Đồ án lưới điện thông minh Dữ liệu kỹ thuật: Các chế độ hoạt động: • Theo hai hướng • Chế độ STATCOM • Kết nối máy phát đồng bộ, tua bin gió hộ tiêu thụ • Ghép nối lưới điện với tần số khác • Hỗ trợ lỗi ride-through • Tạo điện áp xoay chiều với sóng hai thấp sử dụng biến tần IGBT • Điều khiển cơng suất tác dụng/phản kháng, tần số điện áp tự động • Truyền tải dải cơng suất tác dụng tới kW • Cung cấp dải cơng suất phản kháng tới 0.5 kVAR • Mạch liên kết DC điều chỉnh lên tới ± 370 V DC • CB tích hợp cho kết nối với lưới điện • Cổng USB • Integrated brake chopper • Điện áp kết nối: 3x 400 V, 50/60 Hz • Kích thước: 297 x 460 x 210 mm (H x B x D) • Trọng lượng: 8.3 kg 1.1.2 CO3301-6E: Liên kết truyền tải dòng điện chiều cao áp (HVDC) bao gồm trạm biến đổi chuyển đổi điện áp xoay chiều lưới điện thông thường thành điện áp chiều
Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUI NHƠN Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Nguyễn Đức Thịnh Khóa: K40 Khoa: Kỹ thuật Cơng nghệ Ngành: Kỹ thuật điện – điện tử Tên đề tài: Thiết xứng Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Tổng xứng Thiết xứng Thiết áp Giáo viên hướng dẫn: Thân Thông Phần hướng dẫn: Toàn Ngày giao nhiệm vụ: //20 Ngày hồn thành: //20 Bình Định, ngày tháng năm 20 Giáo viên hướng dẫn Thân Văn Thông SVTH: Nguyễn Đức Thịnh Lớp: KT Đ-ĐT K40A Đồ án lưới điện thông minh Lớp: KT Đ-ĐT K40 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN SVTH: Nguyễn Đức Thịnh Lớp: KT Đ-ĐT K40A Đồ án lưới điện thông minh SVTH: Nguyễn Đức Thịnh Lớp: KT Đ-ĐT K40 Lớp: KT Đ-ĐT K40A Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh LỜI MỞ ĐẦU Những rộng Việc thiết Trên i xứng” Nội dung đề tài bao gồm chương: Chương 1: Tổng xứng Chương 2: Thiết lưu Chương 3: Thiết áp Trong q trình hồn thành đồ án này, cịn hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên không tránh khỏi nhiều thiếu sót Em mong thầy giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn thầy Thông nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành đồ án Bình Định, ngày 19 tháng 12 năm 2019 TM Sinh viên thực Nguyễn Đức Thịnh Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CẦU MỘT PHA ĐỐI XỨNG .6 1.1 Sơ đồ 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Một số công thức tính tốn 1.3.1 Trị trung bình điện áp chiều tải 1.3.2 Trị trung bình dịng điện chiều qua SCR .9 1.3.3 Tính cơng suất máy biến áp 1.4 Đặc điểm 10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU 11 2.1 Chọn van chỉnh lưu 11 2.2 Thiết kế mạch điều khiển 13 2.2.1 Giới thiệu vi mạch TCA 785 13 2.2.2 Tính thơng số mạch điều khiển 20 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP .25 3.1 Tính tốn thơng số máy biến áp 25 3.2 Tính dây quấn máy biến áp 27 3.3 Tính kích thước mạch từ 28 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh 3.4 Kết cấu dây quấn máy biến áp 31 3.4.1 Kết cấu dây quấn sơ cấp máy biến áp 31 3.4.2 Kết cấu dây quấn thứ cấp máy biến áp 32 3.5 Tính khối