Bài báo đề xuất phương pháp cải thiện ổn định điện áp cho lưới phân phối dùng thiết bị bù ngang SVC hay STATCOM vào hệ thống điện. Từ đó mang lại hiệu quả vượt trội cải thiện ổn đinh điện áp cho lưới phân phối, nâng cao độ tin cậy cũng chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng. Mời các bạn cùng tham khảo!
GIẢI PHÁP CẢI THIỆN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP DÙNG THIẾT BỊ BÙ NGANG CHO LƢỚI PHÂN PHỐI 22KV HUYỆN U MINH - CÀ MAU Nguyễn Hữu Vinh1,a, Phạm Thanh Hƣng2,b, Nguyễn Hùng3,c, Lê Kim Hùng4,d Tổng công ty Điện lực Tp.Hồ Chí Minh Cơng ty Điện lực Cà Mau, tỉnh Cà Mau 3* Trƣờng Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh Trƣờng Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng Email: ahuuvinhdct@gmail.com, bphamthanhhung52@gmail.com, c n.hung@hutech.edu.vn, dlekimhung@dut.udn.vn TĨM TẮT Trong q trình vận hành hệ thống, tình trạng ổn định điện áp tải biến động hay thay đổi cấu trúc lƣới điện , tƣợng xảy bình thƣờng liên tục, nhiên khơng giải biến động nhỏ phát triển thành cố lƣới điện, nghiêm trọng sụp đổ điện áp hệ thống điện, làm điện diện rộng gây thiệt hại lớn kinh tế Bài báo đề xuất phƣơng pháp cải thiện ổn định điện áp cho lƣới phân phối dùng thiết bị bù ngang SVC hay STATCOM vào hệ thống điện Từ mang lại hiệu vƣợt trội cải thiện ổn đinh điện áp cho lƣới phân phối, nâng cao độ tin cậy chất lƣợng điện cung cấp cho khách hàng Từ khóa: Static Var Compensator (SVC), Static Synchronous Compensator (STATCOM), Thyristor Switched Capacitor (TSC), Thyristor Controlled Reactor (TCR), Thyristor Switch Reactor (TSR) ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với phát triển mạnh nhanh thiết bị điện tử công suất lớn, điện áp cao cho công nghệ truyền tải điện xoay chiều linh hoạt, thiết bị SVC hay STATCOM đời nhằm giúp cho trình thực điều khiển điện áp hệ thống điện, cụ thể đƣờng dây truyền tải đƣợc linh hoạt nhanh chóng [1-2] Việc nghiên cứu đánh giá ổn định điện áp hệ thống điện chế độ xác lập đƣợc thực [3-5] Trong [3], tác giả sử dụng phƣơng pháp phân tích theo đƣờng cong PV/QV để xác định đƣợc nút bị ổn định tĩnh độ dự trữ ổn định điện áp để xem xét cải thiện ổn định áp chƣa đƣa biện pháp giải Trong [4-5], tác giả phân tích ổn định hệ thống điện chế độ xác lập bình thƣờng cố bị đƣờng dây hay máy phát phƣơng pháp phân tích PV/QV từ xác định đƣợc vị trí dung lƣợng thiết bị bù SVC cần thiết để nâng cao ổn định điện áp cho nút có nguy ổn định tĩnh Nhƣng gần cơng trình nghiên cứu ứng dụng STATCOM hệ thống truyền tải cao cho thấy hiệu việc cải thiện đáp ứng độ giảm dao động hệ thống điện [6-7] Trong [6], tác giả chứng minh STATCOM hiệu SVC việc nâng cao ổn định động, giảm dao động cơng suất cho hệ thống điện có nhiều máy phát điện 1452 Trong [7], tác giả ứng dụng STATCOM việc cải thiện đáp ứng độ, nâng cao ổn định áp xảy ngắn mạch đối xứng khơng đối xứng cho hệ thống điện có nguồn điện gió kết lƣới Bài báo nghiên cứu việc lắp đặt thiết bị bù ngang nhƣ tụ bù, SVC, STATCOM để cải thiện ổn định điện áp lƣới phần phối 22kV huyện U Minh – Cà Mau Kết mô Matlab/Simulink Với nghiên cứu ứng dụng thiết bị STATCOM, SVC lƣới điện huyện U Minh – Cà Mau nói riêng hệ thống lƣới điện phân phối Việt Nam nói chung, cho kết cải thiện ổn định điện áp tốt nhiều so với mơ hình lắp đặt tụ bù lƣới điện phân phối 22kV hữu Qua đó, góp phần cải thiện chất lƣợng điện năng, nhƣ cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng cách an toàn liên tục BỘ BÙ NGANG