suất trong hệ thống điện nhằm nâng cao khả năng tải của các đường dây truyền tải điện. 29 30 ... Từ năm 1980 cơng nghệ FACTs đã cho ra đời hàng loạt? ?thiết? ?bị? ? có khả năng? ?điều? ?khiển? ?linh hoạt trào lưu cơng? ?suất? ?trong hệ thống như: SVC, TCSC, STATCOM, TCPAR và? ?UPFC Trong đó? ?UPFC? ?là? ?thiết? ?bị? ?có khả năng? ?điều? ?khiển? ?dịng cơng? ?suất? ?tác ... cơng? ?suất? ?tác dụng từ đường dây cung cấp cho SSSC, đồng thời đóng vai trị? ?điều? ?khiển? ?điện áp cuối đường dây thơng qua? ?điều? ?khiển? ?cơng? ?suất? ?phản kháng. 11 Thiết? ?bị? ?UPFC 3. Cấu tạo Thiết? ?bị? ?UPFC? ?có cấu tạo gồm hai bộ biến đổi cơng? ?suất? ?dạng ... dụng, cơng? ?suất? ?phản kháng và cả góc pha điện áp. Để tạo ra một cơng cụ cho phép nghiên cứu khả năng? ?điều? ?khiển? ?của? ?thiết? ? bị? ?UPFC, ta xây dựng đề tài mơ phỏng hoạt động của? ?thiết? ?bị? ? UPFC. 10 Thiết? ?bị? ?UPFC