lượng sắt đồng .33 3.6 Tính thông số máy biến áp 35 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .39 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 3.1 Hình 3.2 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh CHƯƠNG 1: DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU CAO ÁP 1.1 Thiết bị: Bộ thiết bị: CO3301-6D Trạm chuyển đổi HVDC 1 CO3301-6E Trạm chuyển đổi HVDC CO3301-3Z Nguồn cung cấp pha có điều chỉnh, - 450 V / 2A CO3212-5U Nguồn cung cấp cho máy điện SO2800-3K Phần mềm tương tác cho truyền tải DC (HVDC) Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh SO4001-3H Phần mềm SCADA Viewer SO5148-1L Bộ dây đo an toàn mm (23 chiếc) 30 SO5126-9Y Phích cắm kết nối an tồn (đầu nối), 19/4 mm, màu đen 10 SO5126-9R Phích cắm kết nối an tồn , 19/4 mm, có đầu nối, màu đen SO5126-9V Đầu nối an toàn, 19/4 mm, màu xanh 10 SO5126-9W Phích cắm kết nối an tồn , 19/4 mm, màu xanh/vàng 1.1.1 CO3301-6D: Liên kết truyền tải dòng điện chiều cao áp (HVDC) bao gồm trạm chuyển đổi để biến đổi điện áp xoay chiều lưới điện thông thường thành điện áp chiều, đường dây truyền tải trạm chuyển đổi khác đầu để chuyển điện áp chiều trở lại điện áp xoay chiều Năng lượng truyền theo hai hướng Trạm chuyển đổi HVDC có nhiệm vụ điều chỉnh điện áp Hai trạm chuyển đổi luôn cần cho hoạt động Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh Dữ liệu kỹ thuật: Các chế độ hoạt động: • Theo hai hướng • Chế độ STATCOM • Kết nối máy phát đồng bộ, tua bin gió hộ tiêu thụ • Ghép nối lưới điện với tần số khác • Hỗ trợ lỗi ride-through • Tạo điện áp xoay chiều với sóng hai thấp sử dụng biến tần IGBT • Điều khiển cơng suất tác dụng/phản kháng, tần số điện áp tự động • Truyền tải dải cơng suất tác dụng tới kW • Cung cấp dải cơng suất phản kháng tới 0.5 kVAR • Mạch liên kết DC điều chỉnh lên tới ± 370 V DC • CB tích hợp cho kết nối với lưới điện • Cổng USB • Integrated brake chopper • Điện áp kết nối: 3x 400 V, 50/60 Hz • Kích thước: 297 x 460 x 210 mm (H x B x D) • Trọng lượng: 8.3 kg 1.1.2 CO3301-6E: Liên kết truyền tải dòng điện chiều cao áp (HVDC) bao gồm trạm biến đổi chuyển đổi điện áp xoay chiều lưới điện thông thường thành điện áp chiều, đường dây truyền tải trạm chuyển đổi khác đầu để chuyển đổi điện áp chiều trở lại điện áp xoay chiều Năng lượng truyền theo hai hướng Trạm chuyển đổi HVDC có nhiệm vụ điều chỉnh cơng suất Cả hai trạm chuyển đổi luôn cần thiết cho hoạt động Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh Dữ liệu kỹ thuật: Các chế độ hoạt động: • Theo hai hướng • Chế độ STATCOM • Kết nối máy phát đồng bộ, tua bin gió hộ tiêu thụ • Ghép nối lưới điện với tần số khác • Hỗ trợ lỗi ride-through • Tạo điện áp xoay chiều với sóng hai thấp sử dụng biến tần IGBT • Điều khiển cơng suất tác dụng/phản kháng, tần số điện áp tự động • Truyền tải dải cơng suất tác dụng tới kW • Cung cấp dải cơng suất phản kháng tới 0.5 kVAR • Mạch liên kết DC điều chỉnh lên tới ± 370 V DC • CB tích hợp cho kết nối với