SVC VÀ STATCOM 2.1 Bộ bù ngang SVC SVC thiết bị tự động điều chỉnh điện kháng, đƣợc chế tạo để điều chỉnh điện áp nút kết nối điều chỉnh cơng suất phản kháng nhƣ Hình [1] Nếu hệ thống thừa công suất phản kháng hay điện áp nút cao giá trị định mức SVC đóng vai trị nhƣ kháng bù ngang tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ thống giảm điện áp nút điều chỉnh Ngƣợc lại hệ thống thiếu cơng suất phản kháng, SVC phát công suất phản kháng lên hệ thống để nâng điện áp lên SVC điển hình gồm có tụ bù ngang đƣợc điều khiển thyristor (TSC) cuộn kháng đƣợc điều khiển thyristor (TCR) Theo cấu trúc tụ điện điều chỉnh thơ, sau TCR điều chỉnh giá trị cảm kháng, kết giá trị điện kháng đ ng trị giá trị liên tục Các tụ điện đóng ngắt thyristor (TSC) đƣợc dùng để điều chỉnh trơn linh hoạt Hình 1: Mơ hình mạch điện tƣơng đƣơng SVC Hình 2: Cấu trúc STATCOM 2.2 Bộ bù ngang STATCOM STATCOM thiết bị bù đồng tĩnh, đƣợc điều khiển cách độc lập công suất tác dụng công suất phản kháng nhƣ Hình [2] Cơ sở cơng nghệ STATCOM sử dụng biến đổi điện tử công suất dạng biến đổi nguồn điện áp VSC từ nguồn điện áp chiều Điện áp xoay chiều VSC biến đổi điện đƣợc nối với hệ thống có điện áp Vs điện kháng Xs thông qua điện kháng đệm X STATCOM thiết bị bù ngang, điều chỉnh điện áp vị trí lắp đặt đến giá trị cài đặt thơng qua việc điều chỉnh biên độ góc pha điện áp rơi STATCOM hệ thống điện MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN U MINH – CÀ MAU Lƣới điện phân phối huyện U Minh – Cà Mau đƣợc cấp điện từ trạm biến áp 110/22kV Khánh An, 63 MVA Đƣờng dây nối từ trạm 110/22kV Khánh An (B1) đến Khai Hoan (B2) dài 12km, B2 phụ tải trung bình P = 286KW, Q = 50kVAr Đƣờng dây từ Khai Hoan (B2) đến U Minh (B3) dài 13km, B3 phụ tải P = 597 kW, Q = 50kVAr B3 đƣợc kết nối SVC/STATCOM 23KV, ± 900KVAR tƣơng ứng cho trƣờng hợp Đƣờng dây từ Thị Trấn U Minh (B3) đến Khánh Lâm (B5) dài 9km, B5 phụ tải P = 964kW, Q = 184kVAr Đƣờng dây từ Khánh Lâm (B5) đến Tiểu Dừa (B6) dài 7km, B6 phụ 1453 tải P = 784kW, Q = 88kVAr Đƣờng dây từ Khai Hoan (B2) đến Khánh Hội (B4) dài 20km, B4 phụ tải P = 2338KW, Q = 516kVAr Yêu cầu : Khảo sát ổn định điện áp bus (đầu nguồn), bus (Khai Hoan), bus (U Minh), bus (Khánh Hội), bus (Khánh Lâm), bus (Tiểu Dừa) lƣới điện phân phối huyện U Minh Mơ hình đƣợc mô phần mềm Matlab/Simulink 2017b 3.1 Trƣờng hợp lƣới hữu lắp đặt tụ bù Mơ hình mô lƣới phân phối U Minh – Cà Mau nhƣ Hình Khảo sát dao động điện áp B1, B2, B3, B4, B5, B6 có biến động thay đổi đột ngột phụ tải B5 (khánh lâm) với công suất P = 500kVA, Q = 100kVA từ (0,15s đến 2,5s) lần lƣợt nhƣ Hình Hình 3: Mơ hình lƣới phân phối U Minh – Cà Mau hữu có lắp đặt tụ bù Kết luận: So sánh giá trị điện áp điểm nút hai trƣờng hợp có khơng lắp đặt tụ bù, mơ hình lắp đặt tụ bù cho kết cải thiện ổn định điện áp tốt so với trƣờng hợp khơng lắp đặt tụ bù Hình 4: Điện áp B1, B2, B3, B4, B5, B6 trƣớc sau lắp đặt tụ bù 3.2 Mơ hình mơ lắp đặt thiết bị SVC Hình 5: Mơ hình lƣới phân phối U Minh – Cà Mau lắp đặt SVC 1454 Mơ hình lƣới phân phối U Minh – Cà Mau có lắp đặt SVC đƣợc trình bày Hình Kết mơ điện áp nút B1, B2, B3, B4, B5, B6 trƣớc sau lắp đặt SVC đƣợc trình bày Hình Hình 6: Điện áp B1, B2, B3, B4, B5, B6 trƣớc sau lắp đặt SVC Kết luận: Khảo sát cải thiện ổn định điện áp với mơ hình lƣới điện U Minh hai trƣờng hợp có khơng có SVC, mơ hình lắp đặt SVC cho kết cải thiện ổn định điện áp tốt nhiều so với trƣờng hợp không lắp đặt SVC 3.3 Mơ hình mơ có lắp đặt