lưới điện • Cổng USB • Integrated brake chopper • Điện áp kết nối: 3x 400 V, 50/60 Hz • Kích thước: 297 x 460 x 210 mm (H x B x D) • Trọng lượng: 8.3 kg Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh 1.1.3 CO3212-5U: Nguồn cấp điện áp đường dây cho cơng suất DC, AC, pha cho kích từ động đồng Nguồn cấp điện thiết kế đặc biệt để sử dụng với máy điện Thông số kỹ thuật: Đầu ra: o Ba pha: L1, L2, L3, N nối qua chân cắm an tòa 4-mm o Dòng điện DC: 240 V DC, thay đổi, ôn định bảo vệ điện tử chống lại tả ngắn mạch o Dòng điện đầu ra: 10 A (Giới hạn dòng điện điều chỉnh) Điện áp DC thứ hai: 210 V DC, 6 A, Điện áp cố định Thiết bị bảo vệ: o Sự bảo vệ động công tắc điều chỉnh từ 6.3 16 A o Nhảy điện áp thấp o Ngắt kết nối an toàn 10 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh Kết nối mạng chính: 3x 230/400 V, 50 Hz qua phích cắm CEE có dây dẫn 1.8 m Kích thước: 297 x 228 x 140 mm (HxWxD) Trọng lượng: 3 kg 1.1.4 CO3301-3Z: Nguồn cung cấp ba pha, điều chỉnh từ đến 255/450 V, cho nguồn điện ba pha liên tục Thơng số kỹ thuật: • Kết nối điện lưới: 230/400 V, 50/60 Hz • Điện áp đầu ra: 3x đến 450V, 50/60 Hz, có điều chỉnh thơng qua máy biến áp biến thiên pha (0.5% tolerance) • Đầu DC 250 V • Dịng điện đầu 2.0 A • Các chân an tồn 4-mm (L1, L2, L3, N, PE ) • Voltmeter đến 450 V (thiết bị đo lõi sắt di chuyển) • Ammeter đến A (thiết bị đo lõi sắt di chuyển) • đèn hiển thị pha • công tắc chuyển đổi điểm đo L1-N, L2-N, L3-N, L1-L2, L1-L3, L2-L3 • cơng tắc chuyển đổi điểm đo I1, I2, I3 • Cầu chì: cơng tắc bảo vệ thiết bị từ trường nhiệt Công tắc bảo vệ động cơ, thay đổi từ 1.6 đến 2.5 A, có kích hoạt thấp áp • Vỏ đặt lên bàn có chân đế 11 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh 1.2 Các ưu điểm truyền tải điện dòng điện chiều: Sự phát triển mạng điện kết nối quốc gia quốc tế địi hỏi phải có khoảng cách tương đối dài số trường hợp Trong trường hợp điện ba pha, điều dẫn đến vấn đề độ ổn định góc điện áp khác đầu cuối đường dây Hơn nữa, đường dây tạo tiêu thụ công suất phản kháng tùy thuộc vào tải đường dây thấp hay cao Trường hợp sau có tác động đặc biệt bất lợi sử dụng cáp Do dung kháng tương hỗ cao chúng, tuyến cáp mà khơng có phương tiện bù phức tạp thiết lập với chiều dài khoảng 80 km Ở độ dài tới hạn này, dòng điện sạc đạt giá trị dòng điện cáp liên tục, hồn tồn khơng có nguồn điện truyền cho người tiêu dùng Do đó, nỗ lực thực giai đoạn trước để sử dụng điện áp DC cao để truyền tải điện Các vấn đề lớn chỉnh lưu biến tần, thường sử dụng van hồ quang thủy ngân Nó công nghệ bán dẫn đại, kể từ năm bảy mươi kỷ trước, cho phép truyền tải cao áp kinh tế cao 12 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh khoảng cách khoảng 600 km trở lên cách sử dụng dòng điện chiều Sử dụng cho mục đích thyristors và, thỉnh thoảng, bóng bán dẫn đặc biệt Để quản lý điện áp cao khác nhau, với MV dải dòng điện khác nhau, với vài kA, cần phải vận hành nhiều linh kiện bán dẫn riêng lẻ kết nối nối tiếp song song Tuy nhiên, chi phí cao trạm chuyển đổi hai đầu cuối bù lại khoản tiết kiệm đạt đường dây khoảng cách dài Dòng điện chiều cao áp (HVDC) có số ưu điểm đáng kể so với cơng nghệ ba pha thơng thường: • Với chi phí so sánh dây vật liệu cách điện, DC có khả truyền tải cơng suất cao dòng điện ba pha (điều chứng minh định lượng sau này) • Liên quan đến việc sử dụng cáp cho đường truyền, khơng có tổn thất điện mơi góp phần làm nóng cáp trường hợp hệ thống ba pha • Các mạng sử dụng tần số phương pháp điều khiển công suất/tần số khác kết nối với nhau, điều xảy trường hợp kết nối ba pha Một người nói kết nối chặt chẽ khơng có đường dây hai trạm chuyển đổi • Bởi cơng suất tác dụng truyền qua cáp DC, thực tế khơng có tăng cơng suất ngắn mạch lưới ba pha kết nối theo cách đến mạng khác (hoặc cấp nguồn công suất cao) • Nếu hai dây dẫn sử dụng để truyền DC bị đứt, nửa công suất truyền miễn điểm mạch nối đất Các tùy chọn mạch khác giải thích sau Mặt khác, có số nhược điểm: • Cho đến nay, cơng nghệ HVDC sử dụng để nhận kết nối điểm tới điểm, khơng có mạng lưới dạng mắt lưới mạng nhận với dịng điện ba pha Khơng có sẵn cho điện áp dòng điện cao chuyển mạch phức tạp giống thiết bị chuyển mạch sử dụng cho công nghệ ba pha 13 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thơng minh • Ngồi bất lợi yêu cầu chuyển đổi điều khiển công suất phản kháng chuyển mạch hệ thống HVDC "cổ điển" Các yêu cầu phải thực pin tụ điện và/hoặc máy điện đồng hai trạm Tuy nhiên, khơng cần phải có cơng suất phản kháng chuyển mạch chuyển đổi tự chuyển mạch với IGBT sử dụng thay cho thyristor • Bộ mạch lọc phải cài đặt để ngăn chặn sóng hài 1.3 Khảo sát dịng cơng suất trường hợp khớp cứng (close coupling): 1.3.1 Mục đích thí nghiệm: Xác định hoạt động hai trạm chuyển đổi trường hợp điều khiển công suất tác dụng 1.3.2 Các dẫn lắp ráp: Đấu dây lên mạch theo sơ đồ lắp đặt nối dây • Bật trạm biến tần CO3301-6D CO3301-6E • Bật nguồn cung cấp ST8008-4S thông qua công tắc bảo vệ động để điện áp nguồn cung cấp • Thiết lập điện áp nguồn qua núm xoay tới 400 V, UL1-L2 • Kết nối điện áp lưới điện cho trạm tới nguồn cung cấp CO3212-5U thông qua công tắc bảo vệ động 14 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thơng minh • Mở thiết bị POWER CONTROL • Cài đặt PWM CLOCK tới 15kHz • Kích hoạt nút ENABLE Cả hai trạm tự động kết nối tới mạng đạt giá trị điểm đặt xác định • Cài đặt giá trị công suất bảng sau đây, xác định công suất tác dụng tương ứng với điểm đặt Công suất điểm đặt luôn tác động trạm Chú ý: Nếu bạn có vấn đề việc vận hành thiết bị đo sử dụng chức help phần mềm 1.3.3 Kết thí nghiệm: Cơng suất AC đáp ứng với công suất điểm đặt âm nào? Các dòng lương từ trạm tới trạm 1.