thiết bị STATCOM Mơ hình lƣới phân phối U Minh – Cà Mau lắp đặt STATCOM đƣợc trình bày Hình Kết mô điện áp nút B1, B2, B3, B4, B5, B6 trƣớc sau lắp đặt SVC đƣợc trình bày Hình Hình 7: Mơ hình mô lƣới phân phối U Minh – Cà Mau lắp đặt STATCOM Hình 8: Điện áp nút B1, B2, B3, B4, B5, B6 trƣớc sau lắp STATCOM Kết luận: Khảo sát cải thiện ổn định điện áp với mơ hình lƣới điện U Minh – Cà Mau hai trƣờng hợp có khơng lắp đặt STATCOM, mơ hình lắp đặt STATCOM cho kết cải thiện ổn định điện áp tốt h n so với trƣờng hợp không lắp đặt STATCOM 1455 3.4 So sánh kết mơ có lắp đặt thiết bị tụ bù, SVC STATCOM So sánh kết mô điện áp nút B1, B2, B3, B4, B5, B6 lƣới điện U Minh – Cà Mau lần lƣợt lắp đặt lần lƣợt tụ bù, SVC, STATCOM nhƣ Hình Bảng Kết Giá trị điện áp B1, B2, B3, B4, B5, B6 Với mơ hình lắp đặt STATCOM cho kết cải thiện ổn định điện áp tốt nhất, mơ hình lắp đặt SVC cuối mơ hình lắp đặt tụ bù Hình 9: Điện áp nút B1, B2, B3, B4, B5, B6 có tụ bù, SVC STATCOM Bảng 1: Giá trị điện áp nút B1, B2, B3, B4, B5, B6 KẾT LUẬN Bài báo trình bày việc nghiên cứu lắp đặt thiết bị bù ngang nhƣ tụ bù, SVC, STATCOM để cải thiện ổn định điện áp lƣới phần phối 22kV huyện U Minh – Cà Mau Kết mô mô Matlab/Simulink cho thấy với mơ hình lƣới điện phân phối việc lắp đặt STATCOM SVC cho kết cải thiện ổn định điện áp tốt nhiều so với mơ hình lắp đặt tụ bù hữu Đặc biệt sử dụng STATCOM với đáp ứng nhanh hiệu việc cải thiện ổn điện áp lƣới nhằm nâng cao chất lƣợng cung cấp điện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Đắc Lộc Thiết bị FACTS hệ thống điện Nhà xuất xây dựng, 2013 [2] Electricity and New Energy, 2014 Static Synchronous Compensator (STATCOM) [3] Sheng Wang ; Lixue Li ; Xin Wang ; Yihui Zheng ; Gang Yao (2011) Direct output voltage control of a STATCOM using PI controller based on multiple models Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2011 6th IEEE Conference on, pp 2203 – 2208 [4] Datta, S ; Roy, A.K (2010) Fuzzy logic based STATCOM Controller for enhancement of power system dynamic stability Electrical and Computer Engineering (ICECE), 2010 International Conference on, pp 294 – 297 1456 [5] Shahgholian, G ; Mahdavian, Mehdi ; Emami, A ; Ahmadzade, B , (2011) Improve power quality using static synchronous compensator with fuzzy logic controller Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2011 International Conference on, pp – [6] Kumaravel, G ; Kumar, C (2012) Design of self tuning PI controller for STATCOM using Bats Echolocation Algorithm based Neural controller Advances in Engineering, Science and Management (ICAESM), 2012 International Conference on, pp 276 – 281 [7] Chien-Hung Liu ; Hsu, Yuan-Yih (2010) Design of a Self-Tuning PI Controller for a STATCOM Using Particle Swarm Optimization Industrial Electronics, IEEE Transactions on, Vol 57, Issue 2, 2010, pp 702 – 715 1457 ... SVC, STATCOM để cải thiện ổn định điện áp lƣới phần phối 22kV huyện U Minh – Cà Mau Kết mô Matlab/Simulink Với nghiên c? ?u ứng dụng thiết bị STATCOM, SVC lƣới điện huyện U Minh – Cà Mau nói riêng... biên độ góc pha điện áp rơi STATCOM hệ thống điện MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN U MINH – CÀ MAU Lƣới điện phân phối huyện U Minh – Cà Mau đƣợc cấp điện từ trạm biến áp 110 /22kV Khánh An,... để cải thiện ổn định điện áp lƣới phần phối 22kV huyện U Minh – Cà Mau Kết mô mô Matlab/Simulink cho thấy với mơ hình lƣới điện phân phối việc lắp đặt STATCOM SVC cho kết cải thiện ổn định điện