`` Các dòng lương từ trạm tới trạm Ở công suất điểm đặt 0%, công suất AC tiêu thụ trạm tương đương với? 15 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh Sự tổn thất hai trạm chuyển đổi Sự tổn thất trạm chuyển đổi Sự tổn thất trạm chuyển đổi Công suất AC đáp ứng với công suất điểm đặt dương nào? Trạm tiêu thụ công suất theo giá trị điểm đặt Trạm xuất công suất tác dụng nhỏ nhu cầu bù tổn thất trạm Trạm tiêu thụ công suất theo giá trị điểm đặt Trạm xuất công suất tác dụng nhỏ nhu cầu bù thảnh phần điện cảm lưới điện Trạm tiêu thụ công suất theo giá trị điểm đặt Trạm xuất công suất tác dụng nhỏ nhu cầu bù thảnh phần điện dung lưới điện Tại công suất điểm đặt -100%, xác định sơ đồ phasor cho hai trạm chuyển đổi 16 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh Tại công suất điểm đặt +100%, xác định sơ đồ pha cho hai trạm chuyển đổi. 17 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thơng minh Cái nói đến sơ đồ pha? 18 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thơng minh Dịng điện điện áp trạm chuyển đổi feeding thể độ dịch pha 180° Dòng điện điện áp trạm chuyển đổi feeding thể độ dịch pha 0° Góc ULSC điện áp lưới ln ln dương trạm chuyển đổi feeding Ở trạm chuyển đổi feeding điện áp điểm đặt ULSC xác định qua IGBT dài điện áp lưới 19 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh CHƯƠNG 2: QUANG ĐIỆN CHUYÊN NGHIỆP: CÁC HỆ THỐNG QUANG ĐIỆN HIỆN ĐẠI TRONG SỰ VẬN HÀNH SONG SONG VỚI LƯỚI ĐIỆN 20 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp, với đề tài “Thiết kế chỉnh lưu điều khiển sơ đồ cầu pha đối xứng” tìm hiểu qua chương: Chương1: Em tìm hiểu rõ chỉnh lưu điều khiển sơ đồ cầu pha đối xứng như: sơ đồ nguyên lý, đường cong điện áp, ngun lý hoạt động, cơng thức tính tốn đặc điểm Chương 2: Em tiến hành vào chọn van cho chỉnh lưu, tìm hiểu cấu tạo, thơng số vi mạch TCA 785 tính tốn thiết kế thông số mạch điều khiển Chương 3: Em tính tốn thiết kế máy biến áp cho chỉnh lưu điều khiển sơ đồ cầu pha đối xứng Với vốn kinh nghiệm ỏi với thời gian làm đồ án không nhiều, nhiên với nỗ lực giúp đỡ nhiệt tình thầy Thân Văn Thơng giúp em việc hồn thành đồ án Trong trình làm đồ án lượng kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp bảo tận tình thầy để em hồn thiện kiến thức phục vụ tốt cho cơng việc sau Em xin chân thành cảm ơn! 21 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Thịnh, Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất, Nhà xuất giáo dục, 2000 [2] Phan Tử Thụ, Thiết kế máy biến áp điện lực, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002 [3] Bài giảng điện tử công suất thầy Thân Văn Thông 22 ... VẬN HÀNH SONG SONG VỚI LƯỚI ĐIỆN 20 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp, với đề tài ? ?Thiết kế chỉnh lưu điều khiển sơ đồ cầu pha đối xứng? ?? tìm hiểu qua chương:... Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh Tại công suất điểm đặt +100%, xác định sơ đồ pha cho hai trạm chuyển đổi. 17 Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh Cái nói đến sơ đồ pha? 18 Lớp:... Lớp: KT Đ-ĐT K40 Đồ án lưới điện thông minh LỜI MỞ ĐẦU Những rộng Việc thiết Trên i xứng? ?? Nội dung đề tài bao gồm chương: Chương 1: Tổng xứng Chương 2: Thiết lưu Chương 3: Thiết áp Trong